CN101505085A - 电马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电马达。该电马达包括：定子，在该定子中场磁体固定地径向安装在圆板状基部上。同轴筒形转子联接至一轴，并被构造成允许定子位于其内部，转子构造成使得具有不同极性以成对形成的磁体附接至转子的外筒体和内筒体，并彼此相对布置。盖联接至圆板状基部以覆盖转子。旋转磁体板在盖的顶部上联接至轴，并设有数量与转子磁体的对数相对应的磁体。磁性传感器形成在盖的顶部上并构造成与旋转磁体板接触。电流控制装置利用由磁性传感器检测到的转角信号控制定子的场磁体的磁化方向。附接至转子的外筒体和内筒体的转子磁体具有不同极性以成对形成，并彼此相对布置，且各对转子磁体在彼此隔开预定间隔的同时布置在外筒体和内筒体上。

Description

电马达

技术领域

本发明涉及一种电马达，该电马达利用低的电功率获得最大旋转功率和力，因而极大地提高能量效率。

本发明涉及一种电马达，该电马达包括：定子，在该定子中场磁体固定地径向安装在圆板状基部上；同轴筒形转子，该同轴筒形转子联接至贯穿所述基部的中心的轴，并被构造成允许所述定子位于其内部，所述转子被构造成使得具有不同极性以成对形成的磁体附接至所述转子的外筒体和内筒体上，并彼此相对布置；盖，该盖联接至所述圆板状基部以覆盖所述转子，同时使所述转子的所述轴贯穿该盖并从该盖伸出；旋转磁体板，该旋转磁体板在所述盖的顶部上联接至所述轴，并设有数量与所述转子磁体的对数相对应的磁体；磁性传感器，该磁性传感器形成在所述盖的顶部上并被构造成与所述旋转磁体板接触；以及电流控制装置，该电流控制装置被构造成利用由所述磁性传感器检测到的转角信号控制所述定子的场磁体的磁化方向，其中附接至所述转子的所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体具有不同的极性以成对形成，并彼此相对布置，且各对转子磁体在彼此隔开预定间隔的同时布置在所述外筒体和所述内筒体上。

背景技术

本发明涉及一种电马达，该电马达是韩国专利No.10-0417637的改进。

韩国专利No.10-0417637涉及一种电马达，该电马达与其转速成比例地控制流过场绕组的电流和极性改变时间，从而通过在场芯被完全磁化后场芯与转子磁体中心彼此最接近时使吸引力和排斥力都工作而增加旋转功率，并且在该电马达中，附接有N极和S极永磁体的转子通过将具有不同直径的两个磁体集成到单个主体中而将场芯布置在这两个转子磁体之间而形成，从而使吸引力和排斥力以双模式双向地作用在磁化的场芯与两个转子磁体之间，因而以低的电功率获得最大旋转功率。

通常，马达是将电能转换成机械能的旋转装置。由直流电驱动的直流马达一般包括：定子，其由永磁体构成并固定地安装在主体的外侧上；转子，其通过吸引力和排斥力而相对于定子旋转；以及电刷，其与转子接触以向线圈供应电流，其中，转子包括固定地安装在一轴上并构造成旋转的芯，线圈围绕该芯缠绕并构造成允许该芯因为供应的电流而具有电磁特性，并且换向器被构造成向线圈供应电流。

在该传统直流马达中，由多个折叠件构成并固定地安装在轴上的芯、围绕这些折叠件缠绕的线圈、以及向线圈供应电流的换向器被连接而构成旋转体，使得该旋转体的构造复杂，并且在旋转时强加了较大的载荷，因而降低了旋转功率。

另外，在传统的直流马达中，由于形成在芯上的折叠件的半数被固定地保持为N极，而其余半数被固定地保持为S极，所以吸引力和排斥力只作用在定子的永磁体的端部以及转子的放置在端部的一些折叠件上，从而保持均匀的旋转功率。然而，为了获得更高的旋转功率，必须通过换向器向线圈供应大量电流，因而导致功率消耗增加的问题。

特别是在近年来，电动车已经迅速发展，在这种电动车中直流电马达是主要的功率发生装置，因此迫切需要开发能够以低的电功率获得高的旋转功率和力的直流电马达。

为此，本申请人提出了在韩国专利No.0269035和No.0417637中公开的技术，并且旨在通过对以上专利进一步改进而增强马达的能量效率。

发明内容

因此，考虑到现有技术中出现上述问题而作出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种电马达，该电马达提高了在本申请人的韩国专利No.0269035和No.0417637中公开的电马达的能量效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电马达，该电马达包括：定子，在该定子中场磁体固定地径向安装在圆板状基部上；同轴筒形转子，该同轴筒形转子联接至贯穿所述基部的中心的轴，并被构造成允许所述定子位于其内部，所述转子被构造成使得具有不同极性以成对形成的磁体附接至所述转子的外筒体和内筒体上，并彼此相对布置；盖，该盖联接至所述圆板状基部以覆盖所述转子，同时使所述转子的所述轴贯穿该盖并从该盖伸出；旋转磁体板，该旋转磁体板在所述盖的顶部上联接至所述轴，并设有数量与所述转子磁体的对数相对应的磁体；磁性传感器，该磁性传感器形成在所述盖的顶部上并被构造成与所述旋转磁体板接触；以及电流控制装置，该电流控制装置被构造成利用由所述磁性传感器检测到的转角信号控制所述定子的场磁体的磁化方向，其中附接至所述转子的所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体具有不同的极性以成对形成，并彼此相对布置，且各对转子磁体在彼此隔开预定间隔的同时布置在所述外筒体和所述内筒体上。

优选的是，所述转子可被构造成使得布置在所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体形成十对，并且所述定子可被构造成使得在所述转子的所述外筒体与所述内筒体之间形成八个场磁体。

优选的是，所述转子可被构造成使得布置在所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体形成20对，并且所述定子可被构造成在所述转子的所述外筒体与所述内筒体之间形成12个场磁体。

附图说明

从如下结合附图的详细描述中将会更清楚地理解本发明的上述及其他目的、特征和其他优点，附图为：

图1为表示根据本发明的电马达的剖视图；

图2为表示根据本发明的转子磁体的极性布置的视图；

图3为表示在根据本发明的图1的电马达中使用的旋转磁体板的立体图；

图4为表示根据本发明另一实施方式的电马达的剖视图；

图5为表示图4的转子磁体的极性布置的视图；

图6为表示在根据本发明的图4的电马达中使用的旋转磁体板的立体图；

图7为表示在根据本发明的转子磁体与场芯之间的阻抗流的视图；

图8为表示在现有技术中的转子磁体与场芯之间的阻抗流的视图；

图9为表示在本申请人的韩国专利No.10-0417637中公开的传统电马达的立体图；

图10为表示图9的传统电马达的组件的视图；

图11为表示图9的传统电马达的电流控制装置的电路图；

图12A至12E为表示传统电马达的旋转磁体板及其实施方式的视图；以及

图13为表示流入图9的传统电马达中的场绕组内的电流的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的实施方式。另外，如果确定相关公知功能或结构的详细描述会使本发明的要点晦涩难懂，则会省略这种详细描述。

另外，考虑到本发明的功能性而限定了如下的术语，这些术语可以根据使用者或操作者的意图、使用等而改变。因而，应基于本说明书的全部内容进行限定。

图1为表示根据本发明的电马达的剖视图，图2为表示根据本发明的转子磁体的极性布置的视图，图3为表示在根据本发明的图1的电马达中使用的旋转磁体板的立体图，图4为表示根据本发明另一实施方式的电马达的剖视图，图5为表示图4的转子磁体的极性布置的视图，图6为表示在根据本发明的图4的电马达中使用的旋转磁体板的立体图，图7为表示在根据本发明的转子磁体与场芯之间的阻抗流的视图，图8为表示在现有技术中的转子磁体与场芯之间的阻抗流的视图，图9为表示在本申请人的韩国专利No.10-0417637中公开的传统电马达的立体图，图10为表示图9的传统电马达的组件的视图，图11为表示图9的传统电马达的电流控制装置的电路图，图12A至12E为表示传统电马达的旋转磁体板及其实施方式的视图，以及图13为表示流入图9的传统电马达中的场绕组内的电流的曲线图。

如图所示，本发明涉及一种电马达，该电马达是韩国专利No.10-0417637(韩国专利申请No.10-2001-0077587)的改进。

下面将参照韩国专利No.10-0417637的附图详细描述在该专利中公开的电马达的结构，从而说明本发明。

韩国专利No.10-0417637涉及一种电马达，该电马达包括圆板状基部91、场磁体900、定子90、轴50、转子80、盖70、旋转磁体板42、磁性传感器71以及电流控制装置，如图9和图10所示。

定子90被构造成使得场磁体900被固定地径向安装在圆板状基部91上。

如图10所示，在定子90的圆板状基部91上形成有多个用于将场磁体900联接至基部91的突起94，并且场芯92装配在这些突起94之上，因而形成定子90的场磁体900，场绕组93围绕场芯92缠绕。

转子80是联接至贯穿圆板状基部91的中心的轴50的同轴筒形转子，并且被构造成允许定子90位于其中心。具有不同极性以成对形成的转子磁体80附接在同轴筒形转子的外筒体80-1和内筒体80-2上，并彼此相对布置，如图1所示。

转子80由盖70覆盖，转子80的轴50贯穿盖70并从该盖70的顶部伸出。

在从盖70的顶部伸出的转子80的轴50上安装有旋转磁体板42。在旋转磁体板42中设有与转子磁体的对数相对应的多个磁体，使得这些磁体被插入旋转磁体板42中。

磁性传感器71形成在盖70的顶部上，并被构造成与旋转磁体板42接触而感测旋转角信号。

电流控制装置是用于控制定子90的场磁体的磁化方向的电路部件，并利用由磁性传感器71感测到的旋转角信号控制场绕组的电流方向。

图12A至图12E是旋转磁体板42的立体图。如图所示，该旋转磁体板42具有其中径向附接有磁体的上板与径向附接有磁体的下板彼此联接成使上板和下板上的这些磁体的极性彼此交错的形状。如图12所示，在相应的磁体之间存在没有附接磁体的部分1。

磁性传感器71形成在旋转磁体板42的外周上，以感测旋转磁体板42的旋转。如图10所示，安装有松弛(slacking)装置43，该变速装置用于响应于转子80的转速而改变其安装角度。

当流过场绕组93的电流受到控制时，或者当使用电流控制装置改变电流极性时，根据本发明的电马达运转，使得由于转子磁体82与场芯92之间的磁力而产生吸引力和排斥力，因而转子80旋转，并且安装在轴上的旋转磁体板42也与转子80协同地旋转。

下面将描述图11的电马达的电流控制装置。图11为表示通过响应于来自磁性传感器71的磁性检测信号改变流过场绕组93的电流方向而改变场芯92的极性的电路的电路图。

将详细描述该电路的构造。NPN晶体管(例如Q11)和PNP晶体管(例如Q12)的发射极彼此相连，而其基极连接至磁性传感器71。晶体管(Q11)的集电极连接至电源单元110，晶体管(Q12)的集电极接地。为各磁性传感器71依次设置通过布置上述晶体管(例如Q11和Q12)而形成的开关单元。

另外，在转子中相对放置的场绕组93的第一端(例如，L1和L9)连接至晶体管Q11和Q12的发射极，而其第二端(例如，L2和L10)连接至构成与晶体管Q11和Q12相邻的开关单元的晶体管(例如，Q13和Q14)的发射极。因此，场绕组93响应于来自磁性传感器71的信号而被驱动。

同时，在图12A和12C的情况下，磁性传感器71的上部和下部都放置在未附接磁体的部分1上，从而磁场不会被检测到，因而不会产生磁性检测信号。

另外，在图12B的情况下，磁性传感器71的上部产生磁性检测信号，而其下部不产生磁性检测信号。

因此，当旋转磁体板旋转时，流入一个场绕组的电流形成为图13的脉冲波形状。

在本申请人的韩国专利No.10-0417637中公开的电马达按如上所述那样构成，而本发明是对具有上述构造的电马达的改进。下面在下文中描述本发明的特征。

本发明的特征在于，在电马达中，附接在转子80的外筒体80-1和内筒体80-2上的转子磁体82以这样的方式形成，即：不同极性的两个磁体彼此相对地布置在外筒体80-1和内筒体80-2上以形成一对转子磁体82，但是各对转子磁体82以规则间隔布置在转子80内。详细地说，这些成对转子磁体82以规则间隔布置在外筒体和内筒体上，同时彼此隔开预定间隔81。

具有上述构造的本发明的转子磁体如图1所示。

如图1所述，在本发明中，转子磁体82形成在外筒体和内筒体上，并彼此隔开与“t”相对应的间隔81。

通过以上构造，本发明提高了场磁体与转子磁体82之间的磁效率。当如现有技术的情况那样连续地布置转子磁体82时，如图8所示，相邻转子磁体82所形成的磁力线的距离被缩短，从而使阻抗R″变得比场芯的磁力线的阻抗小，因而导致在相邻转子磁体82中感应出磁力线的现象。相比之下，当在邻近的转子磁体82之间留有预定间隔时，如图7所示，转子磁体82与场芯92的阻抗之间的差R-R′减小，从而允许在场芯中感应出更多的磁力线。

阻抗R(磁阻)为R＝L/μA(R：阻抗，L：距离，μ：磁导率，A：面积)，因而磁阻R与空气磁导率及距离具有紧密的关系。

本发明通过增加相邻转子磁体82的阻抗而允许在场芯92中感应出更多的转子磁体82的磁力线，从而增加转子磁体82与场芯92之间的磁力线数量，由此改进旋转效率。

同时，为了增加磁力线的数量，有一种通过增加整体转子磁体82的磁力或场芯92的磁力而增加磁通量密度的方法。然而，由于该方法会带来若干问题，例如使马达尺寸增加，所以本发明提出了一种允许通过增加转子磁体82与场芯92相遇的次数来形成数量更多的磁力线的方案，该方案是本发明的技术实质的另一方面。

即，与现有技术不同，如图1所示，本发明可提供一种电马达，该电马达包括其中在外筒体和内筒体上形成的转子磁体82形成十对的转子、以及其中在转子的外筒体与内筒体之间形成八个场磁体900的定子90。

如图1和图2所示，转子磁体82被构造成将在彼此相对的内筒体和外筒体上布置且被构造成具有不同极性的一对转子磁体布置成相对于邻近的转子磁体具有不同的极性。

根据上述电马达，一个场磁体900每转与磁力线形成十次连接，从而在整个电马达中，八个场磁体900每转分别试图与磁力线连接十次，因此结果与磁力线形成总共80次连接。

在这种情况下，如图3所示，在旋转磁体板42上附接数量与转子磁体的对数相对应的磁体，用于控制场磁体900的磁化方向，从而在一个场芯上每转发生十次极性改变。

优选的是，如图4所述，本发明还可以提供一种电马达，该电马达包括：转子80，在该转子中布置在外筒体80-1和内筒体80-2上的转子磁体80形成20对；以及定子90，在该定子中在转子80的外筒体80-1与内筒体80-2之间形成12个场磁体900。在这种情况下，一个场磁体900每转与磁力线形成20次连接，因此，在整个电马达12中，12个场磁体900每转分别试图与磁力线连接20次，从而因此与磁力线形成总共240次连接。

当转子磁体82布置成20对磁体时，这些磁体的极性如图5所示布置，并且使用如图6所示的其中布置有20个磁体的旋转磁体板42。

如下所述，如上所述构造的本发明与示出了传统电马达的韩国专利No.10-0417637进行比较。该传统的电马达的特征在于，其由8个转子磁体对(总共16个转子磁体)和8个场磁体构成，转子磁体的数量与场磁体的数量的比为2:1(两个转子磁体吸引一个场磁体)。相比之下，图1的本发明的电马达由10对转子磁体对(总共20个磁体)和8个场磁体构成，转子磁体的数量与场磁体的数量的比为2.5:1(2.5个转子磁体吸引一个场磁体)，并且图3的本发明的电马达由20个转子磁体对(总共40个磁体)和12个场磁体构成，转子磁体的数量与场磁体的数量的比为3.3:1(3.3个转子磁体吸引一个场磁体)。因此，进一步增强了整体的场芯与转子磁体之间的力的强度。

通过上述构造，本发明能够极大地提高韩国专利No.10-0417637中公开的电马达的能量效率。

尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是可以看出这些实施方式仅仅是本发明的实施例，并且可以进行各种类型的组合从而实现本发明的本质，如图所示。

因此，应注意本发明并不限于以上实施方式，本领域技术人员应意识到，在不脱离在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、增添和替换。

Claims (3)

1、一种电马达，该电马达包括：

定子，在该定子中场磁体固定地径向安装在圆板状基部上；

同轴筒形转子，该同轴筒形转子联接至贯穿所述基部的中心的轴，并被构造成允许所述定子位于其内部，所述转子被构造成使得具有不同极性以成对形成的磁体附接至所述转子的外筒体和内筒体上，并彼此相对布置；

盖，该盖联接至所述圆板状基部以覆盖所述转子，同时使所述转子的所述轴贯穿该盖并从该盖伸出；

旋转磁体板，该旋转磁体板在所述盖的顶部上联接至所述轴，并设有数量与所述转子磁体的对数相对应的磁体；

磁性传感器，该磁性传感器形成在所述盖的顶部上并被构造成与所述旋转磁体板接触；以及

电流控制装置，该电流控制装置被构造成利用由所述磁性传感器检测到的转角信号控制所述定子的场磁体的磁化方向，

其中附接至所述转子的所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体具有不同的极性以成对形成，并彼此相对布置，且各对转子磁体在彼此隔开预定间隔的同时布置在所述外筒体和所述内筒体上。

2、根据权利要求1所述的电马达，其中：

所述转子被构造成使得布置在所述外筒体和所述内筒体上的所述转子磁体形成十对，并且

所述定子被构造成使得在所述转子的所述外筒体与所述内筒体之间形成八个场磁体。

3、根据权利要求1所述的电马达，其中：

所述转子被构造成使得布置在所述外筒体和所述内筒体上的转子磁体形成20对，并且

所述定子被构造成使得在所述转子的所述外筒体与所述内筒体之间形成12个场磁体。

Images