一种永磁磁阻节能电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种永磁磁阻节能电动机，属于电动机节能【技术领域】，采用了永磁凸极磁极和绕组凸极磁极相结合来对转子凸极产生磁吸引使转子转动，具有很高的节能率；本实用新型中将关闭时主驱动绕组凸极所产生的断电自感电动势经续流二极管与电容器直接续流给永磁磁极消磁凸极绕组，以达到每相定子永磁凸极在不需要磁场做功时，减小永磁凸极磁极恒定磁场对转子的恒定磁拉力；由于永磁凸极磁极不需要电源提供励磁电源，也不需要另外电源提供消磁绕组凸极的励磁电源，因此可以减小大部分消耗在永磁凸极磁极励磁上的电能，有效利用了永磁铁的恒定磁场作功输出动力，主驱动绕组断电时产生与原电源功率相仿的电能再一次被充分利用，达到节约电能的目的。
【专利说明】一种永磁磁阻节能电动机
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电动机节能【技术领域】，涉及一种开关磁阻电动机，具体涉及一种 永磁磁阻节能电动机。
【背景技术】
[0002] 目前常见的开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流交流两类调速 糸统优点，它的结构简单调速范围宽，但其本身固有的缺点如电机体积要比同功率的其它 电机体积大，运转时噪音与脉动相对要大于其它类电机，起动电流大系统回收电能率低造 成了每相绕组在断电时产生的电能没有充分利用促使大部分电能白白浪费掉，定子每相主 驱动绕组都由绕组凸极构成，每相绕组凸极中每个绕组凸极励磁时都要由主电源励磁耗能 高产生的热量大，导致了绕组的铜损增大，促使开关磁阻电机耗能高，效率低。因此，亟需一 种新型的电动机以克服当前面临的问题。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的缺点，本实用新型提出一种永磁磁阻节能电动机，以达到大幅度 利用永磁磁铁的恒定磁能作功，节能、减小电机在工作过程中脉动与噪音的目的。
[0004] 一种永磁磁阻节能电动机，包括定子外壳、后端盖、前端盖、双凸极转子、永磁磁阻 凸极定子、转子位置检测器、转子位置检测盘，所述的后端盖设置于定子外壳的一端，前端 盖设置于定子外壳的另一端，永磁磁阻凸极定子与定子外壳固定连接，所述的双凸极转子 的转子轴一端穿过后端盖，另一端穿过前端盖；所述的转子位置检测器通过通孔固定于后 端盖，并与转子位置检测盘相对放置，转子位置检测盘穿过转子轴固定设置于靠近后端盖 的双凸极转子端面上；
[0005] 所述的永磁磁阻凸极定子采用单磁式或双磁式，其中，
[0006] 单磁式：在永磁磁阻凸极定子内壁，以一段式设置主驱动绕组凸极和永磁凸极磁 极，主驱动绕组凸极的个数与永磁凸极磁极的个数相同，且径向相对布置；
[0007] 双磁式：由两个单磁式永磁磁阻凸极定子连接组成，或由一个永磁磁阻凸极定子 组成，当为一个永磁磁阻凸极定子时，在永磁磁阻凸极定子内壁，以两段式设置主驱动绕组 凸极和永磁凸极磁极，主驱动绕组凸极的个数与永磁凸极磁极的个数相同，且径向相对布 置；
[0008] 所述的主驱动绕组凸极通过硅钢片叠压与永磁磁阻凸极定子形成一体结构；
[0009] 所述的永磁凸极磁极包括永磁磁极和永磁磁极消磁绕组凸极，永磁磁极和永磁磁 极消磁绕组凸极通过磁极固定螺栓固定于永磁磁阻凸极定子内壁，并所述的永磁磁极设置 于永磁磁极消磁绕组凸极与永磁磁阻凸极定子之间；永磁磁极消磁绕组凸极由硅钢片叠压 而成。
[0010] 所述的定子外壳采用硅钢片制成，或采用铸铁制成，或采用铝合金制成；所述的前 端盖和后端盖采用铸铁制成，或采用铝合金制成。
[0011] 所述的主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极的排列角度为：360/主驱动绕组凸极和 永磁凸极磁极总数。
[0012] 所述的双凸极转子的凸极排列角度为：360/双凸极转子凸极个数；所述的双凸极 转子凸极个数与主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极总数之差为偶数极。
[0013] 所述的转子位置检测器的个数为永磁磁阻凸极定子的相数，转子位置检测器与主 驱动绕组凸极径向相对设置，并其发射端与转子位置检测盘的红外线反光板相对。
[0014] 所述的转子位置检测盘包括红外线反光板和红外线吸光板，其中，红外线反光板 设置于双凸极转子凸极端面中心处。
[0015] 本实用新型优点：
[0016] 本实用新型一种永磁磁阻节能电动机，与开关磁阻电动机有本质的区别，由于采 用了永磁凸极磁极和绕组凸极磁极相结合来对转子凸极产生磁吸引使转子转动，因此本实 用新型具有很高的节能率；开关磁阻电动机将每相驱动绕组凸极磁极在关闭时所产生的断 电自感电动势续流给主电源，而本实用新型中将关闭时主驱动绕组凸极所产生的断电自感 电动势经续流二极管与电容器直接续流给永磁磁极消磁凸极绕组，以达到每相定子永磁凸 极在不需要磁场做工时，减小永磁凸极磁极恒定磁场对转子的恒定磁拉力；由于永磁凸极 磁极不需要电源提供励磁电源，也不需要另外电源提供消磁绕组凸极的励磁电源，因此可 以减小大部分电能消耗在永磁凸极磁极励磁上，有效的利用了永磁铁的恒定磁场作功输出 动力，主驱动绕组断电时产生的与原电源功率相仿的电能再一次被充分利用，达到节约电 能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型一种实施例的永磁磁阻节能电动机整体结构示意图；
[0018] 图2为本实用新型一种实施例的永磁磁阻凸极定子单磁式结构示意图；
[0019] 图3为本实用新型一种实施例的永磁磁阻凸极定子双磁式结构示意图；
[0020] 图4为本实用新型一种实施例的四相8/6极电动机结构示意图；
[0021] 图5为本实用新型一种实施例的四相12/8极电动机结构示意图；
[0022] 图6为本实用新型一种实施例的转子位置检测盘结构示意图；
[0023] 图7为本实用新型一种实施例的后端盖结构示意图；
[0024] 图8为本实用新型一种实施例的前端盖结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。
[0026] 如图1所示，本实用新型实施例中永磁磁阻节能电动机，包括定子外壳1、后端盖 2、前端盖3、双凸极转子4、永磁磁阻凸极定子5、转子位置检测器6、转子位置检测盘7,所述 的后端盖2设置于定子外壳1的一端，前端盖3设置于定子外壳1的另一端，永磁磁阻凸极 定子5与定子外壳1固定连接，所述的双凸极转子4的转子轴一端穿过后端盖2,另一端穿 过前端盖3 ;所述的转子位置检测器6通过通孔固定于后端盖2,并与转子位置检测盘7相 对放置，转子位置检测盘7穿过转子轴固定设置于靠近后端盖2的双凸极转子4端面上；定 子外壳1采用硅钢片制成，或采用铸铁制成，或采用铝合金制成；所述的前端盖3和后端盖 2采用铸铁制成，或采用铝合金制成。所述的主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极的排列角度 为：360/主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极总数。所述的双凸极转子4的凸极排列角度为： 360/双凸极转子凸极个数；所述的双凸极转子4凸极个数与主驱动绕组凸极和永磁凸极磁 极总数之差为偶数极。
[0027] 本实用新型实施例中，以四相8/6极单磁式永磁磁阻节能电动机为例，定子凸极 (主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极）为8极径向相对为一相，分为四相，A-A相，B-B相，C-C 相，D-D相凸极排列角度为45度，转子为双凸极结构6极凸极排列角度为60度。
[0028] 本实用新型实施例中，永磁磁阻凸极定子5采用单磁式或双磁式，其中，如图2所 示，单磁式：在永磁磁阻凸极定子5内壁，以一段式设置主驱动绕组凸极5-1和永磁凸极磁 极5-2,主驱动绕组凸极5-1的个数与永磁凸极磁极5-2的个数相同，且径向相对位置布置； 如图3所示，双磁式：由两个单磁式永磁磁阻凸极定子5连接组成，或由一个永磁磁阻凸极 定子5组成，当为一个永磁磁阻凸极定子5时，在永磁磁阻凸极定子5内壁。以两段式设置 主驱动绕组凸极（5-3、5-4)和永磁凸极磁极（5-5、5-6)，主驱动绕组凸极（5-3、5-4)的个数 与永磁凸极磁极（5_5、5_6)的个数相同，且径向相对位置布置。
[0029] 本实用新型实施例中，永磁磁阻节能电动机可以以三相6/4极结构，四相8/6极结 构（如图4所示）和三相12/8极结构（如图5所示）构成，可以为单磁式结构，与双磁式结 构组成，单磁式结构定子中每相主驱动绕组凸极与永磁凸极磁极为一段式结构，径向相对 为一组磁极，永磁凸极磁极为N极时主驱动绕组凸极励磁为S极，双磁式结构，定子中每相 定子主驱动绕组凸极与永磁凸极磁极都为两段式排列，径向相对为一组凸极或一相凸极， 双磁式定子中永磁凸极磁极为SN极排列时径向相对的主驱动绕组凸极励磁所产生的磁极 为NS极，排列正好与永磁凸极磁极相反，也可以是永磁凸极磁极为SN极时与其径向相对的 主驱动绕组凸极励磁也为SN极，双磁式结构定子凸极，可以是永磁凸极磁极径向相对永磁 凸极磁极，也可以主驱动绕组凸极径向相对主驱动绕组凸极，双磁式定子可以做成一体式 结构，也可以做成分段式结构组合成一体式结构。
[0030] 如图4所示，本实用新型实施例中，以单磁式为例，主驱动绕组凸极5-1通过硅 钢片叠压与永磁磁阻凸极定子5形成一体结构；所述的永磁凸极磁极5-2包括永磁磁极 5-2-1和永磁磁极消磁绕组凸极5-2-2,永磁磁极5-2-1和永磁磁极消磁绕组凸极5-2-2通 过磁极固定螺栓5-2-3固定于永磁磁阻凸极定子5内壁，并所述的永磁磁极5-2-1设置于 永磁磁极消磁绕组凸极5-2-2与永磁磁阻凸极定子5之间；永磁磁极消磁绕组凸极5-2-2 由硅钢片叠压而成。
[0031] 如图6所示，转子位置检测器6的个数为永磁磁阻凸极定子5的相数，本实用新型 实施例中为4个，转子位置检测器6与主驱动绕组凸极5-1径向相对位置设置，并其发射端 与转子位置检测盘7的红外线反光板相对，转子位置检测器6为红外线发射管和红外线接 收管构成。
[0032] 如图7所示，本实用新型实施例中转子位置检测盘7包括红外线反光板7-1 (白 色）和红外线吸光板7-2 (黑色），其中，红外线反光板7-1设置于双凸极转子4凸极端面中 心处，本实用新型实施例中转子位置检测盘7由一圆型硅钢片构成与凸极转子叠压一体而 成。
[0033] 如图8所示，为前端盖3结构，通过轴孔与转子轴连接。
[0034] 本实用新型实施例中，转子位置检测器6的输出端连接单片机的输入端，单片机 的输出端连接一个光电开关，光电开关的输出端连接开关管的控制端，开关管的一端连接 电源，另一端连接主驱动绕组，主驱动绕组（线圈）设置于主驱动绕组凸极外侧；永磁磁极 消磁绕组凸极外侧设置有永磁磁极消磁绕组（线圈），主驱动绕组凸极输入端正极串联二 极管负极，二极管正极输出端与电容器负极输入端连接，电容器正极输入端与主驱动绕组 凸极负极输入端相连接，永磁消磁绕组凸极正极输入端与电容器正极输入端连接，永磁消 磁绕组凸极负极输入端与电容负极连接，永磁消磁绕组凸极输入端各串联两个续流二极管 和电阻相连接。
[0035] 本实用新型实施例中，以四相8/6极单磁式永磁磁阻节能电动机为例，其工作原 理遵循磁阻最小原理，定子凸极（主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极）为8极径向相对为一 相，分为四相，A-A相，B-B相，C-C相，D-D相凸极排列角度为45度，转子为双凸极结构6极 凸极，其排列角度为60度，1-1，2-2, 3-3为转子双凸极中心轴线，转子凸极每转15度则与 定子其中一相凸极中心线重合，转子位置检测盘7反射红外线一次，由后端盖2设置的转子 位置检测器6接收，红外线确定转子准确位置。转子位置检测盘7端面设有红外线反光板 (白）与转子凸极个数相同，其余部分为红外线吸光板（黑），由于A相，B相，C相，D相定 子凸极每通电一次，转子凸极只有一对凸极中心轴线与一相定子凸极中心轴线相重合，其 它定子凸极与转子凸极中心轴线相差15度不在重合位置，因此，凸极定子与凸极转子相重 合的凸极中心轴线位置相重合时，红外线反光板反射一次，即检测到了转子位置的准确位 置。A、B、C、D相各单独设转子位置检测器6便可知道转子位置准确信息。
[0036] 当转子以顺时针方向旋转时以A-D-C-B相换相，具体工作原理如下：
[0037] 当A相凸极中心轴线与转子双凸极1-1中心线相重合时，由于红外线反光板（白） 正好处在转子双凸极中心轴线1-1位置，将红外线发射管发出的红外线反射到红外线接收 管，红外线接收管由光敏原件构成会产生一个模拟电压信号输入单片机控制器，单片机控 制器得到信号，则A相主驱动磁极控制开关管被关闭，D相主驱动磁极控制开关管得到控制 器指令被导通，此时双凸极转子4的1-1凸极正好是与A相主驱动磁极达到凸极中心线相 重合位置，A相主驱动绕组凸极失去主电源供电，由于电磁感应现象A相主驱动凸极所储存 的磁场突然消失，A相主驱动凸极绕组会产生一个极性相反于原电源的断电自感电动势，此 时由续流二极管同时导通给储能电容器与永磁磁极消磁绕组凸极，A相主驱动绕组凸极断 电，自感电动势同时被储能电容器吸收，也同时使永磁磁极消磁绕组凸极产生磁场，由于储 能电容将A相断电自感电动势大部分吸收的同时也给永磁磁极消磁绕组供电，储能电容器 起到储能和缓冲A相主驱动绕组与永磁磁极消磁绕组电流的作用，由于续流二极管的单向 导电性，储能电容里的电能不会回流到A相主驱动绕组凸极，所以A相主驱动绕组凸极由于 储能电容器吸收了大部分自感电动势电能回流所产生的与原电源相同的磁场会很小，对转 子换向不会产生大的影响；永磁磁极消磁绕组凸极在断电时也会有一个断电自感电动势， 此电动势由续流二极管经电阻消耗掉。由于永磁磁极凸极是由永磁凸极磁极和永磁磁极消 磁绕组凸极组成，永磁磁极消磁绕组凸极由硅钢片叠压而成，起到被永磁磁极磁化成与永 磁磁极相同的磁极,起到传导永磁凸极磁极极性的作用，也起到产生一个与永磁凸极磁极 相反方向的磁场，来抵消减弱永磁凸极磁极对转子的恒定磁拉力作用。此时A相断电自感 电动势由续流二极管同时续流给储能电容器与永磁磁极消磁绕组凸极，消磁绕组会产生一 个与永磁凸极相反的磁场，这时永磁凸极磁极与消磁绕组凸极因为磁极相反磁场会减小到 最小，同时间D相主驱动磁极产生磁场吸引转子，A相中永磁凸极磁极对转子的恒定磁场磁 拉力被A相断电时所产生的断电自感电动势经永磁磁极消磁绕组凸极所抵消到最小时，转 子1-1凸极中心轴线与定子A-A凸极中心轴线相重合变为转子3-3双凸极中心轴线与定子 凸极中心轴线D-D相重合转子转过15度角度，此时定子D-D相凸极中心轴线与转子3-3中 心轴线相重合，D相红外线转子位置检测器6红外接收管接收到由转子位置检测盘7的3-3 中心轴线反光板反射的红外线输出信号给单片机控制器，单片机输出信号D相主驱动绕组 凸极控制开关关闭，D相主驱动绕组凸极断电自感电动势续流给D相永磁磁极消磁绕组消 磁的同时，C相主驱动绕组凸极控制开关管导通C相主驱动绕组凸极产生磁场吸引转子凸 极2-2转过15度角度转子凸极2-2中心轴线与定子C-C中心轴线相重合，C相红外线转子 位置检测器6红外接收管接收到由2-2中心轴线转子位置检测盘7反光板反射的红外线输 出信号给单片机控制器，单片机输出信号C相主驱动绕组凸极控制开关关闭，B相主驱动绕 组凸极控制开关导通B相主驱动绕组凸极产生磁场吸引凸极1-1转过15度，转子凸极1-1 中心轴线与B-B凸极中心轴线相重合B相转子位置检测器6检测到由转子位置检测盘7的 1-1中心轴线反光板反射的红外线输出信号给单片机控制器，单片机输出B相主驱动绕组 凸极控制开关关闭，B相主驱动绕组凸极断电自感电动势续流给B相永磁磁极消磁绕组消 磁的同时，A相主驱动绕组凸极控制开关管导通A相主驱动绕组凸极产生磁场吸引转子凸 极3-3再一次转过15度，以上电机工作过程A-D-C-B相主驱动绕组换相转子以顺时针转 动，A-B-C-D相主驱动绕组换相转子为逆时针转动。
【权利要求】
1. 一种永磁磁阻节能电动机，其特征在于，包括定子外壳、后端盖、前端盖、双凸极转 子、永磁磁阻凸极定子、转子位置检测器、转子位置检测盘，所述的后端盖设置于定子外壳 的一端，前端盖设置于定子外壳的另一端，永磁磁阻凸极定子与定子外壳固定连接，所述的 双凸极转子的转子轴一端穿过后端盖，另一端穿过前端盖；所述的转子位置检测器通过通 孔固定于后端盖，并与转子位置检测盘相对放置，转子位置检测盘穿过转子轴固定设置于 靠近后端盖的双凸极转子端面上； 所述的永磁磁阻凸极定子采用单磁式或双磁式，其中， 单磁式：在永磁磁阻凸极定子内壁，以一段式设置主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极，主 驱动绕组凸极的个数与永磁凸极磁极的个数相同，且径向相对布置； 双磁式：由两个单磁式永磁磁阻凸极定子连接组成，或由一个永磁磁阻凸极定子组成， 当为一个永磁磁阻凸极定子时，在永磁磁阻凸极定子内壁，以两段式设置主驱动绕组凸极 和永磁凸极磁极，主驱动绕组凸极的个数与永磁凸极磁极的个数相同，且径向相对布置； 所述的主驱动绕组凸极通过硅钢片叠压与永磁磁阻凸极定子形成一体结构； 所述的永磁凸极磁极包括永磁磁极和永磁磁极消磁绕组凸极，永磁磁极和永磁磁极消 磁绕组凸极通过磁极固定螺栓固定于永磁磁阻凸极定子内壁，并所述的永磁磁极设置于永 磁磁极消磁绕组凸极与永磁磁阻凸极定子之间；永磁磁极消磁绕组凸极由硅钢片叠压而 成。
2. 根据权利要求1所述的永磁磁阻节能电动机，其特征在于，所述的定子外壳采用硅 钢片制成，或采用铸铁制成，或采用铝合金制成；所述的前端盖和后端盖采用铸铁制成，或 采用铝合金制成。
3. 根据权利要求1所述的永磁磁阻节能电动机，其特征在于，所述的主驱动绕组凸极 和永磁凸极磁极的排列角度为：360/主驱动绕组凸极和永磁凸极磁极总数。
4. 根据权利要求1所述的永磁磁阻节能电动机，其特征在于，所述的双凸极转子的凸 极排列角度为：360/双凸极转子凸极个数；所述的双凸极转子凸极个数与主驱动绕组凸极 和永磁凸极磁极总数之差为偶数极。
5. 根据权利要求1所述的永磁磁阻节能电动机，其特征在于，所述的转子位置检测器 的个数为永磁磁阻凸极定子的相数，转子位置检测器与主驱动绕组凸极径向相对设置，并 其发射端与转子位置检测盘的红外线反光板相对。
6. 根据权利要求1所述的永磁磁阻节能电动机，其特征在于，所述的转子位置检测盘 包括红外线反光板和红外线吸光板，其中，红外线反光板设置于双凸极转子凸极端面中心 处。
【文档编号】H02K29/10GK203872025SQ201420255608
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】刘忠涛 申请人:刘忠涛