專利名稱：一種永磁交流電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電動機(jī)，具體說是及一種永磁交流電動機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有的工業(yè)制造領(lǐng)域中，電動機(jī)起到了相當(dāng)重要的作用，它能 有效的將電能迅速轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)所需的機(jī)械能，大大推動了工業(yè)技術(shù)的發(fā) 展。然而，在能源日益短缺的當(dāng)今社會環(huán)境下，電機(jī)卻消耗了電網(wǎng)的過半電 能，如日常生活中廣泛應(yīng)用的電風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)等大部分時間均在效率較低的中 速檔及效率低的慢速檔工作，而且不少機(jī)器、機(jī)械設(shè)備經(jīng)常在空載或輕載的 工作狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，浪費(fèi)了大量的電能，所以，電動機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用正曰益 受到人們的重視，人們正想方設(shè)法的研究更為高效節(jié)能的電動機(jī)。
縱觀現(xiàn)有技術(shù)的電動機(jī)，其按電源種類分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。 直流電動機(jī)大多均發(fā)展為永磁無刷結(jié)構(gòu)，其雖有效率高、調(diào)速方便、起動轉(zhuǎn)
矩大的優(yōu)點(diǎn)，但其只能在直流電路中工作；而交流電動機(jī)克服了直流電動機(jī) 的不足之處，其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但是，交流電動機(jī)的起動與運(yùn)轉(zhuǎn)必 須存在短路銅環(huán)以獲得短路電流，使其產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場，然而這期間必然存在 銅損和鐵損，增大了電機(jī)電能損耗，并且這類電機(jī)在輕載、空載時，效率較 低，調(diào)速難度大。
后來，為綜合上述電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，有人研制出永磁交流電動機(jī)。例如是中 國專利ZL200510069824. 5公開的永磁交流無刷電動機(jī)，它只是把在電機(jī)其它 結(jié)構(gòu)上作改進(jìn)，使其成為永磁電動機(jī)，它只是簡單的提及到釆用電子換向來 解決的問題--一相位的換向問題，它卻沒有深入解釋公開相位的換向問題， 人們無從考究它是否真正意義上的永磁交流電動機(jī)；而且，該結(jié)構(gòu)的永磁交 流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本相對較高。本申請人認(rèn)為有必要研制一種既 具有交流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，也具有永磁直流電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)更為簡單、電能 利用效率更高的永磁交流電動機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供 一種能有效減少鐵損銅損、 電能利用率高、起動電流小、啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于調(diào)速的 永磁交流電動機(jī)。
本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種永磁交流電動機(jī)，包括設(shè)置有若干 磁極的定子及裝有電機(jī)軸的永磁轉(zhuǎn)子，定子的每一磁極上繞有電磁線圈，永 磁轉(zhuǎn)子在定子的磁場力作用下帶動電機(jī)軸轉(zhuǎn)動，其特征在于所述繞在定子 磁極上的電磁線圈為繞線方向相反的正向線圏和反向線圈，正向線圈或反向 線圏同組同相串聯(lián)連接；所述永磁交流電動機(jī)內(nèi)設(shè)有與交流電源連接的鑒相 邏輯開關(guān)電路，交流電源的電流正半周輸電端與正向線圏的輸入端電連接， 交流電的電流負(fù)半周輸電端與反向線圈的輸入端電連接，鑒相邏輯開關(guān)電路 上設(shè)有帶磁場N極信號檢測輸出腳與磁場S極信號檢測輸出腳的霍爾開關(guān)集 成電路，霍爾開關(guān)集成電路用于檢測永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置，霍爾開關(guān)集成電 路的磁場N極信號檢測輸出腳與磁場S極信號檢測輸出腳中至少一只輸出腳 既與N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極電連接，又與電壓比較器的反相端連接，N型 半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與正向線圈的輸出端連接，電壓比較器的輸出端與P 型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極電連接，P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與反向線圈的 輸出端電連接，N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極 及電壓比較器的同相端分別均分別與交流電源的負(fù)半周輸電端電連接，使得 電源的正半周輸電端、正向線圏及N型半導(dǎo)體開關(guān)器件構(gòu)成交流電的正半周 輸電通路，電源的負(fù)半周輸電端、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件及反向線圏構(gòu)成交流電 的負(fù)半周輸電通路，期間，正半周輸電通路和負(fù)半周輸電通路上均設(shè)有導(dǎo)通 方向與電流流向相同的二極管，以將正半周電流與負(fù)半周電流分開傳輸。
所述正半周輸電通路上的二極管設(shè)于電源正半周輸電端與正向線圈的輸 入端之間；負(fù)半周輸電通路上的二極管設(shè)于反向線圈的輸出端與電源負(fù)半周 輸出端之間。
所述正半周輸電通路上的二極管設(shè)于N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與電 磁線圈的輸出端之間；負(fù)半周輸電通路上的二極管設(shè)于P型半導(dǎo)體開關(guān)器件 的集電極與電磁線圏的輸出端之間接。
所述N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極與電壓比較器的反相端共同聯(lián)接并通過正反轉(zhuǎn)開關(guān)與霍爾開關(guān)集成電路的磁場N極信號檢測輸出腳或與磁場S極信 號檢測輸出腳連接。
所述正向線圈和反向線圈為規(guī)格相同的電磁線圈。
本發(fā)明是一種新型的、真正意義上的永磁交流電動機(jī)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明將定子的電磁線圈繞制成方向相反的正向線圏和反向線圈，并且， 通過霍爾開關(guān)集成電路檢測轉(zhuǎn)子的位置，相應(yīng)地利用N型半導(dǎo)體開關(guān)器件和P
型半導(dǎo)體開關(guān)器件將交流電的正半周和負(fù)半周進(jìn)行分割并加以控制，使其分 別在正向線圈和反向線圈導(dǎo)流勵磁，其所產(chǎn)生的磁場在定子磁極上進(jìn)行合成 并與轉(zhuǎn)子位置構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動永磁轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)。它可根據(jù)永磁轉(zhuǎn)子的位 置靈活巧妙地控制定子磁場的換向，定子磁場直接、快速地驅(qū)動永磁轉(zhuǎn)子， 避免額外的磁場電路，減少鐵損銅損，提高電能的利用率，而且，其起動電 流小，起動轉(zhuǎn)矩大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，也方便產(chǎn)品釆用各種的調(diào)速手段， 調(diào)速效率高，范圍廣，便于更進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能。本永磁交流電動機(jī)同 時具有了交流電動機(jī)和永磁直流無刷電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，制造成本低，便于產(chǎn)品 生產(chǎn)推廣。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理剖面圖(以實(shí)施例1的初始狀態(tài)為例進(jìn)行標(biāo)記)。
圖2為本發(fā)明的控制原理方框圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的鑒相邏輯開關(guān)電路圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的永磁轉(zhuǎn)子、定子及霍爾開關(guān)集成電路的位置圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的鑒相邏輯開關(guān)電路圖。 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中，永磁轉(zhuǎn)子與定子的初始位置圖。 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2中，永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過1/4周后，永磁轉(zhuǎn)子與定子的
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。 實(shí)施例1
本實(shí)施例為三相交流電動機(jī)的的實(shí)施例子。
根據(jù)圖1至圖4所示，本發(fā)明所述的永磁交流電動機(jī),包括設(shè)置有若干磁極的定子1及裝有電機(jī)軸的永磁轉(zhuǎn)子2，定子l、永磁轉(zhuǎn)子2、電機(jī)軸、軸承、 支架及外殼構(gòu)成了永磁電機(jī)的主體。本實(shí)施例中永磁轉(zhuǎn)子2為四極永久磁鋼 制成，定子1為六極結(jié)構(gòu)，定子1主體由硅鋼片疊加而成，硅鋼片沖成帶有 磁槽的環(huán)形沖片，定子1的每一磁極的磁槽上繞有電磁線圈，永磁轉(zhuǎn)子2在 定子1的磁場力作用下帶動電機(jī)軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明所述繞在定子1磁極上的電 磁線圈為繞線方向相反的正向線圈和反向線圈。在本實(shí)施例中，A1與B1、 A2 與B2、 A3與B3為三組繞線方向相反的正向線圈和反向線圈，各自安裝在定 子的每個磁極上，正向線圈和反向線圈各自連接成星形結(jié)構(gòu)，同組線圈同相串 聯(lián)，且各自的規(guī)格相同。
本永磁交流電動機(jī)內(nèi)設(shè)有鑒相邏輯開關(guān)電路，鑒相邏輯開關(guān)電路與交流 電源連接并由交流電源供電，其中，鑒相邏輯開關(guān)電路的前端設(shè)置由相應(yīng)的 供電適配電路。交流電源的電流正半周輸電端與正向線圈Al、 A2、 A3連接的
星形中心端連接，作為正半周電流的輸入端；交流電源的電流負(fù)半周輸電端 與反向線圈B1、 B2、 B3連接，匯集到星形中心端輸出，作為負(fù)半周電流的輸 入端。
鑒相邏輯開關(guān)電路上設(shè)有霍爾開關(guān)集成電路IC2、 IC3、 IC4,霍爾開關(guān)集 成電路IC2、 IC3、 IC4上帶磁場N極信號檢測輸出腳(以下簡稱為霍爾開關(guān) 的2腳)與磁場S極信號檢測輸出腳(以下簡稱為霍爾開關(guān)的3腳)，本例中 三組霍爾開關(guān)集成電路分別控制每組電磁線圈?；魻栭_關(guān)集成電路IC2、 IC3、 IC4為安裝永磁轉(zhuǎn)子2的附近，用于檢測永磁轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動位置，它輸入的是 磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出的是電信號。在具體的工作過程中，將霍爾開關(guān)集成電路 IC1的電源正極(標(biāo)記為l腳)和電源負(fù)極(標(biāo)記為4腳)按照使用說明接入 電路以獲得供電，當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2的N極靠近霍爾開關(guān)集成電路時，霍爾開關(guān) 的2腳就會輸出正電壓；而當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，N極離開、S極靠近霍爾開關(guān) 集成電路時，霍爾開關(guān)的3腳就會輸出正電壓。
在三相供電的技術(shù)方案中，霍爾開關(guān)集成電路IC2、 IC3、 IC4的磁場N 極信號檢測輸出腳(2腳)與磁場S極信號檢測輸出腳(3腳)中至少一只輸 出腳既與N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極電連接，又與電壓比較器的反相端連接， 期間，三個霍爾開關(guān)集成電路的連接腳必須同一輸出腳，電壓比較器為雙電 壓比較器，N型半導(dǎo)體開關(guān)器件釆用正電壓導(dǎo)通的NPN型三極管。
在本實(shí)施例中，霍爾開關(guān)集成電路IC2、 IC3、 IC4的磁場N極信號檢測輸出腳(2腳)各自均與N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN3、 VN4、 VN5的基極電連接， 又各自均與電壓比較器1/2IC3、 1/2IC4、 1/2ICs的反相端連接。N型半導(dǎo)體開 關(guān)器件VN3、 VN4、 VN5的集電極與正向線圈Al、 A2、 A3的輸出端連接，電壓 比較器1/2IC3、 1/2IC4、 1/2IC5的輸出端分別與P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP3、 VP4、 VP5的基極電連接，P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP3、 VP4、 VP5的集電極分別與反向 線圏B1、 B2、 B3的輸出端電連接，期間，P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP3、 VP4、 VP5 采用負(fù)電壓導(dǎo)通的PNP型三極管N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN3、 VN4、 VN5的發(fā)射 極、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極VP3、VP4、VP5及電壓比較器i/2IC3、l/2IC4、 1/2IC5的同相端分別均分別與交流電源的負(fù)半周輸電端電連接，使得電源的 正半周輸電端、正向線圏A1、 A2、 A3及N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN3、 VN4、 VN5 構(gòu)成交流電的正半周輸電通路，電源的負(fù)半周輸電端、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件 VP3、 VP4、 VP5及反向線圈B1、 B2、 B3構(gòu)成交流電的負(fù)半周輸電通路，期間，
正半周輸電通路和負(fù)半周輸電通路上均設(shè)有導(dǎo)通方向與電流流向相同的二極 管，二極管本身具有單向?qū)性，實(shí)現(xiàn)將正半周電流與負(fù)半周電流分開傳輸。 在磁過程中，交流電的正半周只從N型半導(dǎo)體開關(guān)器件流經(jīng)，不會從P型半 導(dǎo)體開關(guān)器件上逆流通過，同樣的，交流電的負(fù)半周也只從P型半導(dǎo)體開關(guān) 器件流經(jīng)，不會從N型半導(dǎo)體開關(guān)器件上逆流通過。
在設(shè)計生產(chǎn)過程中，根據(jù)交流電機(jī)的不同技術(shù)要求可選用不同的半導(dǎo)體 開關(guān)器件，半導(dǎo)體開關(guān)器件可為功率晶體管(GTR)、功率場效應(yīng)管(M0SFET)、 絕緣柵雙極晶體管UGBT)以及功率模塊(IPM),其中N型功率晶體管為 NPN功率晶體管，例如是NPN三極管，P型功率晶體管為PNP功率晶體管，例 如是PNP三極管；N型功率場效應(yīng)管為N溝場效應(yīng)管，P型功率場效應(yīng)管為P 溝場效應(yīng)管；半導(dǎo)體開關(guān)模塊則包括N型半導(dǎo)體開關(guān)模塊和，P型半導(dǎo)體開關(guān) 模塊。
期間，因?yàn)橐粋€霍爾開關(guān)集成電路控制一組電磁線圈，故霍爾集成開關(guān) 的電信號輸出腳只需用一只即可，實(shí)施例圖中，使用了霍爾開關(guān)的2腳。為 了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極與電壓比較器的反相端共同 聯(lián)接并通過正反轉(zhuǎn)開關(guān)Kl與霍爾開關(guān)集成電路的磁場N極信號檢測輸出腳連 接，使用過程中，只需將霍爾開關(guān)的2腳切換成3腳工作，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)反 轉(zhuǎn)。
在實(shí)際的生產(chǎn)中，鑒相邏輯開關(guān)電路可整體安裝在電機(jī)內(nèi)的印刷電路板上，更便于批量化生產(chǎn)。
本實(shí)施例的詳細(xì)工作過程為
假設(shè)電機(jī)的初始狀態(tài)如圖4所示，此時，永磁轉(zhuǎn)子2的N極靠近霍爾開 關(guān)集成電路IC2，霍爾開關(guān)的2腳輸出正電壓，此電壓被送至N型半導(dǎo)體開關(guān) 器件VN3，使得N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN3導(dǎo)通，每相交流電的正半周流經(jīng)二極 管VD1或VD3或VD5、正向線圈Al及N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN3所在的正半周 輸電通道，對永磁轉(zhuǎn)子2施加了旋轉(zhuǎn)力矩；此時，霍爾開關(guān)的2腳輸出的正 電壓同樣被送至電壓比較器1/2IC3的反相端，同樣由于反相端的電壓大于同 相端的比較電壓，使得電壓比較器1/2IC3輸出負(fù)電壓，進(jìn)而驅(qū)動P型半導(dǎo)體 開關(guān)器件VP3，使得P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP3導(dǎo)通，每相交流電的負(fù)半周電流 流經(jīng)P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP3和反向線圈Bl形成負(fù)半周輸電通道，由于反向 線圈Bl與正向線圏Al反向繞制，在負(fù)半周電流的作用下，其產(chǎn)生的磁場力 方向與正半周的磁場力方向一致，該周期的負(fù)半周電流同-樣對永磁轉(zhuǎn)子2施 加旋轉(zhuǎn)力矩，若永磁轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)角度不夠1/6周，則仍是霍爾開關(guān)集成電路 IC2控制電磁線圈A1、 Bl繼續(xù)在電流的正半周和負(fù)半周工作。在交流電的輸 電過程中，每相電流均存在120度的相位差角，在上述輸電相位A工作時， 當(dāng)該相電流的正半周在正向線圈工作時，可能其它相位(B相或C相)相應(yīng)的 負(fù)半周電流在反向線圈工作，每一半周的工作均在相應(yīng)的二極管及開關(guān)器件 控制下工作，但根據(jù)本發(fā)明中線圏的繞制特性，它們產(chǎn)生的磁場方向均一致。 直至永磁轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)了 1/6圈，此時永磁轉(zhuǎn)子2的、極靠近另一霍爾開關(guān)集 成電路IC3，而霍爾開關(guān)集成電路IC3則控制電磁線圈A2、 B2在電流的正半 周和負(fù)半周工作，同理，直至永磁轉(zhuǎn)子2再旋轉(zhuǎn)了第二個1/6圏后，則換作 霍爾開關(guān)集成電路IC4則控制電磁線圈A3、B3在電流的正半周和負(fù)半周工作， 如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動。
實(shí)施例2
'如圖5和圖7所示，本實(shí)施例為單相交流電動機(jī)的的實(shí)施例子。
本實(shí)施例與實(shí)施例l基本原理結(jié)構(gòu)相同，相同之處省略不說，其對電路 進(jìn)行改進(jìn)，只采取了一組電磁線圈和一個霍爾開關(guān)集成電路IC1，詳細(xì)如下 該實(shí)施例中，本實(shí)施例中永磁轉(zhuǎn)子2為四極永久磁鋼制成，定子l為四 極結(jié)構(gòu)，四極的定子l上，每極均繞上繞線方向相反的正向線圈L1和反向線 圈L2，正向線圈L1和反向線圈L2為規(guī)格相同的電磁線圈。鑒相邏輯開關(guān)電路上設(shè)有霍爾開關(guān)集成電路ici,霍爾開關(guān)集成電路ici
上帶磁場N極信號檢測輸出腳(以下簡稱為霍爾開關(guān)的2腳)與磁場S極信 號檢測輸出腳(以下簡稱為霍爾開關(guān)的3腳)，霍爾開關(guān)集成電路IC1為一個 并安裝在永磁轉(zhuǎn)子2的附近，用于檢測永磁轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動位置，它輸入的是 磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出的是電信號。在具體的工作過程中，將霍爾開關(guān)集成電路 IC1的電源正極(標(biāo)記為l腳)和電源負(fù)極(標(biāo)記為4腳)按照使用說明接入 電路以獲得供電，當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2的N極靠近霍爾開關(guān)集成電路IC1時，霍爾 開關(guān)的2腳就會輸出正電壓；而當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動，N極離開、S極靠近霍爾 開關(guān)集成電路IC1時，霍爾開關(guān)的3腳就會輸出正電壓。期間，只需將與霍 爾開關(guān)的2腳和3腳的連接線調(diào)轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
在本實(shí)施例中，霍爾開關(guān)集成電路IC1的兩只輸出腳均既與N型半導(dǎo)體 開關(guān)器件的基極電連接，又與電壓比較器的反相端連接。N型半導(dǎo)體開關(guān)器件 的集電極與正向線圈L1的輸出端連接，電壓比較器的輸出端與P型半導(dǎo)體開 關(guān)器件的基極電連接，P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與反向線圈L2的輸出端 電連接。N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極及電壓 比較器的同相端分別均分別與交流電源的負(fù)半周輸電端電連接，使得電源的 正半周輸電端、電磁線圈、N型半導(dǎo)體開關(guān)器件及電源的負(fù)半周輸電端構(gòu)成交 流電的正半周輸電通路，電源的負(fù)半周輸電端、電壓比較器、P型半導(dǎo)體開關(guān) 器件、電磁線圏流及電源的正半周輸電端構(gòu)成交流電的負(fù)半周輸電通路。'
本實(shí)施例的詳細(xì)工作過程為
假設(shè)電機(jī)的初始狀態(tài)如圖6所示，此時，永磁轉(zhuǎn)子2的N極靠近霍爾開 關(guān)集成電路IC1，霍爾開關(guān)的2腳輸出正電壓，此電壓被送至N型半導(dǎo)體開關(guān) 器件VNl,使得N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN1導(dǎo)通，交流電第一周期的正半周流經(jīng) 正向線圏Ll、 二極管VD7及N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN1所在的正半周輸電通道, 此時，由于P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP1和二極管VD10的阻流作用，該周期的正 半周電流不會流經(jīng)反向線圈L2，對永磁轉(zhuǎn)子2施加了旋轉(zhuǎn)力矩；隨后，交流 電進(jìn)入負(fù)半周，此時，正電壓同樣被送至電壓比較器l/2ICi的反相端，同樣由 于反相端的電壓小于同相端的比較電壓，使得電壓比較器l/2ICi輸出負(fù)電壓， 進(jìn)而驅(qū)動P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP1，使得P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP1導(dǎo)通，該周 期的負(fù)半周電流流經(jīng)P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP1和反向線圏L2形成負(fù)半周輸電 通道，由于反向線圏L2通以負(fù)半周電流，所以其所產(chǎn)生的磁場力方向與正半周時一樣，該周期的負(fù)半周電流同樣對永磁轉(zhuǎn)子2施加旋轉(zhuǎn)力矩，在這一周
電流內(nèi)，此時，由于N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN1和正向二極管VD7的阻流作用， 該周期的負(fù)半周也不會流經(jīng)正向線圈Ll，若永磁轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)角度不夠1/4周， 則仍是霍爾開關(guān)集成電路IC1控制VN1和VP1使得電磁線圏Ll、 L2繼續(xù)在電 流的正半周和負(fù)半周工作，直至永磁轉(zhuǎn)子2剛好旋轉(zhuǎn)了 1/4圏，此時永磁轉(zhuǎn) 子2的N極遠(yuǎn)離霍爾開關(guān)集成電路IC1,而永磁轉(zhuǎn)子2的S極即將靠近霍爾開 關(guān)集成電路IC1。
當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)1/4周后，永磁轉(zhuǎn)子2的S極靠近霍爾開關(guān)集成電路 IC1,霍爾開關(guān)的3腳輸出正電壓，使得N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN2導(dǎo)通，該周 期的正半周電流流經(jīng)反向線圈L2、 二極管VD9和N型半導(dǎo)體開關(guān)器件VN2， 此時，定子1的磁場較上一周期反向，繼續(xù)對永磁轉(zhuǎn)子2施加旋轉(zhuǎn)力矩，該 正半周電流不會流經(jīng)正向線圈Ll;隨后，交流電反向輸出負(fù)半周電流，此時， 霍爾開關(guān)的3腳輸出的電壓使得電壓比較器1/2IC2輸出負(fù)電壓，該負(fù)電壓， 使得P型半導(dǎo)體開關(guān)器件VP2導(dǎo)通，交流電的負(fù)半周從P型半導(dǎo)體開關(guān)器件 VP2和二極管VD8流經(jīng)正向線圈Ll，定子1磁場同樣對永磁轉(zhuǎn)子2施加旋轉(zhuǎn) 力矩，若永磁轉(zhuǎn)子未旋轉(zhuǎn)完成第二個1/4圈時，永磁轉(zhuǎn)子2均在霍爾開關(guān)集 成電路IC1控制VN2和VP2使得電磁線圈Ll、 L2繼續(xù)在電流的正半周和負(fù)半 周工作，當(dāng)永磁轉(zhuǎn)子2剛好又旋轉(zhuǎn)了 1/4圈，此時永磁轉(zhuǎn)子2的S極離開霍 爾開關(guān)集成電路ICl,而永磁轉(zhuǎn)子2的N極靠近霍爾開關(guān)集成電路IC1，往下 的運(yùn)轉(zhuǎn)情況將會重復(fù)上述的兩種模式，如此循環(huán)，永磁轉(zhuǎn)子2即可持續(xù)轉(zhuǎn)動。
綜上所述，本發(fā)明的永磁交流電動機(jī)，鑒于上述的原理結(jié)構(gòu)，它不再需 要額外的勵磁起動線圈，具有能減少鐵損銅損、電能利用率高、起動電流小、 啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，使用者可結(jié)合本鑒相邏輯開關(guān)電路 來控制N型或P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通時間，便可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。本發(fā)
明不限制于上述的實(shí)施例，電機(jī)的供電相數(shù)及定轉(zhuǎn)子的電磁極數(shù)均可根據(jù)本 技術(shù)方案推理得到，根據(jù)本發(fā)明原理所得的永磁交流電動機(jī)應(yīng)屬于本發(fā)明的 合理衍生，也應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種永磁交流電動機(jī)，包括設(shè)置有若干磁極的定子及裝有電機(jī)軸的永磁轉(zhuǎn)子，定子的每一磁極上繞有電磁線圈，永磁轉(zhuǎn)子在定子的磁場力作用下帶動電機(jī)軸轉(zhuǎn)動，其特征在于所述繞在定子磁極上的電磁線圈為繞線方向相反的正向線圈和反向線圈，正向線圈或反向線圈同組同相串聯(lián)連接；所述永磁交流電動機(jī)內(nèi)設(shè)有與交流電源連接的鑒相邏輯開關(guān)電路，交流電源的電流正半周輸電端與正向線圈的輸入端電連接，交流電的電流負(fù)半周輸電端與反向線圈的輸入端電連接，鑒相邏輯開關(guān)電路上設(shè)有帶磁場N極信號檢測輸出腳與磁場S極信號檢測輸出腳的霍爾開關(guān)集成電路，霍爾開關(guān)集成電路用于檢測永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置，霍爾開關(guān)集成電路的磁場N極信號檢測輸出腳與磁場S極信號檢測輸出腳中至少一只輸出腳既與N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極電連接，又與電壓比較器的反相端連接，N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與正向線圈的輸出端連接，電壓比較器的輸出端與P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的基極電連接，P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與反向線圈的輸出端電連接，N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)射極及電壓比較器的同相端均分別與交流電源的負(fù)半周輸電端電連接，使得電源的正半周輸電端、正向線圈及N型半導(dǎo)體開關(guān)器件構(gòu)成交流電的正半周輸電通路，電源的負(fù)半周輸電端、P型半導(dǎo)體開關(guān)器件及反向線圈構(gòu)成交流電的負(fù)半周輸電通路，期間，正半周輸電通路和負(fù)半周輸電通路上均設(shè)有導(dǎo)通方向與電流流向相同的二極管，以將正半周電流與負(fù)半周電流分開傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁交流電動機(jī)，其特征在于所述正半周輸 電通路上的二極管設(shè)于電源正半周輸電端與正向線圏的輸入端之間；負(fù)半周 輸電通路上的二極管設(shè)于反向線圈的輸出端與電源負(fù)半周輸出端之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁交流電動機(jī)，其特征在于所述正半周輸 電通路上的二極管設(shè)于N型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與電磁線圈的輸出端之 間；負(fù)半周輸電通路上的二極管設(shè)于P型半導(dǎo)體開關(guān)器件的集電極與電磁線 圈的輸出端之間接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁交流電動機(jī)，其特征在于所述N型半導(dǎo) 體開關(guān)器件的基極與電壓比較器的反相端共同聯(lián)接并通過正反轉(zhuǎn)開關(guān)與霍爾 開關(guān)集成電路的磁場N極信號檢測輸出腳或與磁場S極信號檢測輸出腳連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁交流電動機(jī)，其特征在于所述正向線圈 和反向線圈為規(guī)格相同的電磁線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁交流電動機(jī)，繞在定子上的電磁線圈分為繞線方向相反的正向線圈和反向線圈，這兩組線圈同組同相串聯(lián)連接；電動機(jī)內(nèi)設(shè)有鑒相邏輯開關(guān)電路，電源的正半周電流輸入正向線圈，負(fù)半周電流輸入反向線圈，鑒相邏輯開關(guān)電路上設(shè)有用于檢測永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置的霍爾開關(guān)集成電路，利用N型半導(dǎo)體開關(guān)器件和P型半導(dǎo)體開關(guān)器件將交流電的正半周和負(fù)半周進(jìn)行分割并控制，使其分別在正向線圈和反向線圈導(dǎo)流勵磁形成旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動永磁轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。它可減少電機(jī)鐵損銅損，提高電能利用率，電機(jī)起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速效率高，范圍廣，便于提高產(chǎn)品的性能，它同時具有了交流電動機(jī)和永磁直流無刷電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02K29/00GK101436810SQ20081021969
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者盧義生 申請人:盧義生