CN100355188C - 单相电机 - Google Patents
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Abstract
一种单相电机，其由下述构成，即定子、在上述定子上施加电源时可旋转的转子、设置成与上述转子一起旋转的环状磁铁、制动磁铁及传感器元件。上述制动磁铁的作用是，在上述转子制动时，使用与上述环状磁铁作用的磁力使上述转子位于有效转矩的发生区域；上述传感器元件是为了检测上述转子的位置及速度，在上述转子旋转时，检测与上述环状磁铁间发生的磁场变化。可以简单地实现在电机运行时转子的初期驱动位置设定和转子位置及速度信息的装置，提高了实用性。
Description
技术领域
本发明涉及单相电机，特别是在转子上安装环状磁铁，将制动磁铁和孔传感器与上述环状磁铁分别对向配置的单相电机。
背景技术
一般，单相电机有交直流两用电机、BLDC电机、开关磁阻电机等。
图1是以往技术的单相开关磁阻电机的电路图。以往技术的单相开关磁阻电机(Switched Reluctanc Motor：SRM)由驱动电路10、从上述驱动电路10上施加电源的定子20、旋转的转子30构成，该旋转的转子30若位于上述定子20的内部可旋转位置时，若对上述定子20施加电源，通过与上述定子20间发生的磁阻转矩而旋转。
上述定子20是由，形成上下开放圆筒形的轭铁22、从上述轭铁22的内壁向着上述转子30在圆周方向上以一定间隔突出形成的6个凸极24、分别绕线在上述6个凸极24上，由上述驱动电路10供给电流的励磁线圈26构成。
上述转子30迭层地形成磁芯34，其是在外周面上沿圆周方向以一定间隔突出形成6个凸极32，在上述转子30的中央设置向外部传送电机的驱动力的旋转轴12，而且与上述转子30同时旋转。
上述驱动电路10根据与上述转子30的位置及速度有关的信息来控制在上述励磁线圈26中流动的电流强度。
在这样构成的单相开关磁阻电机中，若从驱动电路10向励磁线圈26中供给电流后，在上述定子20和转子30间发生磁阻时，则上述转子30向磁阻最小的方向旋转。
另一方面，在以往的单相开关磁阻电机中，为了使上述旋转轴12经常在有效旋转方向旋转，而在上述定子20的凸极24上缠绕辅助线圈(未图示出)，当从上述驱动电路10切断电源时，上述转子30的凸极32则置于上述定子20的凸极24的有效转矩发生区域内，使转子30在有效旋转方向进行初期驱动。
上述使用以往技术的单相电机，为了电机的初期驱动及运转，必须安装结构复杂的附加装置，所以存在实用性差的问题。
而且，为了掌握电机运转时所要求的转子的位置及速度的信息，还设置光传感器或孔传感器(未图示出)。
发明内容
本发明是鉴于上述以往技术中存在的问题而进行的，其目的在于简单地实现可以掌握电机运转时必要的转子的初期驱动位置设定和转子的位置以及速度信息的装置，提供实用性高的单相电机。
为了达到上述目的，本发明的单相电机由下述构成，即定子、在上述定子施加电源时可旋转的转子、设置成与上述转子一起旋转的环状磁铁、制动磁铁及传感器元件。上述制动磁铁作用是在上述转子制动时，使用与上述环状磁铁作用的磁力使上述转子位于有效转矩发生区域；在上述定子的上部装有围绕上述环状磁铁的保持架，在上述保持架上，上述制动磁铁与上述环状磁铁对向地固定着；上述传感器是为了检测上述转子的位置及速度，在上述转子旋转时感知与上述环状磁铁间发生的励磁变化。
附图说明
图1以往技术的单相开关磁阻电机的电路图。
图2本发明的单相开关磁阻电机的斜视图。
图3本发明的单相开关磁阻电机的剖视图。
图4a表示本发明的单相开关磁阻电机制动时，决定制动位置前的状态图。
图4b表示本发明的单相开关磁阻电机制动时，决定制动位置后的状态图。
图5a表示本发明环状磁铁的其他实施例的设置结构的半剖视图图。
图5b表示本发明环状磁铁的另外其他实施例的设置结构的半剖视图。
图6表示本发明其他实施例的环状磁铁和制动磁铁、传感器元件的配置构造的剖视图。
具体实施方式
以下，按照附图详细地说明本发明的优选的实施方案。
图2是本发明的单相开关磁阻电机的斜视图，图3是本发明的单相开关磁阻电机的剖视图。
上述本发明的一个实施例的单相开关磁阻电机由下述构成，即包括了定子50、转子60、与上述转子60一起旋转设置的环状磁铁70、制动磁铁80、传感器元件90。上述转子60是可旋转地设置在上述定子50的内部，在向上述定子50施加电源时，通过与上述定子50间发生的磁阻转矩可以进行旋转；上述制动磁铁80是在上述转子60制动时，使用与上述环状磁铁70作用的磁力使上述转子60位于有效转矩发生区域；上述传感器元件90是在上述转子60旋转时检测与上述环状磁铁70间发生的励磁变化，并检测上述转子60的位置及速度。
上述定子50，由形成圆筒形的轭铁51、从上述轭铁51的内壁向着上述转子60沿圆周方向以一定间隔突出形成的6个凸极52和绕线在上述6个凸极52上的励磁线圈53构成。
上述转子60迭层形成磁芯62，其是在外周面上沿圆周方向以一定间隔向着上述定子50突出形成6个凸极61，在上述转子60的中央设置向外部传送电机的驱动力的旋转轴64，而且与上述转子60同时旋转。
在上述旋转轴64的两端和形成电机的外观的电机壳(未图示出)间安装可旋转支承上述旋转轴64的轴承65。
上述环状磁铁70嵌入到上述旋转轴64的上侧并被固定，如图4a及图4b所示，形成的N极和S极沿圆周方向地交替排列，N极及S极的个数分别为上述转子60的凸极61个数的n(n是自然数)倍。在本发明中，上述环状磁铁70的N极、S极数分别与上述转子60的凸极61的个数相同地形成6个。
另一方面，在上述定子50的上面嵌合支承的保护架100，以使上述制动磁铁80和传感器元件90与上述环状磁铁70沿半径方向对置。
上述保护架100，在中央部位环绕着上述环状磁铁70的外周形成孔101，底面嵌入在上述定子50的上面形成的槽54内，形成具有规定的长度的嵌入脚102，以使上述制动磁铁80和传感器元件90与上述环状磁铁70在半径方向对置。
在上述保护架100上设置装有电气元件的印刷电路基板92，该电气元件是根据上述传感器元件90所检测到的上述转子60的位置及速度信息来控制电机的。
上述制动磁铁80是N极及S极数分别为1个的棒磁铁，以上述保护架100的孔101为中心，在上述保持架100的一侧至少设置1个，为了使上述旋转轴64经常仅仅在有效旋转方向旋转，在切断流过上述定子50的励磁线圈53的电流时，使用与上述环状磁铁70相互作用的磁力，使上述转子60位于有效转矩发生区域而被制动。
即，如图4a及图4b所示，上述转子60，由于起动时转子60的凸极61向着更近位置的定子50的凸极52旋转，所以当上述转子60的有效旋转方向在逆时针方向时，用“a”表示的上述转子60的凸极61，比起位于用“b”表示的顺时针方向的定子50的凸极52，可在位于用“c”表示的逆时针方向的定子50的凸极52更近的位置被制动。上述制动磁铁80，若切断电源，可使上述环状磁铁70及转子60以一定角度旋转。
上述传感器元件90是利用孔效应，检测与传感器元件90相对的环状磁铁70的极性的孔传感器，上述保护架100的孔101为中心，在上述保护架100另一侧至少设置1个，上述环状磁铁70与上述转子60同时旋转时，通过与上述环状磁铁70间发生的励磁变化来检测上述转子60的位置及速度。
这样构成的本发明的动作如下。
首先，转子60在通过环状磁铁70和制动磁铁80的相互作用位于有效转矩发生区域的状态，在定子50的励磁线圈53流动电流时，在定子50和转子60间发生磁阻，与上述转子60一起的旋转轴64、环状磁铁70在有效旋转方向旋转。
此时，上述传感器元件90由于上述环状磁铁70旋转，通过与上述环状磁铁70间发生的励磁变化来检测上述转子60的位置及速度，控制上述转子60的速度。
另一方面，若切断流过上述定子50的励磁线圈53的电流，上述转子60、环状磁铁70及旋转轴64停止，但如图4a所示，若环状磁铁70和制动磁铁80的极相反，夹紧力起作用时，上述环状磁铁70通过与上述制动磁铁80的磁力以一定角度旋转并停止在与上述制动磁铁80间引力作用的位置。
此时，上述转子60，由于与上述环状磁铁70一体结合地旋转，所以如图4b所示，与上述环状磁铁70一起以一定角度旋转后，转子60的凸极61在有效转矩发生区域内停止。
另一方面，本发明的另外一个实施例的环状磁铁的设置结构如图5a及图5b所示。
如图5a所示，在转子110的中央整体旋转地设置旋转轴112，环状磁铁114上下方向地嵌合在上述旋转轴112后，在上述转子110的上侧面迭层地固定。
另外，如图5b所示，在转子1 20的中央整体旋转地设置旋转轴122，环状磁铁124，其内径比上述旋转轴122的外径大，在距离上述转子120上方向一定距离的旋转轴122的上部缓缓地嵌合后，通过在上述旋转轴122之间充填注塑成型材料m，与上述旋转轴122可以一体旋转而被固定。
此外，上述图5a及图5b，除了环状磁铁的设置构造外，与图3及图4所示的单相开关磁阻电机是相同的，所以，省略了对其说明。
本发明的其他实施例的环状磁铁和制动磁铁、传感器的结构如图6所示。
如图6所示，在保持架140上，为了使上述保持架140设置在环状磁铁130的上侧，将具有固定长度的嵌合脚141对着定子132突出地形成并嵌合在上述定子132的上侧面，在上述保持架140的中央部形成贯通孔142，以便使和转子133一起旋转的旋转轴134可以旋转，在上述保持架140的底面分别与上述环状磁铁130的轴向对置地设置着制动磁铁136和传感器元件138。
图6中，除了保持架的形状和、制动磁铁及传感器部和环状磁铁的构造外，其他与图3及图4所示的单相开关磁阻电机是相同的，所以，省略了其说明。
以上所构成的本发明的单相电机，是在转子上结合环状磁铁，在上述环状磁铁的一侧，制动磁铁对向地配置，在制动时，上述转子通过作用在上述环状磁铁和制动磁铁间的磁力，可以在有效转矩发生的领域内制动，转子可以经常地在有效的旋转方向进行旋转，另外，在上述环状磁铁的另一侧，对向地配置着孔传感器，在上述转子旋转时，可以检测转子的位置及速度，所以可以简单且廉价地得到作用于电机的初期驱动和运转的附加装置，提高了电机的实用性。
Claims (12)
1.一种单相电机，其特征是，由定子、在上述定子施加电源时可旋转的转子、设置成与上述转子一起旋转的环状磁铁、制动磁铁构成，上述制动磁铁是在上述转子制动时，使用与上述环状磁铁作用的磁力使上述转子位于有效转矩的发生区域，其特征在于，在上述定子的上部装有围绕上述环状磁铁的保持架，在上述保持架上，上述制动磁铁与上述环状磁铁对向地固定着。
2.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，上述环状磁铁的N极和S极在圆周方向相互交替地排列，极数是上述转子极数的n倍(n是自然数)。
3.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，上述环状磁铁嵌入轴向设置的旋转轴的端部并被固定，而且与上述转子一起旋转。
4.根据权利要求3所述的单相电机，其特征是，上述环状磁铁通过与上述旋转轴间形成的压模的模塑材料被固定在上述旋转轴上。
5.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，上述环状磁铁在转子两个侧面中的任何一面迭层后被固定。
6.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，上述制动磁铁与上述环状磁铁在半径方向相对地配置。
7.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，上述制动磁铁与上述环状磁铁在轴方向相对地配置。
8.根据权利要求1所述的单相电机，其特征是，为了检测上述转子的位置及速度，进而包括在上述转子旋转时，检测与上述环状磁铁间发生的励磁变化的传感器元件。
9.根据权利要求8所述的单相电机，其特征是，在上述定子的上部安装着围绕上述环状磁铁的保持架，上述传感器元件固定在上述保持架上，而且与上述环状磁铁相对地设置。
10.根据权利要求8所述的单相电机，其特征是，上述传感器元件与上述环状磁铁在半径方向相对地设置。
11.根据权利要求8所述的单相电机，其特征是，上述传感器元件与上述环状磁铁在轴方向相对地设置。
12.根据权利要求8所述的单相电机，其特征是，上述传感器元件是由利用孔效应检测在上述转子旋转时上述环状磁铁的极性的孔传感器构成的。
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