專利名稱：直流磁阻電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁阻電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：
普通交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，尤其是鼠籠芯轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)簡便，制造成本低。它的發(fā)明推出，獲得快速普遍采納和應(yīng)用，成為主要電能動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備，直至當(dāng)前尚處延續(xù)。但它低效高能耗的缺點(diǎn)，在當(dāng)今環(huán)保節(jié)能減排形勢下，成為業(yè)界關(guān)注和力求更新替換的迫切課題。直流電動(dòng)機(jī)雖有稍好的力能指標(biāo)和良好調(diào)速控制性能，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電刷換向磨損及維護(hù)不便，使用時(shí)還需跟隨輔助設(shè)備，應(yīng)用受到局限。在尋求高效節(jié)能電機(jī)道路上，近年來人們將目光轉(zhuǎn)向使用稀土永磁體作為磁源， 省略了勵(lì)磁電流。用它發(fā)展無刷直流電機(jī)及永磁同步電機(jī)，有效地降低了能耗，提高功率因數(shù)。配合電力控制器，實(shí)踐證明能獲得良好的力能指標(biāo)和調(diào)速控制性能。問題是這類電動(dòng)機(jī)不能像普通交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)那樣通電即轉(zhuǎn)方便使用，需要跟隨較昂貴的電力電子控制輔助設(shè)備。中小功率永磁同步電機(jī)雖可以直接投網(wǎng)運(yùn)行，但對(duì)需避免啟動(dòng)沖擊設(shè)備中，仍需加專用軟起動(dòng)輔助設(shè)備。就當(dāng)前看快速發(fā)展推廣應(yīng)用尚有問題一是稀土永磁體的成本較高； 二是需要克服稀土永磁體內(nèi)稟矯頑力溫度系數(shù)偏高導(dǎo)致溫度穩(wěn)定性差的技術(shù)關(guān)。利用確定的閉合磁路有維持磁阻不變特性應(yīng)用到電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成磁阻電動(dòng)機(jī)，是近些年來電機(jī)學(xué)科理論性突破，磁阻電動(dòng)機(jī)不僅有良好的性價(jià)比，還有實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的潛在途徑。以往電動(dòng)機(jī)多在這樣一個(gè)經(jīng)典原則指導(dǎo)下形成即通電流導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到力的作用。因此電機(jī)結(jié)構(gòu)通常是定子鐵心線圈勵(lì)磁產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子鐵心電流導(dǎo)體為接受磁場力，經(jīng)轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。也就是說，電能經(jīng)上述二個(gè)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。如果減少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)， 減少了耗能的途徑，當(dāng)然也會(huì)達(dá)到節(jié)能效果，也即電動(dòng)機(jī)直接從線圈勵(lì)磁產(chǎn)生磁勢，形成電磁回路作用力經(jīng)轉(zhuǎn)軸輸出。從基本原理到一階段實(shí)踐，雖被普遍看好，但至今尚存在原理結(jié)構(gòu)性的設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝難以定型，控制器不能配套，尚處于進(jìn)一步探索和驗(yàn)證試驗(yàn)階段。針對(duì)上述情況，申請人對(duì)電磁回路磁阻本質(zhì)特性進(jìn)行分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，突破一些延續(xù)來的固有方法，構(gòu)思出本發(fā)明的直流磁阻電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種成本低、制造應(yīng)用方便、運(yùn)行控制性能好且高效節(jié)能的直流磁阻電動(dòng)機(jī)。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種直流磁阻電動(dòng)機(jī)，它包括定子、繞設(shè)在定子上的線圈繞組、與所述的定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述的定子內(nèi)周均布有個(gè)數(shù)為以3整倍數(shù)的繞線槽，所述的線圈繞組正反向交替地繞設(shè)在所述的繞線槽內(nèi)，且相鄰兩
相線圈繞組的相位差為所述的轉(zhuǎn)子由偶數(shù)個(gè)圓心角相同且獨(dú)立的極相組成，定義每
個(gè)極相的電角度為2π ,在每個(gè)極相上設(shè)置有位置標(biāo)識(shí)器，且所述的位置標(biāo)識(shí)器在每個(gè)極相
的[O,M及[疋24區(qū)域形成正反位置感應(yīng)區(qū)域，所述的定子上與所述的線圈繞組輸入端對(duì)應(yīng)
位置處還分別設(shè)置有位置開關(guān)，設(shè)定所述的正反位置感應(yīng)區(qū)域其中一個(gè)區(qū)域?yàn)閷?dǎo)通區(qū)域， 當(dāng)所述的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，任何時(shí)刻至少有一個(gè)位置開關(guān)位于導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)，且相應(yīng)極相的運(yùn)動(dòng)方向總趨向于磁阻最小的位置所在處，通過控制導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)位置開關(guān)使相應(yīng)的繞組電流通斷，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)上述技術(shù)方案所進(jìn)一步優(yōu)化地實(shí)施中，所述的位置標(biāo)識(shí)器為磁電式、電容式、電阻式、光電式標(biāo)識(shí)器或編碼盤中的一種。所述的位置標(biāo)識(shí)器包括與所述的轉(zhuǎn)子端面相貼合設(shè)置的連接本體、安裝在連接本體上且對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的每個(gè)極相的0、Λ"、2 Γ位置上的永磁體，相鄰兩永磁體的磁極相同從而形成位置標(biāo)識(shí)器的正反位置感應(yīng)區(qū)域。所述的轉(zhuǎn)子由硅鋼片沖壓而成，其外周成型有與定子內(nèi)周相匹配的極齒。所述的轉(zhuǎn)子上成型有多個(gè)形成磁路的槽，所述的槽內(nèi)壓鑄有鋁材。在所述的位置開關(guān)上各并聯(lián)有一電容，當(dāng)對(duì)應(yīng)繞組的位置開關(guān)斷開時(shí)，繞組中的磁勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，向與該位置開關(guān)并聯(lián)的電容充電；當(dāng)該位置開關(guān)再次導(dǎo)通時(shí)，所述的電容放電，其產(chǎn)生的電壓疊加在電源電壓上輸入至繞組。所述的位置開關(guān)為邏輯控制開關(guān)。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用改變電磁回路磁阻形
成磁阻力的原理，使繞組線圈每相鄰兩相按相位差的角度繞設(shè)，同時(shí)，在對(duì)應(yīng)繞組輸
入端分別設(shè)置位置開關(guān)，在轉(zhuǎn)子的每個(gè)極相上形成正反轉(zhuǎn)位置感應(yīng)區(qū)域，由于位置開關(guān)始終至少有一個(gè)位于導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)，從而通過控制位置開關(guān)的通斷以控制輸入至相應(yīng)繞組的電流，從而達(dá)到電動(dòng)機(jī)持續(xù)正反轉(zhuǎn)的目的。本發(fā)明直流磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可控性好，電能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，免除二次回路，避免了二次回路損耗，故有較好節(jié)能效果。


附圖1為通電線圈閉合均勻磁路附圖2為磁通建立時(shí)間與電流大小關(guān)系曲線圖； 附圖3為由鐵芯體與銜鐵之間形成有氣隙的通電線圈磁路圖； 附圖4為附圖3中將銜鐵移動(dòng)一定距離后磁路圖； 附圖5為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)原理附圖6為本發(fā)明中當(dāng)在位置開關(guān)上并聯(lián)電容并與線圈組成的電路圖；附圖7為附圖6所示電路通電電壓變化曲線圖； 附圖8為本發(fā)明定子繞線示意圖； 附圖9為本發(fā)明定子結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖10為本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖11為本發(fā)明位置標(biāo)識(shí)器結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖12為本發(fā)明電動(dòng)機(jī)整體剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在進(jìn)行本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例之前，我們首先對(duì)本發(fā)明原理進(jìn)行介紹，從而引出本發(fā)明的具體實(shí)施例
圖1所示的為一通電線圈的閉合均勻磁路，根據(jù)安培環(huán)路定律，有 ^HdI = J^jI(1)
(2)
式中H為磁路鐵心的磁場強(qiáng)度；1為閉合磁路的平均長度；I為一匝線圈電流；N為線圈匝數(shù)；F為磁路的磁通勢； 根據(jù)基爾霍夫定律
u +ej； -Vua = O
，di
u L — +RiI(3)
di
式中u為施加在電感線圈上的電壓泯為電感線圈內(nèi)阻， 力電感線圈內(nèi)阻上壓
降；-為電感線圈的反電勢；
將(3)式乘i并對(duì)通電時(shí)間積分，得
I；—細(xì) O
(4)
式中p為電感線圈通電時(shí)間內(nèi)吸收的總功率；
^ =Joi^=Iii2 為電感線圈通電時(shí)間內(nèi)吸取電能轉(zhuǎn)換成磁能，這部分能量沒有
消失，只是以磁能形式儲(chǔ)藏在磁路內(nèi)，是典型的慣性元件； 為電感線圈內(nèi)阻上消耗的功；
在U接通前電流i=0到電流處于穩(wěn)態(tài)= 1 = I，則電流
(6)
式中I為線圈電感的時(shí)間常數(shù)，它與線圈電感量成正比與線圈內(nèi)阻ρ成反比， τ= KiiH
因?yàn)榫€圈內(nèi)阻上有壓降導(dǎo)致施加在電感圈電壓下降，電流i下降。由(4)式可見，線圈電流i越大，磁通φ建立越快，如果爲(wèi)不變，電流決定于電壓，如圖2所示，即電壓u越高，時(shí)間常
數(shù)越小，磁通Φ建立完成的越快，與磁通Φ同時(shí)建立的磁勢越快，轉(zhuǎn)子銜鐵運(yùn)動(dòng)速度越快， 對(duì)所構(gòu)成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也就越快，這與常規(guī)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨回路磁通Φ降低而升高，正好相反。因此改變輸入勵(lì)磁電壓，可實(shí)現(xiàn)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速。為此，對(duì)確定結(jié)構(gòu)與形狀的電感線圈上述方程式，電感與磁通量也就成定值，即下式成立
權(quán)利要求
1.一種直流磁阻電動(dòng)機(jī)，它包括定子、繞設(shè)在定子上的線圈繞組、與所述的定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的定子內(nèi)周均布有個(gè)數(shù)為3的整倍數(shù)的繞線槽，所述的線圈繞組正反向交替地繞設(shè)在所述的繞線槽內(nèi)，且相鄰兩相線圈繞組的相位差為2f/‘，所述的轉(zhuǎn)子由偶數(shù)個(gè)圓心角相同且獨(dú)立的極相組成，定義每個(gè)極相的電角度為2λ·,在每個(gè)極相上設(shè)置有位置標(biāo)識(shí)器，且所述的位置標(biāo)識(shí)器在每個(gè)極相的[0, 一及[不2 r|區(qū)域構(gòu)成正反轉(zhuǎn)位置感應(yīng)區(qū)域，所述的定子上與所述的線圈繞組輸入端對(duì)應(yīng)位置處還分別設(shè)置有位置開關(guān)，設(shè)定所述的正反轉(zhuǎn)位置感應(yīng)區(qū)域中，其中一個(gè)區(qū)域?yàn)閷?dǎo)通區(qū)域，當(dāng)所述的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，任何時(shí)刻至少有一個(gè)位置開關(guān)位于導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)，且相應(yīng)極相的運(yùn)動(dòng)方向總趨向于磁阻最小的位置，通過控制導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)位置開關(guān)，使相應(yīng)的繞組電流通斷，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的位置標(biāo)識(shí)器為磁電式、 電容式、電阻式、光電式標(biāo)識(shí)器或編碼盤中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的位置標(biāo)識(shí)器包括與所述的轉(zhuǎn)子端面相貼合設(shè)置的連接本體、安裝在連接本體上且對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子的每個(gè)極相的0、《"、位置上的永磁體，相鄰兩永磁體的磁極相同從而形成位置標(biāo)識(shí)器的正反位置感應(yīng)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子由硅鋼片沖壓而成，其外周成型有與定子內(nèi)周相匹配的極齒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子上成型有多個(gè)形成磁路的槽，所述的槽內(nèi)壓鑄有鋁材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5中的任一所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述的位置開關(guān)上各并聯(lián)有一電容，當(dāng)對(duì)應(yīng)繞組的位置開關(guān)斷開時(shí)，繞組中的磁勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，向與該位置開關(guān)并聯(lián)的電容充電；當(dāng)該位置開關(guān)再次導(dǎo)通時(shí)，所述的電容放電，其產(chǎn)生的電壓疊加在電源電壓上輸入至繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的位置開關(guān)為邏輯控制開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的位置開關(guān)為霍爾元件或其它形式位置傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的定子由硅鋼片沖壓而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流磁阻電動(dòng)機(jī)，它包括定子、繞設(shè)在定子上的線圈繞組、與定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子，定子內(nèi)周均布有個(gè)數(shù)為3整倍數(shù)的繞線槽，線圈繞組正反向交替地繞設(shè)在所述的繞線槽內(nèi)，且相鄰兩相線圈繞組的相位差為，所述的轉(zhuǎn)子由偶數(shù)個(gè)圓心角相同且獨(dú)立的極相組成，在每個(gè)極相上設(shè)置有位置標(biāo)識(shí)器，且位置標(biāo)識(shí)器在每個(gè)極相的及區(qū)域形成正反位置感應(yīng)區(qū)域，所述的定子上與線圈繞組輸入端對(duì)應(yīng)位置處還分別設(shè)置有位置開關(guān)，由于位置開關(guān)始終至少有一個(gè)位于導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)，從而通過控制位置開關(guān)的通斷以控制輸入至相應(yīng)繞組的電流，從而達(dá)到電動(dòng)機(jī)持續(xù)正反轉(zhuǎn)的目的。本發(fā)明直流磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可控性好，電能直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，故有較好節(jié)能效果。
文檔編號(hào)H02K29/06GK102158037SQ20111007618
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者樂秀峰 申請人:蘇州太通電氣有限公司