專利名稱：斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，公知的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和其它磁阻電機(jī)雖然款式繁多，但都存在效率低和體積大等缺陷，從而影響推廣和發(fā)展，其最根本的原因是未能采取有效的節(jié)能措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，提高單位體積出力和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的解決方案是斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，定子由導(dǎo)磁機(jī)殼5、端蓋3和凸極電磁鐵7組成，轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁花軸1和永磁體2組成，永磁體2安置于花軸1上，與定子凸極電磁鐵7形成有效磁通氣隙8，轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承6和端蓋3支撐與定子呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀。通以正相電流時(shí)的同相極電磁鐵外磁路與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子永磁體的外磁路形成閉合路徑而產(chǎn)生相吸力，通以反向電流時(shí)的定子同相各極電磁體磁場(chǎng)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)產(chǎn)生相斥力，其合力形成同一方向的轉(zhuǎn)矩；這樣，按一定的順序給定子電磁繞組通電，轉(zhuǎn)子便能按一定方向運(yùn)轉(zhuǎn)。
采取上述結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在具備現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)外，還具有以下顯著特點(diǎn)一、高效節(jié)能。由于高性能永磁體的介入以及獨(dú)特的磁路和組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使新電機(jī)有著十分顯著的節(jié)能效果。轉(zhuǎn)子上的永磁體與定子電磁體磁極直接形成有效磁通氣隙，從而減少了漏磁。在運(yùn)行時(shí)，所有轉(zhuǎn)子極都能同時(shí)與定子極產(chǎn)生同一方向的扭矩，其中永磁體起到了很大的作用；與同等條件的其它磁阻電機(jī)相比，節(jié)能效果明顯提高。不僅如此，新電機(jī)還可實(shí)現(xiàn)多機(jī)組串聯(lián)工作，聯(lián)機(jī)時(shí)更能體現(xiàn)其優(yōu)異的節(jié)能效果，因?yàn)椋瓉?lái)每個(gè)機(jī)組單獨(dú)工作時(shí)，軸向側(cè)凸極極對(duì)結(jié)構(gòu)的定子電磁繞組都是左右配對(duì)，即左右兩個(gè)定子電磁場(chǎng)對(duì)夾在其中間的轉(zhuǎn)子凸極永磁體同時(shí)勵(lì)磁；那么，一組是兩個(gè)電磁體，兩組是四個(gè)電磁體，三組是六個(gè)電磁體，……，然而，新電機(jī)在聯(lián)機(jī)工作時(shí)，相鄰兩個(gè)機(jī)組可以共用一個(gè)電磁繞組，從而節(jié)省繞組而起到節(jié)能的效果；這樣，當(dāng)兩個(gè)機(jī)組串聯(lián)時(shí)只須三個(gè)繞組，可節(jié)能1/4，三個(gè)機(jī)組串聯(lián)時(shí)只須四個(gè)繞組，可節(jié)能2/6(1/3)，……，因此，節(jié)能效果是顯而易見(jiàn)的。
二、在同等條件下，單位體積出力比其它磁阻電機(jī)要高一倍以上。由于現(xiàn)有技術(shù)的磁阻電機(jī)運(yùn)行時(shí)多以單相定子繞組勵(lì)磁產(chǎn)生對(duì)轉(zhuǎn)子的磁拉力，如四相磁阻電機(jī)(最常規(guī)的結(jié)構(gòu))，每行進(jìn)一步只有1/4的電磁繞組元件工作，有3/4的繞組在等待輪換。于是，電機(jī)元件和機(jī)體空間都造成很大的浪費(fèi)。而本發(fā)明的新電機(jī)每行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)矩都是通過(guò)定子四相繞組同時(shí)通電勵(lì)磁與轉(zhuǎn)子永磁場(chǎng)同時(shí)產(chǎn)生相吸力和相斥力的同向合力轉(zhuǎn)矩，這樣，電機(jī)元件的利用率便達(dá)到了極致。再加上多機(jī)組聯(lián)機(jī)串聯(lián)工作，效果更加顯著。
三、現(xiàn)有技術(shù)的磁阻電機(jī)每一通、斷電周期內(nèi)只行進(jìn)一個(gè)步距，而新電機(jī)每一繞組的通、斷電周期內(nèi)則行進(jìn)兩個(gè)步距，即在同樣極對(duì)數(shù)條件下，新電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的通、斷電次數(shù)減少了一半。這樣，更有利于調(diào)速和高速運(yùn)行，也更有利于功率的轉(zhuǎn)換和降低控制元件的損耗而提高電機(jī)的性能和壽命。
四、由于轉(zhuǎn)子是永磁場(chǎng)固定磁路結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)磁場(chǎng)不發(fā)生變化，于是，轉(zhuǎn)子不發(fā)熱也沒(méi)有損耗，無(wú)須硅鋼片沖壓，從而在提高了效率的同時(shí)又降低了工藝要求和成本。
五、具有最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和最簡(jiǎn)單的控制電路以及一機(jī)多用的特性。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的剖面圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的截面圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的剖面圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的截面圖；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的截面圖；
圖6是本發(fā)明第四實(shí)施例的截面圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1和圖2，是本發(fā)明第一實(shí)施例的徑向雙凸極四相4/3極斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)；定子由導(dǎo)磁機(jī)殼5、端蓋3和電磁鐵心7、7’及其繞組4組成；轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁花軸(軸心)1和永磁體2組成；轉(zhuǎn)子軸1通過(guò)軸承6與定子斷蓋3同心位置交合，使定、轉(zhuǎn)子能保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)；永磁體2安裝在轉(zhuǎn)子花軸1的左右凸極上，與定子電磁鐵心形成有效磁通氣隙8，左右兩個(gè)永磁體2、2’徑向內(nèi)孤面按不同磁極平行排放，使左右兩個(gè)永磁體的內(nèi)磁極通過(guò)導(dǎo)磁花軸1形成閉合磁路(串聯(lián))，使通電后的左右兩個(gè)電磁體磁極7、7’與轉(zhuǎn)子永磁體2、2’磁極產(chǎn)生相斥力(或相吸力)；而未通電時(shí)的電磁鐵心7、7’則成為轉(zhuǎn)子左右兩個(gè)永磁體2、2’的外磁路閉合路徑而產(chǎn)生相吸力，與上述相斥力的合力形成同一方向的轉(zhuǎn)矩。如圖2狀態(tài)，定子永磁鐵心A與轉(zhuǎn)子永磁體a已完全耦合，電磁鐵心B、D與永磁體b、c分別耦合1/3，定子電磁鐵心A、B、D與轉(zhuǎn)子永磁體a、b、c處于牽制狀態(tài)，此時(shí)，把定子電磁繞組A、B、C、D四極分成兩相，即AC為同相BD為同相，同相繞組串聯(lián)，使其向心兩極不同極性，采用兩相全橋電路，兩相同時(shí)通電，A、B所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁體a和b產(chǎn)生相斥力，C、D所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子b、c產(chǎn)生相吸力，從而使轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐凶咭粋€(gè)步距；至D與c耦合時(shí)，AC相不變，BD相換向，定子D、A與轉(zhuǎn)子c、a產(chǎn)生相斥力，定子C、B與轉(zhuǎn)子b、a產(chǎn)生相吸力，轉(zhuǎn)子又行走一個(gè)步矩；至C與b耦合時(shí)，BD相不變，AC相換向，定子C、D與轉(zhuǎn)子b、c產(chǎn)生相斥力，定子A、B與轉(zhuǎn)子a、c產(chǎn)生相吸力，轉(zhuǎn)子又行走一個(gè)步矩；至B與a耦合時(shí)，AC相不變，BD相換向，定子B、C與轉(zhuǎn)子a、b產(chǎn)生相斥力，定子A、D與轉(zhuǎn)b、c產(chǎn)生相吸力，轉(zhuǎn)子又行走一個(gè)步距，此時(shí)是A與c耦合，A相開(kāi)始新一輪的通電周期。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的監(jiān)測(cè)，如此有規(guī)律地執(zhí)行驅(qū)動(dòng)電路，轉(zhuǎn)子便能順時(shí)針運(yùn)行下去。
請(qǐng)參閱圖3和圖4，是本發(fā)明第二實(shí)施例的軸向側(cè)凸極對(duì)4/3極多段串聯(lián)組合斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，定子由導(dǎo)磁端蓋3、機(jī)殼5和電磁鐵心7及其繞組4組成；轉(zhuǎn)子由傳動(dòng)花軸1和永磁體2組成；轉(zhuǎn)子花軸1通過(guò)軸承6的作用與定子端蓋3交合，使定、轉(zhuǎn)子能保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)；永磁體2安裝在轉(zhuǎn)子花軸1上，居于兩個(gè)定子電磁鐵磁極(7a、7’)之間，軸向磁化的永磁體2左右磁極與定子左右兩個(gè)電磁鐵心7a、7’形成有效磁通氣隙8，通以正向電流時(shí)的電磁場(chǎng)與其相應(yīng)的轉(zhuǎn)子永磁體2的左右磁極產(chǎn)生相斥力，通以反向電流時(shí)的電磁鐵與轉(zhuǎn)子永磁體形成共同的外磁路閉合路徑而產(chǎn)生相吸力。其驅(qū)動(dòng)形式與第一實(shí)施例相同，這里就不再?gòu)?fù)述。
請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明第三實(shí)施例的單相單向8/4極斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)。定子八極組成一相，各極相鄰繞組串聯(lián)，使向心各磁極異性；轉(zhuǎn)子永磁體四極同性(與軸向另一端磁極相反)，且在轉(zhuǎn)子極的端部有一單側(cè)環(huán)向錐形延伸部分。如圖5所示狀態(tài)接通電源，轉(zhuǎn)子便逆時(shí)針行進(jìn)一個(gè)步矩，此時(shí)再換向通電，轉(zhuǎn)子又行進(jìn)一步，這樣反復(fù)換向通電，轉(zhuǎn)子便會(huì)逆時(shí)針運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)既可用開(kāi)關(guān)控制驅(qū)動(dòng)，又可作為單相交流同步電機(jī)應(yīng)用，還可作為步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用等。
請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明第四實(shí)施例的單相單向2/6極斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)。定子只有兩極，且在其端部由一單側(cè)環(huán)向錐形延伸部分，兩極繞組串聯(lián)，使向心各磁極異性；轉(zhuǎn)子永磁體六極相鄰各極異性分布。在如圖6所示狀態(tài)接通電源，并不斷地變換電流方向，轉(zhuǎn)子便會(huì)沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行。驅(qū)動(dòng)方式與第三實(shí)施例基本相同，同樣可以作為同步電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于在內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)時(shí)，定子由導(dǎo)磁機(jī)殼(5)、端蓋(3)和凸極電磁鐵(7)組成，轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁花軸(1)和永磁體(2)組成，永磁體(2)安置于花軸(1)的凸極極弧面或極頸上，使其與定子凸極電磁鐵磁極(7)直接形成有效磁通氣隙(8)，在外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁機(jī)殼(5)、端蓋(3)和永磁磁塊組成，定子由凸極花軸(1)和繞組組成，磁塊安置于機(jī)殼(5)的內(nèi)壁上，與定子花軸凸極極弧面直接形成有效磁通氣隙，定、轉(zhuǎn)子之間通過(guò)軸承(6)的作用呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于定子和轉(zhuǎn)子既是徑向雙凸極對(duì)(7、7’/2、2’)，同時(shí)又是軸向左右平行雙凸極(2、2’)，且形成左右相鄰兩個(gè)磁場(chǎng)的氣隙極面不同極性，定子軸向平行雙凸極的左右兩個(gè)磁場(chǎng)(7、7’)通過(guò)導(dǎo)磁機(jī)殼(5)(或軸心)形成串聯(lián)磁路，轉(zhuǎn)子軸向平行雙凸極的左右兩個(gè)磁場(chǎng)(2、2’)通過(guò)導(dǎo)磁花軸(1)(或機(jī)殼)形成串聯(lián)磁路，通以正相電流或未通電時(shí)的同相極電磁鐵(7、7’)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子(或定子)永磁體(2、2’)外磁路形成閉合路徑而產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子間的相吸力，通以反向電流后的同相各極電磁體磁極與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子(或定子)永磁體磁極同時(shí)產(chǎn)生相斥力和相吸力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于定子和轉(zhuǎn)子為軸向雙凸極對(duì)(7/2)，轉(zhuǎn)子永磁體(2)居于軸向左右兩個(gè)定子電磁體凸極(7、7’)之間，與之直接形成左右磁通氣隙(8)，通以正向電流或未通電時(shí)的定子軸向左右兩個(gè)電磁鐵(7、7’)通過(guò)導(dǎo)磁機(jī)殼與轉(zhuǎn)子永磁體(2)左右兩個(gè)磁極的外磁路形成閉合路徑而產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子間的相吸力，通以反向電流后的定子軸向左右兩個(gè)電磁體磁場(chǎng)(7、7’)與轉(zhuǎn)子永磁體(2)的兩個(gè)磁極同時(shí)產(chǎn)生相斥力和相吸力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于其軸向雙凸極對(duì)亦是多段組合，且多段軸向磁路串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于其定、轉(zhuǎn)子理想極對(duì)數(shù)是2/3(3/2)、2/6(6/2)、3/4、3/6(6/3)、4/3、4/8(8/4)極對(duì)以及它們的倍數(shù)極對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于當(dāng)定子與轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)為倍數(shù)關(guān)系和2/3、2/6極對(duì)時(shí)，其定子或轉(zhuǎn)子的一方各極氣隙磁極端部的環(huán)向一側(cè)有錐形的導(dǎo)磁延伸部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的斥吸式永磁(開(kāi)關(guān))磁阻電機(jī)，其特征在于其定、轉(zhuǎn)子之間的相應(yīng)關(guān)系是可以置換的，即不僅是其定子和轉(zhuǎn)子的關(guān)系可以互換，其定子極對(duì)數(shù)與轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)亦可以互換，其永磁場(chǎng)與電磁場(chǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系亦可以互換。
全文摘要
斥力式永磁開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，定子由導(dǎo)磁機(jī)殼和凸極電磁鐵組成；轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁花軸和永磁體組成，永磁體安裝在花軸的凸極上，與定子凸極電磁鐵形成有效磁通氣隙；轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承與定子側(cè)蓋板嚙合，使定、轉(zhuǎn)子相互間呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀。未通電時(shí)的電磁鐵心成為永磁體磁路閉合路徑而產(chǎn)生相吸力，通電時(shí)的定子電磁體磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)產(chǎn)生相斥力，兩者形成同一方向的轉(zhuǎn)矩合力，從而拖動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)；這樣，按一定的順序給定子電磁繞組通、斷電，轉(zhuǎn)子便能按一定的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明著重在結(jié)構(gòu)和磁路上做文章，巧妙并大量地應(yīng)用永磁體，使新電機(jī)在節(jié)能、高效和驅(qū)動(dòng)等多方面都比現(xiàn)有技術(shù)有了較大的提高。
文檔編號(hào)H02K21/16GK1780119SQ200410092870
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者謝慶生 申請(qǐng)人:謝慶生