CN101017999B - 自磁化电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自磁化电动机，其包括：由多片构成的定子，该定子包括沿着中央的内周面以固定间隔形成的多个定子槽和励磁器槽，设置在所述各个定子槽之间的齿，以及在所述励磁器槽之间形成的励磁器磁极；在所述各个励磁器槽上缠绕有励磁器线圈；本发明的自磁化电动机还包括可旋转地插入到该定子中央(C)的转子，并且在该转子的外周面上设置有要被励磁器线圈磁化的励磁器可磁化部；其中该励磁器磁极位于定子的部分上从而形成尺寸增加的后轭。优选地，该励磁器磁极位于定子的拐角，从而使得励磁器磁极后的定子部分的尺寸增加。

Description

自磁化电动机
技术领域
本发明涉及一种自磁化电动机(selfmagnetizing motor)，更特别的，涉及一种改善励磁器磁化单元的磁化水平的自磁化电动机。
背景技术
图1是示出了现有技术的自磁化电动机的分解示意图。图2是示出了图1的自磁化电动机的截面图。
参考图1和图2，现有技术的自磁化电动机100包括定子110以及可旋转地插入到该定子110的中央(C)的转子160。其中，该定子110沿着内周面以固定的间隔设置有多个定子槽111和励磁器槽112，在各个定子槽111之间设置有齿113，并在各个励磁器槽112之间设置有励磁器磁极114；在各个定子槽111上缠绕有主线圈120；在各个定子槽111上缠绕有副线圈130，其中副线圈130的电流相位比主线圈120的电流相位提前90°；在励磁器槽112上缠绕有励磁器线圈140。其中，在该转子160的外周面上设置有要被励磁器线圈140磁化的励磁器可磁化部150。
由于在转子160的外周面上设置励磁器可磁化部150，并且在定子110中设置励磁器磁极114以选择性地磁化励磁器可磁化部150，因此该自磁化电动机在同步速度之前的初始运转，通过由主线圈120、副线圈130和转子160的导体棒161产生的感应电动势而进行运转。在速度同步时，该自磁化电动机通过励磁器磁极114和励磁器可磁化部150产生的感应电动势而进行运转。
其间，励磁器可磁化部150的磁化水平对同步速度下自磁化电动机100的运转效率具有很大的影响。为了改善励磁器磁化部150的磁化水平，可以使用下面的方法。
首先，通过增加励磁器线圈140的匝数来改善磁化强度。其次，通过增加励磁器线圈140的直径来增加磁化电流。第三，通过增加励磁器线圈140的匝数来改善磁化强度，并且通过增加励磁器线圈140的直径来增加磁化电流。第四，励磁器可磁化部150由具有良好磁化性能的材料形成。然而，提出的第一种方法的问题在于，在预定电压状态下会降低电流。因此，磁化强度可能会保持恒定而不增加，因此由于空间的限制和成本的增加而不会太有效。同样，提出的第二种方法也存在空间受限的问题。提出的第三种方法存在会具有饱和的磁感应的问题。提出的第四种方法存在成本增加的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种自磁化电动机，其通过改变励磁器磁极的位置而改善了励磁器磁化单元的磁化水平。
为了获得这些和其它优点并且根据本发明的目的，正如在此所实施和广泛描述的，本发明提供了一种自磁化电动机，其包括由多片构成的定子，该定子包括沿着中央的内周面以固定间隔形成的多个定子槽和励磁器槽，设置在所述各个定子槽之间的齿，以及在所述各个励磁器槽之间形成的励磁器磁极，在所述各个励磁器槽中缠绕有励磁器线圈；本发明的自磁化电动机还包括可旋转地插入到该定子的中央(C)的转子，并且在该转子的外周面上设置有要被励磁器线圈磁化的励磁器可磁化部；其中该励磁器磁极位于定子的部分上从而形成尺寸增加的后轭。优选地，该励磁器磁极位于定子的拐角，从而使得该励磁器磁极后的定子部分的尺寸增加。
在与附图相结合时，通过本发明下面的详细叙述，本发明前述的和其它的目的、特征、方面以及优点将会变得更加清楚。
附图说明
为了进一步理解本发明而结合在本发明说明书中并且构成说明书一部分的附图，示出了本发明的具体实施例并且与说明书一起来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了现有技术的自磁化电动机的分解示意图；
图2是示出了图1所示的自磁化电动机的截面图；
图3是示出了根据本发明的一个优选实施例的自磁化电动机的截面图；以及
图4是示出了图3中的“A”部分的放大图。
具体实施方式
现在参考附图所示的实例详细描述本发明的优选实施例。
在下文中，将参考附图说明根据本发明的自磁化电动机。
图3是示出了根据本发明的一个优选实施例的自磁化电动机的截面图。图4是示出了图3中的“A”部分的放大图。
参考图3和图4，根据本发明的一个优选实施例的自磁化电动机200包括具有多片的定子210以及可旋转地插入到定子210的中央(C)的转子260。其中，该定子沿着中央(C)的内周面以固定间隔设置有多个定子槽211和励磁器槽212，在各个定子槽211之间设置有齿213，并且在各个励磁器槽212之间设置有励磁器磁极214，其中与齿213的端部相比，励磁器磁极214的端部位置更加靠近中央(C)；在各个定子槽211上缠绕有主线圈220；在各个定子槽211上缠绕有副线圈230，其中副线圈230的电流相位比主线圈220的电流相位提前90°；在励磁器槽212上缠绕有励磁器线圈240。其中在该转子260的外周面上设置有要被励磁器线圈240磁化的励磁器可磁化部250。
励磁器磁极214位于定子210的拐角210a，从而使得励磁器磁极214后的定子210部分(在下文中，称为后轭)的尺寸增加。
这时，定子210的拐角210a位于使经过定子210的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°、135°、225°和315°而获得的旋转线(LR)上。因此，励磁器磁极214可以位于通过使经过中央(C)的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°、135°、225°和315°中的任意一个角度所获得的任意一条旋转线(LR)上。在这个优选实施例中，励磁器磁极214位于使经过定子210的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°而获得的旋转线(LR)上。
如上所述，由于励磁器磁极214位于定子210的拐角210a，因此无需通过增加定子210的宽度(W1)来增加励磁器磁极214的后轭的宽度(Wb)。在现有技术的情况下，必须增加定子210的宽度(W1)来增加后轭的尺寸。在本发明中，励磁器磁极214的位置被移动到对角方向宽度较大的定子210的拐角210a处。从而增加了后轭的宽度(Wb)而不需增加定子210的宽度(W1)。因此，改善了可自磁化部250的磁化水平，却没有增加自磁化电动机的成本并且不存在尺寸受限的问题。
为了改善励磁器可磁化部250的磁化水平，励磁器磁极214的端部和励磁器可磁化部250的外周面之间的间隙(x)小于齿213的端部和励磁器可磁化部250的外周面之间的间隙(y)。这时，空气的磁导率比励磁器磁极214的磁导率要小1/3000倍，因此它具有较大的磁阻。通常，磁场强度与电流I成正比，与匝数成正比；并且与磁阻R成反比。在这方面，当励磁器磁极214的端部和励磁器可磁化部250的外周面之间的间隙(x)变小时，磁场强度增加了y/x，因此改善了励磁器可磁化部250的磁化水平。
在多个齿213中，靠近励磁器槽212的齿213具有去除其端部的一些部分(极靴)213a的结构，从而可防止励磁器线圈140产生的磁通泄漏。
同样，在励磁器磁极214的端部具有锥形部分214a从而防止励磁器线圈240产生的磁通泄漏。
可以用通过缠绕在励磁器磁极214上的励磁器线圈240中流动的电流选择磁化的可磁化材料，就是说，易于磁化或去磁的材料，形成励磁器可磁化部250。
励磁器可磁化部250由与转子260可分开的额外本体形成，并且固定在转子260的外周面上，其中励磁器可磁化部250形成圆柱形结构。同样，分层型的励磁器可磁化部250可覆盖在转子260的外周面上。
下面将说明根据本发明的上述自磁化电动机的运转。
参考图3和图4，自磁化电动机开始运转时，在缠绕在定子槽211上的主线圈220和副线圈230上施加外部AC电流，其中副线圈230的电流相位比主线圈220的电流相位提前90°，从而在定子210中形成旋转磁场。
当感应电流通过旋转磁场流到转子260的导体棒261中时，转子260通过感应电流产生旋转。
运转之后转子260产生滑动和旋转时，副线圈230的电流被断流器(未示出)切断，电流只在主线圈220中流动。
随着转子260旋转，位于转子260的外周面上的励磁器可磁化部250由于定子210的旋转磁场以低密度被磁化，即磁滞效应。最终，转子260由于磁滞效应的磁滞扭距和上述感应电流的感应扭矩而旋转。
同时，在转子260的转速对应于定子210中的旋转磁场同步速度的70～80％为大约2,520～2,880rpm的状态下，如果电流施加到励磁器线圈240上，则励磁器线圈240产生的磁通传送到励磁器可磁化部250，从而以高密度磁化该励磁器可磁化部250。这时，由于励磁器磁极240位于定子210的拐角210a，因此可以改善励磁器可磁化部250的磁化水平。同样，位置靠近励磁器槽212的齿213的端部的一些部分(极靴)213a被去除，并且在励磁器磁极214的端部形成锥形部分214a。因此，励磁器线圈240产生的磁通不会泄漏，从而改善了励磁器可磁化部250的磁化水平。
当励磁器可磁化部250以高密度被磁化时，转子260以旋转磁场的同步速度旋转而不会滑动。这时，感应电流不会在导体棒261中流动。就是说，转子260通过励磁器磁极214和励磁器可磁化部250产生的磁通势而运转。
如上所述，根据本发明的自磁化电动机具有以下优点。
首先，励磁器磁极位于定子的拐角，从而可以改善励磁器可磁化部的磁化水平而不会增加自磁化电动机的尺寸，从而改善了磁化效率并降低了制造成本。
其次，励磁器磁极的端部和励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(x)小于齿的端部和励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(y)。因此，增加了励磁器可磁化部的磁化水平，从而改善了自磁化电动机的效率。
第三，位置靠近励磁器槽的齿的端部的一些部分被去除，并且在励磁器磁极的端部形成锥形部分，从而通过防止励磁器线圈产生的磁通泄漏而改善了励磁器可磁化部的磁化水平，从而改善了自磁化电动机的效率。
在不背离本发明的精神或实质特征的前提下，本发明可以多种形式实现，还应当理解，除非特别说明，上述实施例并不是以前述的任何细节进行限定，而是可以在所附权利要求限定的范围内广泛地进行构造，因此落在权利要求范围之内的所有变化和改变，或者这种范围的等同都应当包含在所附的权利要求中。

Claims (8)

1.一种自磁化电动机，包括：
定子，其具有多片结构，所述片呈方形，该定子包括沿着中央的内周面以固定间隔形成的多个定子槽，设置在所述各个定子槽之间的齿，设置在所述定子的四个拐角之一处的一对励磁器槽，以及在所述励磁器槽之间形成的励磁器磁极；以及
转子，其可旋转地插入到该定子的中央(C)，并且在该转子的外周面上设置有要被励磁器线圈磁化的励磁器可磁化部。
2.根据权利要求1所述的自磁化电动机，其中所述励磁器槽位于通过使经过中央(C)的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°、135°、225°和315°中的任意一个角度而获得的旋转线(LR)的两侧。
3.一种自磁化电动机，包括：
定子，其具有多片结构，所述片呈方形，该定子包括沿着中央的内周面以固定间隔形成的多个定子槽和励磁器槽，设置在所述各个定子槽之间的齿，以及在所述励磁器槽之间形成的励磁器磁极；
励磁器线圈，其缠绕在所述各个励磁器槽上；以及
转子，其可旋转地插入到该定子的中央(C)，并且在该转子的外周面上设置有要被励磁器线圈磁化的励磁器可磁化部；
其中该励磁器磁极位于所述定子的四个拐角之一处从而形成尺寸增加的后轭。
4.根据权利要求3所述的自磁化电动机，其中该励磁器磁极位于通过使经过中央(C)的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°、135°、225°和315°中的任意一个角度而获得的旋转线(LR)上。
5.根据权利要求3所述的自磁化电动机，其中该励磁器磁极的端部和该励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(x)小于该齿的端部和该励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(y)。
6.根据权利要求3所述的自磁化电动机，其中位置靠近该励磁器槽的齿的端部的一些部分被去除，并且在该励磁器磁极的端部上形成锥形部分。
7.一种自磁化电动机，包括：
定子，其具有多片结构，所述片呈方形，该定子包括沿着中央的内周面以固定间隔形成的多个定子槽，设置在所述各个定子槽之间的齿，位于所述定子的四个拐角之一处的一对励磁器槽，以及在所述励磁器槽之间形成的励磁器磁极；以及
转子，其可旋转地插入到该定子的中央(C)，并且在该转子的外周面上设置有要被励磁器线圈磁化的励磁器可磁化部，
其中该励磁器磁极的端部和该励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(x)小于该齿的端部和该励磁器可磁化部的外周面之间的间隙(y)，位置靠近所述励磁器槽的齿的端部的一些部分被去除，并且在该励磁器磁极的端部上形成锥形部分。
8.根据权利要求7所述的自磁化电动机，其中所述励磁器槽位于通过使经过中央(C)的中心点(O)的水平线(LH)逆时针旋转45°、135°、225°和315°中的任意一个角度而获得的旋转线(LR)上。
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