一種永磁磁阻節能電動的製造方法

2023-07-05 22:32:26 2

一種永磁磁阻節能電動的製造方法
【專利摘要】本發明一種永磁磁阻節能電動機，屬於電動機節能【技術領域】，採用了永磁凸極磁極和繞組凸極磁極相結合來對轉子凸極產生磁吸引使轉子轉動，具有很高的節能率；本發明中將關閉時主驅動繞組凸極所產生的斷電自感電動勢經續流二極體與電容器直接續流給永磁磁極消磁凸極繞組，以達到每相定子永磁凸極在不需要磁場做功時，減小永磁凸極磁極恆定磁場對轉子的恆定磁拉力；由於永磁凸極磁極不需要電源提供勵磁電源，也不需要另外電源提供消磁繞組凸極的勵磁電源，因此可以減小大部分消耗在永磁凸極磁極勵磁上的電能，有效利用了永磁鐵的恆定磁場作功輸出動力，主驅動繞組斷電時產生與原電源功率相仿的電能再一次被充分利用，達到節約電能的目的。
【專利說明】一種永磁磁阻節能電動機
【技術領域】
[0001]本發明屬於電動機節能【技術領域】，涉及一種開關磁阻電動機，具體涉及一種永磁磁阻節能電動機。
【背景技術】
[0002]目前常見的開關磁阻電機是一種新型調速電機，調速系統兼具直流交流兩類調速糸統優點，它的結構簡單調速範圍寬，但其本身固有的缺點如電機體積要比同功率的其它電機體積大，運轉時噪音與脈動相對要大於其它類電機，起動電流大系統回收電能率低造成了每相繞組在斷電時產生的電能沒有充分利用促使大部分電能白白浪費掉，定子每相主驅動繞組都由繞組凸極構成，每相繞組凸極中每個繞組凸極勵磁時都要由主電源勵磁耗能高產生的熱量大，導致了繞組的銅損增大，促使開關磁阻電機耗能高，效率低。因此，亟需一種新型的電動機以克服當前面臨的問題。

【發明內容】

[0003]針對現有技術的缺點，本發明提出一種永磁磁阻節能電動機，以達到大幅度利用永磁磁鐵的恆定磁能作功，節能、減小電機在工作過程中脈動與噪音的目的。
[0004]一種永磁磁阻節能電動機，包括定子外殼、後端蓋、前端蓋、雙凸極轉子、永磁磁阻凸極定子、轉子位置檢測器、轉子位置檢測盤，所述的後端蓋設置於定子外殼的一端，前端蓋設置於定子外殼的另一 端，永磁磁阻凸極定子與定子外殼固定連接，所述的雙凸極轉子的轉子軸一端穿過後端蓋，另一端穿過前端蓋；所述的轉子位置檢測器通過通孔固定於後端蓋，並與轉子位置檢測盤相對放置，轉子位置檢測盤穿過轉子軸固定設置於靠近後端蓋的雙凸極轉子端面上；
[0005]所述的永磁磁阻凸極定子採用單磁式或雙磁式，其中，
[0006]單磁式:在永磁磁阻凸極定子內壁，以一段式設置主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極，主驅動繞組凸極的個數與永磁凸極磁極的個數相同，且徑向相對布置；
[0007]雙磁式:由兩個單磁式永磁磁阻凸極定子連接組成，或由一個永磁磁阻凸極定子組成，當為一個永磁磁阻凸極定子時，在永磁磁阻凸極定子內壁，以兩段式設置主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極，主驅動繞組凸極的個數與永磁凸極磁極的個數相同，且徑向相對布置；
[0008]所述的主驅動繞組凸極通過矽鋼片疊壓與永磁磁阻凸極定子形成一體結構；
[0009]所述的永磁凸極磁極包括永磁磁極和永磁磁極消磁繞組凸極，永磁磁極和永磁磁極消磁繞組凸極通過磁極固定螺栓固定於永磁磁阻凸極定子內壁，並所述的永磁磁極設置於永磁磁極消磁繞組凸極與永磁磁阻凸極定子之間；永磁磁極消磁繞組凸極由矽鋼片疊壓--? 。
[0010]所述的定子外殼採用矽鋼片製成，或採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成；所述的前端蓋和後端蓋採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成。[0011]所述的主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極的排列角度為:360/主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數。
[0012]所述的雙凸極轉子的凸極排列角度為:360/雙凸極轉子凸極個數；所述的雙凸極轉子凸極個數與主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數之差為偶數極。
[0013]所述的轉子位置檢測器的個數為永磁磁阻凸極定子的相數，轉子位置檢測器與主驅動繞組凸極徑向相對設置，並其發射端與轉子位置檢測盤的紅外線反光板相對。
[0014]所述的轉子位置檢測盤包括紅外線反光板和紅外線吸光板，其中，紅外線反光板設置於雙凸極轉子凸極端面中心處。
[0015]本發明優點:
[0016]本發明一種永磁磁阻節能電動機，與開關磁阻電動機有本質的區別，由於採用了永磁凸極磁極和繞組凸極磁極相結合來對轉子凸極產生磁吸引使轉子轉動，因此本發明具有很高的節能率；開關磁阻電動機將每相驅動繞組凸極磁極在關閉時所產生的斷電自感電動勢續流給主電源，而本發明中將關閉時主驅動繞組凸極所產生的斷電自感電動勢經續流二極體與電容器直接續流給永磁磁極消磁凸極繞組，以達到每相定子永磁凸極在不需要磁場做工時，減小永磁凸極磁極恆定磁場對轉子的恆定磁拉力；由於永磁凸極磁極不需要電源提供勵磁電源，也不需要另外電源提供消磁繞組凸極的勵磁電源，因此可以減小大部分電能消耗在永磁凸極磁極勵磁上，有效的利用了永磁鐵的恆定磁場作功輸出動力，主驅動繞組斷電時產生的與原電源功率相仿的電能再一次被充分利用，達到節約電能的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一種實施例的永磁磁阻節能電動機整體結構示意圖；
[0018]圖2為本發明一種實施例的永磁磁阻凸極定子單磁式結構示意圖；
[0019]圖3為本發明一種實施例的永磁磁阻凸極定子雙磁式結構不意圖；
[0020]圖4為本發明一種實施例的四相8/6極電動機結構示意圖；
[0021]圖5為本發明一種實施例的四相12/8極電動機結構示意圖；
[0022]圖6為本發明一種實施例的轉子位置檢測盤結構示意圖；
[0023]圖7為本發明一種實施例的後端蓋結構示意圖；
[0024]圖8為本發明一種實施例的前端蓋結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明一種實施例做進一步說明。
[0026]如圖1所示，本發明實施例中永磁磁阻節能電動機，包括定子外殼1、後端蓋2、前端蓋3、雙凸極轉子4、永磁磁阻凸極定子5、轉子位置檢測器6、轉子位置檢測盤7，所述的後端蓋2設置於定子外殼I的一端，前端蓋3設置於定子外殼I的另一端，永磁磁阻凸極定子5與定子外殼I固定連接，所述的雙凸極轉子4的轉子軸一端穿過後端蓋2,另一端穿過前端蓋3 ;所述的轉子位置檢測器6通過通孔固定於後端蓋2，並與轉子位置檢測盤7相對放置，轉子位置檢測盤7穿過轉子軸固定設置於靠近後端蓋2的雙凸極轉子4端面上；定子外殼I採用矽鋼片製成，或採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成；所述的前端蓋3和後端蓋2採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成。所述的主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極的排列角度為:360/主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數。所述的雙凸極轉子4的凸極排列角度為:360/雙凸極轉子凸極個數；所述的雙凸極轉子4凸極個數與主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數之差為偶數極。
[0027]本發明實施例中，以四相8/6極單磁式永磁磁阻節能電動機為例，定子凸極(主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極)為8極徑向相對為一相，分為四相，A-A相，B-B相，C-C相，D-D相凸極排列角度為45度，轉子為雙凸極結構6極凸極排列角度為60度。
[0028]本發明實施例中，永磁磁阻凸極定子5採用單磁式或雙磁式，其中，如圖2所示，單磁式:在永磁磁阻凸極定子5內壁，以一段式設置主驅動繞組凸極5-1和永磁凸極磁極5-2，主驅動繞組凸極5-1的個數與永磁凸極磁極5-2的個數相同，且徑向相對位置布置；如圖3所示，雙磁式:由兩個單磁式永磁磁阻凸極定子5連接組成，或由一個永磁磁阻凸極定子5組成，當為一個永磁磁阻凸極定子5時，在永磁磁阻凸極定子5內壁。以兩段式設置主驅動繞組凸極(5-3、5-4)和永磁凸極磁極(5-5、5-6)，主驅動繞組凸極(5_3、5_4)的個數與永磁凸極磁極(5-5、5-6)的個數相同，且徑向相對位置布置。
[0029]本發明實施例中，永磁磁阻節能電動機可以以三相6/4極結構，四相8/6極結構(如圖4所示)和三相12/8極結構(如圖5所示)構成，可以為單磁式結構，與雙磁式結構組成，單磁式結構定子中每相主驅動繞組凸極與永磁凸極磁極為一段式結構，徑向相對為一組磁極，永磁凸極磁極為N極時主驅動繞組凸極勵磁為S極，雙磁式結構，定子中每相定子主驅動繞組凸極與永磁凸極磁極都為兩段式排列，徑向相對為一組凸極或一相凸極，雙磁式定子中永磁凸極磁極為SN極排列時徑向相對的主驅動繞組凸極勵磁所產生的磁極為NS極，排列正好與永磁凸極磁極相反，也可以是永磁凸極磁極為SN極時與其徑向相對的主驅動繞組凸極勵磁也為SN極，雙磁式結構定子凸極，可以是永磁凸極磁極徑向相對永磁凸極磁極，也可以主驅動繞組凸極徑向相對主驅動繞組凸極，雙磁式定子可以做成一體式結構，也可以做成分段式結構組合成一體式結構。
[0030]如圖4所示，本發明實施例中，以單磁式為例，主驅動繞組凸極5-1通過矽鋼片疊壓與永磁磁阻凸極定子5形成一體結構；所述的永磁凸極磁極5-2包括永磁磁極5-2-1和永磁磁極消磁繞組凸極5-2-2，永磁磁極5-2-1和永磁磁極消磁繞組凸極5-2-2通過磁極固定螺栓5-2-3固定於永磁磁阻凸極定子5內壁,並所述的永磁磁極5-2-1設置於永磁磁極消磁繞組凸極5-2-2與永磁磁阻凸極定子5之間；永磁磁極消磁繞組凸極5-2-2由矽鋼片置壓而成。
[0031]如圖6所示，轉子位置檢測器6的個數為永磁磁阻凸極定子5的相數，本發明實施例中為4個，轉子位置檢測器6與主驅動繞組凸極5-1徑向相對位置設置，並其發射端與轉子位置檢測盤7的紅外線反光板相對，轉子位置檢測器6為紅外線發射管和紅外線接收管構成。
[0032]如圖7所示，本發明實施例中轉子位置檢測盤7包括紅外線反光板7_1(白色)和紅外線吸光板7-2 (黑色)，其中，紅外線反光板7-1設置於雙凸極轉子4凸極端面中心處，本發明實施例中轉子位置檢測盤7由一圓型矽鋼片構成與凸極轉子疊壓一體而成。
[0033]如圖8所示，為前端蓋3結構，通過軸孔與轉子軸連接。
[0034]本發明實施例中，轉子位置檢測器6的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端連接一個光電開關，光電開關的輸出端連接開關管的控制端，開關管的一端連接電源，另一端連接主驅動繞組，主驅動繞組(線圈)設置於主驅動繞組凸極外側；永磁磁極消磁繞組凸極外側設置有永磁磁極消磁繞組(線圈)，主驅動繞組凸極輸入端正極串聯二極體負極，二極體正極輸出端與電容器負極輸入端連接，電容器正極輸入端與主驅動繞組凸極負極輸入端相連接，永磁消磁繞組凸極正極輸入端與電容器正極輸入端連接，永磁消磁繞組凸極負極輸入端與電容負極連接，永磁消磁繞組凸極輸入端各串聯兩個續流二極體和電阻相連接。
[0035]本發明實施例中，以四相8/6極單磁式永磁磁阻節能電動機為例，其工作原理遵循磁阻最小原理，定子凸極(主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極)為8極徑向相對為一相，分為四相，A-A相，B-B相，C-C相，D-D相凸極排列角度為45度，轉子為雙凸極結構6極凸極，其排列角度為60度，1-1，2-2，3-3為轉子雙凸極中心軸線，轉子凸極每轉15度則與定子其中一相凸極中心線重合，轉子位置檢測盤7反射紅外線一次，由後端蓋2設置的轉子位置檢測器6接收，紅外線確定轉子準確位置。轉子位置檢測盤7端面設有紅外線反光板(白)與轉子凸極個數相同，其餘部分為紅外線吸光板(黑)，由於A相，B相，C相，D相定子凸極每通電一次，轉子凸極只有一對凸極中心軸線與一相定子凸極中心軸線相重合，其它定子凸極與轉子凸極中心軸線相差15度不在重合位置，因此，凸極定子與凸極轉子相重合的凸極中心軸線位置相重合時，紅外線反光板反射一次，即檢測到了轉子位置的準確位置。A、B、C、D相各單獨設轉子位置檢測器6便可知道轉子位置準確信息。
[0036]當轉子以順時針方向旋轉時以A-D-C-B相換相，具體工作原理如下:
[0037]當A相凸極中心軸線與轉子雙凸極1-1中心線相重合時，由於紅外線反光板(白)正好處在轉子雙凸極中心軸線1-1位置，將紅外線發射管發出的紅外線反射到紅外線接收管，紅外線接收管由光敏原件構成會產生一個模擬電壓信號輸入單片機控制器，單片機控制器得到信號，則A相主驅動磁極控制開關管被關閉，D相主驅動磁極控制開關管得到控制器指令被導通，此時雙凸極轉子4的1-1凸極正好是與A相主驅動磁極達到凸極中心線相重合位置，A相主驅動繞組凸極失去主電源供電，由於電磁感應現象A相主驅動凸極所儲存的磁場突然消失，A相主驅動凸極繞組會產生一個極性相反於原電源的斷電自感電動勢，此時由續流二極體同時導通給儲能電容器與永磁磁極消磁繞組凸極，A相主驅動繞組凸極斷電，自感電動勢同時被儲能電容器吸收，也同時使永磁磁極消磁繞組凸極產生磁場，由於儲能電容將A相斷電自感電動勢大部分吸收的同時也給永磁磁極消磁繞組供電，儲能電容器起到儲能和緩衝A相主驅動繞組與永磁磁極消磁繞組電流的作用，由於續流二極體的單向導電性，儲能電容裡的電能不會回流到A相主驅動繞組凸極，所以A相主驅動繞組凸極由於儲能電容器吸收了大部分自感電動勢電能回流所產生的與原電源相同的磁場會很小，對轉子換向不會產生大的影響；永磁磁極消磁繞組凸極在斷電時也會有一個斷電自感電動勢，此電動勢由續流二極體經電阻消耗掉。由於永磁磁極凸極是由永磁凸極磁極和永磁磁極消磁繞組凸極組成，永磁磁極消磁繞組凸極由矽鋼片疊壓而成，起到被永磁磁極磁化成與永磁磁極相同的磁極,起到傳導永磁凸極磁極極性的作用，也起到產生一個與永磁凸極磁極相反方向的磁場，來抵消減弱永磁凸極磁極對轉子的恆定磁拉力作用。此時A相斷電自感電動勢由續流二極體同時續流給儲能電容器與永磁磁極消磁繞組凸極，消磁繞組會產生一個與永磁凸極相反的磁場，這時永磁凸極磁極與消磁繞組凸極因為磁極相反磁場會減小到最小，同時間D相主驅動磁極產生磁場吸引轉子,A相中永磁凸極磁極對轉子的恆定磁場磁拉力被A相斷電時所產生的斷電自感電動勢經永磁磁極消磁繞組凸極所抵消到最小時，轉子1-1凸極中心軸線與定子A-A凸極中心軸線相重合變為轉子3-3雙凸極中心軸線與定子凸極中心軸線D-D相重合轉子轉過15度角度，此時定子D-D相凸極中心軸線與轉子3-3中心軸線相重合，D相紅外線轉子位置檢測器6紅外接收管接收到由轉子位置檢測盤7的3-3中心軸線反光板反射的紅外線輸出信號給單片機控制器，單片機輸出信號D相主驅動繞組凸極控制開關關閉，D相主驅動繞組凸極斷電自感電動勢續流給D相永磁磁極消磁繞組消磁的同時，C相主驅動繞組凸極控制開關管導通C相主驅動繞組凸極產生磁場吸引轉子凸極2-2轉過15度角度轉子凸極2-2中心軸線與定子C-C中心軸線相重合，C相紅外線轉子位置檢測器6紅外接收管接收到由2-2中心軸線轉子位置檢測盤7反光板反射的紅外線輸出信號給單片機控制器，單片機輸出信號C相主驅動繞組凸極控制開關關閉，B相主驅動繞組凸極控制開關導通B相主驅動繞組凸極產生磁場吸引凸極1-1轉過15度，轉子凸極1-1中心軸線與B-B凸極中心軸線相重合B相轉子位置檢測器6檢測到由轉子位置檢測盤7的1-1中心軸線反光板反射的紅外線輸出信號給單片機控制器，單片機輸出B相主驅動繞組凸極控制開關關閉，B相主驅動繞組凸極斷電自感電動勢續流給B相永磁磁極消磁繞組消磁的同時，A相主驅動繞組凸極控制開關管導通A相主驅動繞組凸極產生磁場吸引轉子凸極3-3再一次轉過15度，以上電機工作過程A-D-C-B相主驅動繞組換相轉子以順時針轉動，A-B-C-D相主驅動繞組換相轉子為逆時針轉動。
【權利要求】
1.一種永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，包括定子外殼、後端蓋、前端蓋、雙凸極轉子、永磁磁阻凸極定子、轉子位置檢測器、轉子位置檢測盤，所述的後端蓋設置於定子外殼的一端，前端蓋設置於定子外殼的另一端，永磁磁阻凸極定子與定子外殼固定連接，所述的雙凸極轉子的轉子軸一端穿過後端蓋，另一端穿過前端蓋；所述的轉子位置檢測器通過通孔固定於後端蓋，並與轉子位置檢測盤相對放置，轉子位置檢測盤穿過轉子軸固定設置於靠近後端蓋的雙凸極轉子端面上； 所述的永磁磁阻凸極定子採用單磁式或雙磁式，其中， 單磁式:在永磁磁阻凸極定子內壁，以一段式設置主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極，主驅動繞組凸極的個數與永磁凸極磁極的個數相同，且徑向相對布置； 雙磁式:由兩個單磁式永磁磁阻凸極定子連接組成，或由一個永磁磁阻凸極定子組成，當為一個永磁磁阻凸極定子時，在永磁磁阻凸極定子內壁，以兩段式設置主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極，主驅動繞組凸極的個數與永磁凸極磁極的個數相同，且徑向相對布置； 所述的主驅動繞組凸極通過矽鋼片疊壓與永磁磁阻凸極定子形成一體結構； 所述的永磁凸極磁極包括永磁磁極和永磁磁極消磁繞組凸極，永磁磁極和永磁磁極消磁繞組凸極通過磁極固定螺栓固定於永磁磁阻凸極定子內壁，並所述的永磁磁極設置於永磁磁極消磁繞組凸極與永磁磁阻凸極定子之間；永磁磁極消磁繞組凸極由矽鋼片疊壓而成。
2.根據權利要求1所述的永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，所述的定子外殼採用矽鋼片製成，或採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成；所述的前端蓋和後端蓋採用鑄鐵製成，或採用鋁合金製成。
3.根據權利要求1所述的永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，所述的主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極的排列角度為:360/主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數。
4.根據權利要求1所述的永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，所述的雙凸極轉子的凸極排列角度為:360/雙凸極轉子凸極個數；所述的雙凸極轉子凸極個數與主驅動繞組凸極和永磁凸極磁極總數之差為偶數極。
5.根據權利要求1所述的永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，所述的轉子位置檢測器的個數為永磁磁阻凸極定子的相數，轉子位置檢測器與主驅動繞組凸極徑向相對設置，並其發射端與轉子位置檢測盤的紅外線反光板相對。
6.根據權利要求1所述的永磁磁阻節能電動機，其特徵在於，所述的轉子位置檢測盤包括紅外線反光板和紅外線吸光板，其中，紅外線反光板設置於雙凸極轉子凸極端面中心處。
【文檔編號】H02K29/03GK103997178SQ201410210916
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】劉忠濤 申請人:劉忠濤