溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)及控制方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]電飯煲的磁控溫度開關(guān)的磁鋼，在103°C ±2°C就失去磁性，溫度降低后又恢復(fù)磁性。法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾*居里(1859?1906)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鐵磁性存在臨界溫度。鐵的強(qiáng)磁性隨溫度上升而減弱，在某一溫度以上，鐵會(huì)失去其強(qiáng)磁性，這一溫度點(diǎn)為居里溫度。硬磁鐵的磁滯很大，硬磁鐵磁飽和時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度很大。沒(méi)有磁性的硬磁鐵靠近通電的線圈或者永磁鐵時(shí)被磁化，線圈斷電或者移開永磁鐵后硬磁鐵仍然帶有很強(qiáng)的磁性，這就是剩磁。軟磁鐵的磁滯很小，軟磁鐵磁飽和時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度不大。軟磁鐵靠近通電的線圈或者永磁鐵時(shí)就帶有磁性，線圈斷電或者移開永磁鐵后軟磁鐵就失去磁性，所以電磁鐵使用軟磁鐵作為銜鐵。例如:硅鋼
[0003]交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯都是使用硅鋼片疊加制成的軟磁鐵芯，線圈通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度恨小。要想制作大功率電動(dòng)機(jī)，就必須制作較大的定子鐵芯。所以，大功率電動(dòng)機(jī)的體積很大，也很重。而機(jī)器人使用的伺服電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)汽車使用的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，要求使用體積小、重量輕的大功率電動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子與交流電動(dòng)機(jī)定子的結(jié)構(gòu)相似，只不過(guò)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有使用交流電動(dòng)機(jī)定子使用的硅鋼片制成的軟鐵芯，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子使用的是硬鐵芯。硬鐵芯的特征如下:當(dāng)永磁鐵靠近硬鐵芯或者套在硬鐵芯上的線圈通電時(shí)硬鐵芯帶有很強(qiáng)的磁性，當(dāng)永磁鐵遠(yuǎn)離硬鐵芯或者套在硬鐵芯上的線圈斷電后硬鐵芯仍然有很強(qiáng)的磁性，也就是硬鐵芯被磁化。當(dāng)磁化的硬鐵芯被加熱到溫度高于居里溫度值后，硬鐵芯就會(huì)失去磁性。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子線槽上纏繞著線圈。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是在鐵管上固定有許多對(duì)條形稀土磁鐵；或者溫差磁變換電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是鼠龍式轉(zhuǎn)子；或者溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是繞線式轉(zhuǎn)子。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)電磁離合器帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的外殼?；蛘吖娘L(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)經(jīng)過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥從溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的前端蓋上的一圈小孔吹入，再?gòu)臏夭畲砰_關(guān)電動(dòng)機(jī)的后端蓋上的一圈小孔出來(lái)，冷卻溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈和定子硬鐵芯。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子的線槽內(nèi)埋藏有溫度傳感器的探頭，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子硬鐵芯磁極旁裝有磁感應(yīng)傳感器的探頭。
[0005]溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的控制方法:啟動(dòng)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)時(shí)，給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈通入高頻交流電。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)就像電磁爐線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)在鐵鍋上產(chǎn)生渦流加熱鐵鍋那樣，加熱溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子帶磁性的硬鐵芯磁極。當(dāng)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極溫度高于居里溫度值后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極就會(huì)失去磁性，然后給溫差磁變換電動(dòng)機(jī)線圈通入穩(wěn)定的正向電流。溫度高于居里溫度值的溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子而失去磁性的硬鐵芯磁極把熱量傳遞給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子硬鐵芯的其他部位后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子失去磁性的硬鐵芯磁極的溫度就會(huì)降低到低于居里溫度值，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈通入的穩(wěn)定正向電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極帶有很強(qiáng)的磁性。然后再給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈通入短暫的高頻交流電，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)在溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極上產(chǎn)生渦流加熱溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子的帶磁性的硬鐵芯磁極。當(dāng)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極的溫度高于居里溫度值后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子的帶磁性的硬鐵芯磁極就會(huì)失去磁性，然后給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈通入穩(wěn)定的反向電流。溫度高于居里溫度值的溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子失去磁性的硬鐵芯磁極把熱量傳遞給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子硬鐵芯的其他部位后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子失去磁性的硬鐵芯磁極的溫度就會(huì)降低到低于居里溫度值；溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈通入的穩(wěn)定正向電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極帶有很強(qiáng)的磁性，但與給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈接上穩(wěn)定正向電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極帶有的磁極性相反。當(dāng)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極溫度高于居里溫度值時(shí)失去磁性，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極磁滯就會(huì)消失，這時(shí)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈通入反相電流溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極就會(huì)立即反轉(zhuǎn)磁性，而不會(huì)像有磁滯那樣延時(shí)反轉(zhuǎn)磁性。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈通入上述交變電流，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極就會(huì)出現(xiàn)交變磁場(chǎng)，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極的交變磁場(chǎng)的磁力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈有一定的電阻，線圈通電時(shí)會(huì)有熱量產(chǎn)生加熱線圈，然后把熱量傳遞給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯。交流電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，外面可以測(cè)得外殼溫度在45°C?55°C，估算定子鐵芯的溫度在55°C?65°C ;這一溫度范圍正好在溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極的居里溫度值65°C的附近。所以在溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，就不需要給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈通高頻交流電，加熱溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子鐵芯的新型合金磁極。在夏天由于天氣炎熱需要接通電磁離合器的電，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)冷卻溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的外殼，從而冷卻了溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯?；蛘邌?dòng)鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)的風(fēng)經(jīng)過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥后穿過(guò)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的前端蓋上的一圈小孔進(jìn)入溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，冷卻溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈和定子硬鐵芯，熱風(fēng)從溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的后端蓋的小孔吹出。電腦控制儀根據(jù)溫度傳感器和磁感應(yīng)傳感器給出的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥，同時(shí)改變每一次溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的的線圈通入高頻交流電的時(shí)間，這使得溫差磁變換電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯磁極的溫度在居里溫度值附近波動(dòng)。溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈通入上述交變電流后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子硬鐵芯金磁極就像交流電動(dòng)機(jī)的定子線圈通入正弦交流電那樣產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，而對(duì)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵管上固定的許多對(duì)條形稀土磁鐵產(chǎn)生力矩、使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；或者對(duì)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力矩、使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；或者對(duì)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的繞線式轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力矩、使溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006]溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的控制方法:給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈接入梯形波交流電，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的線圈在電壓上升時(shí)，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)線圈的磁通量發(fā)生變化，在溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子帶磁性的硬鐵芯磁極上產(chǎn)生渦流，加熱溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子帶磁性的硬鐵芯磁極。當(dāng)溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極溫度高于居里溫度值后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子帶磁性的硬鐵芯磁極就會(huì)失去磁性，然后給溫差磁變換電動(dòng)機(jī)線圈通入穩(wěn)定的正向電流。溫度高于居里溫度值的溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子失去磁性的硬鐵芯磁極把熱量傳遞給溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)的定子硬鐵芯的其他部位后，溫差磁開關(guān)電動(dòng)機(jī)定子失去磁性的硬鐵芯磁極的