專利名稱：外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高效節(jié)能領(lǐng)域，具體為一種高效節(jié)能型電機(jī)，并集電機(jī)、發(fā)電機(jī)、伺服馬達(dá)、步進(jìn)電機(jī)、同步電機(jī)等功能，適用廣泛的磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)。技術(shù)背景現(xiàn)有的無刷永磁直流電機(jī)均為效率低，實用范圍小，效果一般，并堵轉(zhuǎn)時容易燒毀等缺陷。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種高效節(jié)能、適用范圍廣泛、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，同時具備電機(jī)、發(fā)電機(jī)、伺服馬達(dá)、步進(jìn)電機(jī)、同步電機(jī)等功能；出力恒 定，運轉(zhuǎn)頻率任意可調(diào)，自帶轉(zhuǎn)角度計量檢測功能，并沒有堵轉(zhuǎn)過電流燒毀而經(jīng)久耐用等特效。本發(fā)明技術(shù)方案如下外圓型驅(qū)動無刷永磁直流電機(jī)，包括定子結(jié)構(gòu)，A、B兩個出力運行繞組，a、b兩個小檢測線圈，磁屏蔽環(huán)形鐵支架，磁性位置識別裝置，永磁轉(zhuǎn)子裝置，軸承，配重端蓋裝置組成；其定子中心軸經(jīng)軸承與永磁轉(zhuǎn)子裝置構(gòu)成電機(jī)本體;A、B兩個出力運行繞組均勻嵌入在定子線槽內(nèi)；A、B兩個繞組的首端分別與A、B兩個驅(qū)動電橋的中心點相連；尾端與正負(fù)電源的中心零點相連。具體的，外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其定子結(jié)構(gòu)是與普通異步繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子相似，僅線槽位置排列稍有不同，鐵心實體面積較寬；定子鐵芯內(nèi)一端裝有電磁屏蔽環(huán)型鐵，環(huán)形鐵上裝有一組位置磁性識別裝置，本裝置可用磁敏三極管、接近開關(guān)、光電傳感器等制作，如用磁敏三極管由三個構(gòu)成一組，如用接近開關(guān)或光電傳感器則用四個構(gòu)成一組；轉(zhuǎn)子由一對或幾對按電機(jī)設(shè)計的磁極P數(shù)相當(dāng)?shù)耐咝未盆F、轉(zhuǎn)子缸套相拼而成，缸套一端設(shè)有配重端蓋，端蓋設(shè)有標(biāo)明磁性位置的凸出部位，中間設(shè)有離心風(fēng)葉、固定螺絲孔、定位銷槽；轉(zhuǎn)子磁鐵長度可分兩種I轉(zhuǎn)子磁鐵適當(dāng)超出定子鐵芯長度，以方便磁敏三極管檢測；2轉(zhuǎn)子磁鐵與定子長度相等，利用端蓋配重裝置的凸出部位作為接近開關(guān)或光電傳感器的檢測面，此凸出面標(biāo)明了某一類磁性面的性質(zhì)和位置，它的位置和寬度控制著相對應(yīng)的功率的導(dǎo)通和導(dǎo)通時間；優(yōu)選的，定子內(nèi)只需A、B兩個運行繞組，如特殊工業(yè)需要，可在定子A、B各自繞組的磁性分界處的兩個線槽內(nèi)，安置兩個a、b兩個小檢測線圈，用于轉(zhuǎn)角度計量或?qū)崟r轉(zhuǎn)速跟蹤等閉環(huán)控制；優(yōu)選的，定子鐵芯的引線端裝有電磁屏蔽環(huán)形鐵支架，上面裝有一組磁性位置識別元件；優(yōu)選的，磁性位置識別傳感器由三個磁敏三極管構(gòu)成一組，如用接近開關(guān)或光電傳感器則用四個構(gòu)成一組；優(yōu)選的，電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個N和一個S磁性面組成一對，對數(shù)與電機(jī)設(shè)計磁極P數(shù)相等的瓦形磁鐵，與外圓缸套結(jié)構(gòu)相拼組成；優(yōu)選的，電機(jī)端蓋配重裝置本體的作用是找平轉(zhuǎn)子的平衡度，減少震動；其凸出部位是標(biāo)明某一類磁性的位置，它的寬度等于單塊磁鐵面的二分之一，凸出部位的數(shù)量與電機(jī)磁極P數(shù)相等，中間設(shè)有離心冷卻風(fēng)葉、緊固螺絲孔，邊緣設(shè)有定位銷槽；優(yōu)選的，外圓驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)子缸套視不同工作要求而定，如車輪缸套、風(fēng)機(jī)缸套、螺旋狀壓宿缸套等；優(yōu)選的，外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷直流電機(jī)是用兩個相等的電源串聯(lián)供電，串聯(lián)的中心點與兩個運行繞組的尾端直接相連；優(yōu)選的，本電機(jī)運轉(zhuǎn)方式是由兩個驅(qū)動電橋摧動，功率管Ql、Q3組成A電橋，驅(qū)動A繞組；Q2、Q4組成B電橋驅(qū)動B繞組；功率管采用IJBT晶體管、可控精閘管或開關(guān)三極管等制作；·[0019]本發(fā)明有益效果在于I)節(jié)能優(yōu)化本磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)，利用永久磁鐵代替了直流電機(jī)的勵磁線圈，無需損耗電能，達(dá)到相等的效果；2)效率高本電機(jī)僅用兩個出力運行繞組，同時是采用直流電，所以最大限度地把功率因數(shù)提高至接近于I ;A、B繞組以線圈跨距中心分開交疊繞制，各繞組均以360度分布與定子，繞組的每一線圈都能把轉(zhuǎn)子永磁體一分為二，是磁反應(yīng)最強(qiáng)之處，所以在轉(zhuǎn)子的任一吻合面都產(chǎn)生最強(qiáng)的力偶；3)增強(qiáng)了安全性當(dāng)本電機(jī)在主動時，直流電流經(jīng)線圈電路時呈阻性，所以在過載或堵轉(zhuǎn)后不產(chǎn)生過電流而燒毀；由于電壓與電流在本電機(jī)任一運轉(zhuǎn)時刻不發(fā)生突變，所以出力是恒定的，適用于更廣泛的工業(yè)場合。4)發(fā)電功能當(dāng)本電機(jī)在從動時，轉(zhuǎn)子永磁鐵在定子鐵芯線圈上運轉(zhuǎn)交變切割磁力線，構(gòu)成發(fā)電機(jī)原理；5)高效節(jié)能本電機(jī)在直流供電運行時產(chǎn)生的磁場就等于變壓器的初級的貯能過程，當(dāng)功率管截止時，貯備的磁能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)續(xù)流二極管阻尼二極管反向充電，由于電流相反，磁性也相反，既增強(qiáng)了驅(qū)動的力偶，又把電能重復(fù)利用；6)運作功能本電機(jī)定子上裝有位置磁性識別的磁敏元件，在轉(zhuǎn)子的任一位置都有一個邏緝信號輸出，此信號控制相對應(yīng)的功率管的通斷時間，所以硬性地控制轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)角度，形成伺服運轉(zhuǎn)；7)特殊功能在A、B繞組各自線圈的磁性分界處安置的兩個a、b小檢測線圈，在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時切割磁力線輸出正弦波信號，此信號可作為轉(zhuǎn)角度計量控制進(jìn)給；也能作為與基準(zhǔn)時基信號進(jìn)行比較，及時調(diào)整增減速度，便實現(xiàn)了精準(zhǔn)伺服、進(jìn)給等閉環(huán)控制功能，并減免了編碼器的使用成本；

圖I為本實用新型外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)運轉(zhuǎn)四象限運轉(zhuǎn)原理圖圖3為本實用新型外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)配重端蓋裝置平面圖具體實施方式
外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)結(jié)構(gòu)參見圖I ;定子結(jié)構(gòu)包栝定子中心走線軸14，定子鐵心16 ;磁屏蔽環(huán)形鐵支架10，轉(zhuǎn)子位置磁性識別裝置5、6、7、8 ;永磁轉(zhuǎn)子包栝瓦型永磁體11，轉(zhuǎn)子缸套15，配重端蓋裝罩包栝標(biāo)明磁性凸出部位12，風(fēng)葉19，固定螺絲孔20，軸承油封位21，端蓋定位銷槽22 ;A3、B4兩個出力運行繞組，al、b2兩個小檢測線圈，等電動勢正負(fù)雙電源9、17、18，雙驅(qū)動電橋等組成；運轉(zhuǎn)原理，現(xiàn)以四極外圓驅(qū)動型電機(jī)為例(參見圖2組合)本電機(jī)運轉(zhuǎn)以四個象限分析，第一象限如(圖2-1)所示，當(dāng)配重端蓋23上的凸出面12被B4繞組上第一個接近開關(guān)8檢測到時，即輸出信號控制第一個電橋上管Q2導(dǎo)通，供給正電源，由于繞組相連線圈電流方向相反，被生成了 N-S-N-S的四個電磁極，分布于定子的360度角位；而端蓋凸出面標(biāo)明的是S磁性，所占位置是單面S極的二分之一，轉(zhuǎn)子的四個磁性排列是S-N-S-N，與定子的四個電磁性面相差45度角而中心分割，此時定子與轉(zhuǎn)子的磁性反應(yīng)，同性相斥異性相吸生成力偶，向前拖動45度；由于每個接近開關(guān)都超前于每個線圈，所以沒等到完全吻合 就截止；而第二個接近開關(guān)7檢測到磁性位置信號，使第二個電橋上管Ql導(dǎo)通，向A3繞組供正電，像Q2導(dǎo)通一樣生成N-S-N-S電磁極，使轉(zhuǎn)子再次向前驅(qū)動45度，此為第二象限如(圖2-2);此時轉(zhuǎn)子的S磁性面正好越過了 B4繞組的第一個線圈，第三個接近開關(guān)6檢測到信號，使第一個電橋下管Q4導(dǎo)通，此時B4繞組由負(fù)電源供電，使流經(jīng)線圈的電流反向，被生成四個S-N-S-N的電磁極，一樣把轉(zhuǎn)子向前驅(qū)動45度，此為第三象限如(圖2-3);同理當(dāng)?shù)谒慕咏_關(guān)5檢測到信號時，使第二個電橋的下管Q3導(dǎo)通，使A3繞組的電流和磁性都反向而向前驅(qū)動45度，此為第四象限如(圖2-4);這樣四個功率管輪流導(dǎo)通一次，使轉(zhuǎn)子驅(qū)動180度，兩次一周，是四極電機(jī)的運行情況，如此類推。中心軸驅(qū)動型電機(jī)運轉(zhuǎn)原理也一樣。各裝置具體結(jié)構(gòu)和作用如下I)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)外圓驅(qū)動型電機(jī)的定子與普通線繞式電機(jī)的轉(zhuǎn)子相似，僅線槽位置排列位置不同，鐵心實體面積設(shè)置寬一些，從而提高電磁效力；2)磁屏蔽環(huán)形鐵支架環(huán)形鐵用于屏蔽電磁波干擾，消除對磁性識別元件的影響；同時也是磁性位置識別元件的固定支架；3)位置磁性識別裝置本裝置可由磁敏三極管、接近開關(guān)或光電開關(guān)等制作；由于磁敏三極管具有磁性識別功能，所以只要三個就可邏輯地控制四個功率管的輸出；當(dāng)利用接近開關(guān)或光電開關(guān)制作為磁性位置識別裝時，需要四個構(gòu)成一組；本裝置主要作用是檢測轉(zhuǎn)子位置磁性，相應(yīng)地控制各功率管的輸出工作狀態(tài)；4永磁轉(zhuǎn)子裝置本裝置包栝瓦型永磁體，轉(zhuǎn)子缸套，端蓋配重裝置，軸承，油封等組成；轉(zhuǎn)子缸套視工業(yè)用途而定，如車輪缸套、風(fēng)機(jī)缸套、螺旋狀壓縮缸套等；5)轉(zhuǎn)子端蓋配重裝置本端蓋上設(shè)置了與電機(jī)磁極P數(shù)相等的凸出部位，以它標(biāo)明轉(zhuǎn)子所處位置的的磁性；此部位長度為轉(zhuǎn)子單一塊磁性面的二分之一，位置對應(yīng)于磁塊的中間；長度是控制相對應(yīng)功率管的導(dǎo)通時間，位置是控制相對應(yīng)功率管的導(dǎo)通；本體可找平轉(zhuǎn)子平衡度，減少震動；端蓋邊緣設(shè)置有定位銷槽并安置有O型密封圈，以防滲水，中間設(shè)有冷，離心風(fēng)葉和緊固螺絲孔；6) A、B兩個出力運行繞組A、B繞組各交疊平均分布于定子360度，使轉(zhuǎn)子的每一磁性面總是被定子電磁線圈磁分割為二，供電運行時與每塊永磁體反應(yīng)成同性相斥異性相吸的力偶；由于供給繞組的是直流電壓，在繞組產(chǎn)生的電磁，像脈沖變壓器一樣是電能變磁能的貯能過程，當(dāng)功率管截上時磁能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)阻尼二極管和續(xù)流二極管給電源反向充電，由于線圈中的電流相反，磁性也跟著相反，所以既重復(fù)利用了電能，又增加了驅(qū)動效力；當(dāng)電機(jī)從動時，永磁轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)而截割磁力線構(gòu)成發(fā)電機(jī)原理，經(jīng)續(xù)流二極管和阻尼二極管整流向電源充電，實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)變電能的再生過程；7)a、b兩個小檢測線圈此兩個小線圈主要是用來檢測電機(jī)的運轉(zhuǎn)角度和速度，返饋給伺服電路進(jìn)行閉環(huán)控制，在供電運行時，線圈兩邊的電流方向一致而不能感應(yīng)信號，只有當(dāng)轉(zhuǎn)子永磁鐵在上面越過而截割磁力線，才感應(yīng)出正弦波信號，用此信號與基準(zhǔn)時鐘信號比較就可控制運行速度，用于計數(shù)則可控制伺服進(jìn)給；所以可用作伺服電機(jī)，而普通場合則不需要此線圈。8)等電動勢正負(fù)雙電源由于本電機(jī)只有兩個電磁出力線圈，而且是采用直流電，通過正負(fù)雙電源供給相當(dāng)于四個運行繞組的作用，使電機(jī)運轉(zhuǎn)時有了確定的方向；所以兩個電源的電動勢也要相等；大小與設(shè)計功率匹配； 9)驅(qū)動A B電橋Q1和Q3組成A電橋，Q2和Q4組成B電橋；在位置磁性識別元件檢測控制下，按運轉(zhuǎn)方向邏輯地控制相對應(yīng)功率管的導(dǎo)通，從而改變各繞組的電流方向而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的交變磁場。
權(quán)利要求1.外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于包括定子結(jié)構(gòu)，A、B兩個出力運行繞組，a、b兩個小檢測線圈，磁屏蔽環(huán)形鐵支架，磁性位置識別裝置，永磁轉(zhuǎn)子裝置，軸承，端蓋配重裝置組成；其定子中心軸經(jīng)軸承與永磁轉(zhuǎn)子裝置構(gòu)成電機(jī)本體;A、B兩個出力運行繞組均勻嵌入在定子線槽內(nèi)，A、B兩個繞組的首端分別與A、B兩個驅(qū)動電橋的中心點相連，尾端與正負(fù)電源的中心零點相連，正負(fù)電源需相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型無刷磁反應(yīng)永磁直流電機(jī)其特征在于所述定子鐵芯實體面積較寬，其鐵芯的線槽數(shù)按電機(jī)的功率和磁極的對數(shù)而定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于A、B兩個出力運行繞組，以繞組每單個線圈中心平分，交疊分布于定子線槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于所述磁屏蔽環(huán)形鐵支架，上面設(shè)有固定磁性位置識別裝置的固定裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于所述磁性位置識別裝置可用磁敏三極管、接近開關(guān)、光電傳感器制作，磁敏三極管用三個構(gòu)成一組，用接近開關(guān)或光電傳感器則用四個構(gòu)成一組。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷直流電機(jī)其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子裝置包括瓦型永磁鐵、轉(zhuǎn)子缸套、端蓋配重裝置、軸承組成；瓦型永磁體緊貼轉(zhuǎn)子缸套內(nèi)圓，經(jīng)端蓋配重裝置、軸承與定子中心軸相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于所述配重端蓋裝置上設(shè)有標(biāo)明磁性位置的凸出部位，邊緣設(shè)有定位銷槽，O型密封圈，中間設(shè)有離心風(fēng)葉。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于所述配重端蓋上標(biāo)明磁性的凸出部位,長度是單塊永磁體的二分之一,對應(yīng)于永磁體的邊至中心位置，數(shù)量與電機(jī)磁極P數(shù)相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)其特征在于所述等電動勢正負(fù)雙電源供電方式運行，正電源供各繞組驅(qū)動電橋的上管，負(fù)電源供各繞組驅(qū)動電橋的下管。
專利摘要本實用新型涉及一種高效節(jié)能外圓驅(qū)動型磁反應(yīng)無刷永磁直流電機(jī)，其特征抱栝定子裝置，A、B兩個出力運行繞組，a、b兩個小檢測線圈，磁屏蔽環(huán)形鐵支架，位置磁性識別裝置，永磁體轉(zhuǎn)子，軸承，O型密封圈、油封，轉(zhuǎn)子端蓋配重裝置，等電動勢正負(fù)雙電源，雙驅(qū)動電橋等組成。本電機(jī)高效節(jié)能，適用范圍廣泛，功能齊全，在伺服進(jìn)給時無需編碼器檢測閉環(huán)控制，主動時能恒力驅(qū)動，從動時能發(fā)電，無堵轉(zhuǎn)電流而經(jīng)久耐用。
文檔編號H02K3/12GK202772772SQ20122011487
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者陽稼婁 申請人:陽稼婁