CN102751838A - 一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，该电动机定子包括N个“励磁凸极对”，转子包括M个“永磁凸极对”，N为大于等于2的自然数，M为大于等于2的偶数，M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，断电情况下，“励磁凸极对”与“永磁凸极对”形成闭合磁回路，即使电动机处于自锁状态。为使电动机能正常启动，本发明采取了定子上个别“励磁凸极对”或转子上个别“永磁凸极对”的“径向非对称”结构设计，即让处于k种自锁状态下的电动机，总有一个定子“励磁凸极对”凸极与一个转子“永磁凸极对”凸极存在相对错位偏移，从而保证电动机能以确定的旋转方向启动。本发明电动机失电状态下自锁力极强，激励控制方法简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及开关磁阻电动机技术领域，尤其为一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机。
背景技术
现有的双凸极开关磁阻电动机的转子凸极通常采用铁芯材料制成，当定子励磁线圈无激励电流时，转子凸极与定子凸极之间即不存在任何作用力，此时若要制动，只能借助于外部装置的作用力，如制动装置的摩擦片作用于运动物体表面所产生的摩擦制动力，此制动方式，既消耗摩擦材料，同时也浪费电能量。同时存在安全隐患。
目前，在电动机实际应用中，有一类电动机需要频繁启动和制动，如电梯曳引电动机、汽车驱动电动机、吊机、卷扬电动机等，这类电动机通常具有以下要求：(1)能频繁地启动和制动(2)可靠性高(3)运行平稳噪声低。开关磁阻电动机具有低速大扭矩和优良的操控性和运转平稳性。若能实现开关磁阻电动机的转子永磁凸极与定子励磁凸极之间较强的静态磁作用力，就能形成一种带自锁机构的开关磁阻电动机，使电动机制动就不再需要附加庞大的制动装置。
发明内容
本发明目的是设计出一种带有失电自锁功能的开关磁阻电动机，同时该电动机启动电流小，扭矩大、平稳性好、控制性好。
为实现上述目的，本发明的基本技术思路是：在开关磁阻电动机的定子上设置有若干“励磁凸极对”，这些“励磁凸极对”结构相互独立、磁路相互隔离，在转子上设置有若干“永磁凸极对”。如附图1所示，“励磁凸极对”采用励磁线圈和铁芯材料构成，“永磁凸极对”则是由铁芯材料104和永磁材料103、107组合构成，每个“励磁凸极对”有两个凸极102、108，每个“永磁凸极对”也有两个凸极103、107。每个“励磁凸极对”和每个“永磁凸极对”的两个凸极均沿电动机转动轴105轴向设置，且使得定子“励磁凸极对”的两个凸极与转子“永磁凸极对”的两个凸极在电动机轴向的位置完全相同，即定子“励磁凸极对”前方凸极108一定是与转子“永磁凸极对”前方凸极107正对，正对的凸极之间存在极小的磁路气隙，同样，定子“励磁凸极对”后方凸极102一定是与转子“永磁凸极对”后方凸极103正对，正对的凸极之间存在极小的磁路气隙。此结构开关磁阻电动机的转动原理是，当转子“永磁凸极对”作圆周运动位于两个定子“励磁凸极对”之间时，位于运动方向前方的定子“励磁凸极对”与运动的“永磁凸极对”“凸极”之间因磁极性相异而对其有磁吸引力，位于运动方向后方的“励磁凸极对”则因磁极性相同而对其则有排斥力，电动机激励控制电源通过改变激励电流方向来控制“励磁凸极对”的磁极性，实时形成磁吸引力或磁排斥力。当转子“永磁凸极对”的凸极与定子“励磁凸极对”的凸极正对时，(如附图1所示)，该定子“励磁凸极对”的激励电流即改变方向，进而使该定子“励磁凸极对”磁极性改变，该“励磁凸极对”从之前吸引其正下方的“永磁凸极对”，使其靠拢，改变成排斥其正下方的“永磁凸极对”，使其离开，电动机激励控制电源实时改变定子各“励磁凸极对”激励电流方向，以使转子上各“永磁凸极对”始终处在被旋转运动方向前、后定子“励磁凸极对”“前拉后推”的作功状态。此结构电动机在停止或突然断电的情况下，转子上“永磁凸极对”会按“最小磁路原理”对临近的、已经失去激励电流控制的定子“励磁凸极对”产生磁吸引力矩，这样，轴向设置的定子“励磁凸极对”两个凸极与轴向设置的转子“永磁凸极对”两个凸极会趋向于正对(如附图1所示)，就能在定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”之间形成闭合的磁回路，该闭合磁回路呈轴向环绕，由于轴向闭合磁回路较短，定子上“励磁凸极对”与转子“永磁凸极对”之间均能产生强大的磁吸合力，从而能有效制动该电动机转子继续旋转，电动机转子被紧紧锁住，实现电动机停电或断电时的自锁功能。
但是，本发明电动机失电自锁与通电启动成为了一对矛盾，当电动机所有定子“励磁凸极对”都严格正对转子“永磁凸极对”，此状态电动机所获得自锁力最强，但当电动机再次启动时，即向定子“励磁凸极对”励磁线圈输入激励电流时，由于定子上各“励磁凸极对”电磁功能完全等效，所以会造成该电动机再次启动转动方向无法确定的问题。为解决这个问题，本发明通过牺牲一小部分自锁力而换来电动机良好的启动特性和电动机旋转方向的可调节性。本发明的基本思路是在该电动机结构设计中，采取了定子上个别“励磁凸极对”或转子上个别“永磁凸极对”的“径向非对称”结构设计，即让处于自锁状态下的电动机，总有一个定子“励磁凸极对”和一个转子“永磁凸极对”不是处在像附图1所示那样的严格正对的位置，“励磁凸极对”凸极与“永磁凸极对”凸极存在相对偏移。为准确描述和说明本发明定子“励磁凸极对”或转子“永磁凸极对”“径向非对称”结构特点，现引入①“凸极径向中心线”和②“凸极直径连线”的定义，同时引入相邻③“凸极径向中心线”之间圆心角和相邻④“凸极直径连线”之间圆心角的定义。附图2为附图1的局部剖视，在附图2中，线O1P是定子“励磁凸极对”凸极108和转子“永磁凸极对”凸极107的“凸极径向中心线”，由于凸极正对，所以两条“凸极径向中心线”重合了，同样，线O2Q是定子“励磁凸极对”凸极102和转子“永磁凸极对”凸极103的“凸极径向中心线”，由于凸极正对，所以两条“凸极径向中心线”重合了，又由于“励磁凸极对”的两个凸极和“永磁凸极对”的两个凸极都是轴向设置，所以线O1P和线O2Q从轴向看也是重合的，故我们可以仅对其中一条“凸极径向中心线”进行讨论和分析即可。下面再以传统外转子双凸极开关磁阻电动机的结构(参见附图3)做为对照，标示出“凸极径向中心线”及相邻“凸极径向中心线”之间圆心角，同时标示引出“凸极直径连线”及相邻“凸极直径连线”之间圆心角。“凸极径向中心线”定义为：从电动机转动轴轴心线出发，穿过定子励磁凸极或转子永磁凸极圆弧段中心点的射线。在附图3中，线OE是定子励磁凸极B2的“凸极径向中心线”，线OF是定子励磁凸极B1的“凸极径向中心线”，线OG是转子永磁凸极7的“凸极径向中心线”，线OH是转子永磁凸极3的“凸极径向中心线”，线OI是转子永磁凸极1和定子励磁凸极A1“凸极径向中心线”重合线，线OJ是转子永磁凸极5和定子励磁凸极A2“凸极径向中心线”重合线，∠IOF是相邻定子励磁凸极的凸极径向中心线的60度圆心角，∠HOL是相邻转子励磁凸极的凸极径向中心线的45度圆心角。“凸极直径连线”定义为：以电动机转动轴轴心线为对称轴，径向对称分布在轴线两侧的两个定子励磁凸极或转子永磁凸极之间的连线，该连线即为穿过轴线的直径线，该直径连线与轴线两侧定子励磁凸极“凸极径向中心线”相重合，同理，该直径连线与轴线两侧转子永磁凸极“凸极径向中心线”也相重合，附图3中，线KL是“永磁凸极对8”和“永磁凸极对4”的直径连线，线EF是“励磁凸极对B
2”和“励磁凸极对B1”的直径连线，线IJ即是“永磁凸极对1”和“永磁凸极对5”的直径连线，同时也是“励磁凸极对A1”和“励磁凸极对A2”的直径连线，两条直径连线重合，且直径连线与各凸极径向中心线也重合。本发明采用定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”取代附图3中的定子励磁凸极和转子永磁凸极，由于“励磁凸极对”相互之间磁隔离，独立电激励，所以“励磁凸极对”个数和“永磁凸极对”个数就突破了传统双凸极开关磁阻电动机定子凸极个数与转子凸极个数固定的比例限制，同时，本发明通过定子“励磁凸极对”或转子“永磁凸极对”机械结构的非对称设计，使得在断电状态下，该电动机多数定子“励磁凸极对”与转子“永磁凸极对”形成闭合磁回路，形成较强自锁力，但由于非对称设计，定子上个别“励磁凸极对”与转子上个别“永磁凸极对”之间的磁凸极并没有严格正对，存在着一定角度的错位，即存在着启动偏差角，当该电动机需要启动时，多数定子励磁线圈通入电流以使这些定子励磁凸极对的磁极性与其正对的转子永磁凸极对的磁极性相同，产生磁排斥力，电动机启动的同时，也向处在错位位置上的定子“励磁凸极对”励磁线圈通入指定方向的激励电流，即可使该电动机按指定方向启动旋转。如果向处在错位位置上的定子“励磁凸极对”励磁线圈通入不同方向的激励电流，电动机就能按不同的方向启动旋转。
为实现上述目的，本发明将上述定子“励磁凸极对”或转子“永磁凸极对”的“径向非对称设置”的基本技术思路应用到外转子开关磁阻电动机和内转子开关磁阻电动机中，从而形成了以下四种开关磁阻电动机基本结构，并派生出了多个具有失电自锁功能开关磁阻电动机的具体结构形式。
本发明的第一类基本技术方案是外转子且转子“永磁凸极对”非对称设置技术方案。
第一类基本技术方案给出的具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有外转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述定子由N个“励磁凸极对”和定子座构成，N为大于等于2的自然数，N个“励磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于定子座的外围，所述的径向对称设置即相邻“励磁凸极对”的“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为360/N度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，所述外转子由M个“永磁凸极对”和外旋转壳体构成，M为大于等于2的偶数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，M个“永磁凸极对”中，有k个“永磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]，存在着启动偏差角α度，或者有2k个“永磁凸极对”构成的k条直径连线与其它相邻“永磁凸极对”直径连线之间圆心角大于或小于360/M度，即为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]度，存在启动偏差角α度。
在上述第一类基本技术方案中，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，六个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在定子座外围，即六个“励磁凸极对”相邻两条凸极径向中心线之间的圆心角均为60度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述外转子由外旋转导磁壳体和十二个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，十二个“永磁凸极对”中有两个“永磁凸极对”凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于30度，即该圆心角为(30+α)度或(30-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，十二个“永磁凸极对”中有两组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于30度，即该圆心角为(30+α)度或(30-α)度，存在着启动偏差角α度，存在着启动偏差角α度。
在上述第一类基本技术方案中，所述定子由定子座和五个“励磁凸极对”构成，五个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在基座外围，即五个“励磁凸极对”各自的“凸极径向中心线”之间的圆心角相等，即为72度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述转子由外旋转导磁壳体和十个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，十个“永磁凸极对”中有两个“永磁凸极对”凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于36度，即该圆心角为(36+α)度或(36-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，十个“永磁凸极对”中有两组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于36度，即该圆心角为(36+α)度或(36-α)度，存在着启动偏差角α度。
在上述第一类基本技术方案中，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，六个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在定子座外围，即六个“励磁凸极对”相邻两条凸极径向中心线之间的圆心角均为60度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述转子由外旋转导磁壳体和六个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，六个“永磁凸极对”中有一个“永磁凸极对”的凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，六个“永磁凸极对”中有一组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
在上述技术方案中，所述启动偏差角α为大于0度，小于等于[(360/M)/2]度。
在上述技术方案中，所述外旋转导磁壳体与轴连接的轴向垂直面上开有条状通风叶孔，且条状通风叶孔与电动机导磁壳体连轴垂直面呈10度至45度夹角。
本发明的第二类基本技术方案是外转子且定子“励磁凸极对”非对称设置技术方案。
本发明的第二类基本技术方案所给出的具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有外转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述外转子由M个“永磁凸极对”和外旋转壳体构成，M个“永磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于外旋转壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为360/M度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由N个“励磁凸极对”和定子座构成，N个“励磁凸极对”环状设置于定子座外围，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，转子“永磁凸极对”个数与定子“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，定子N个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/N度，即该圆心角为[(360/N)+α]度或[(360/N)-α]度，存在着启动偏差角α度。
在上述第二类基本技术方案中，所述转子由外旋转导磁壳体和八个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，八个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，呈径向环状设置于外旋转导磁壳体的内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为45度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个永磁凸极对凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和四个“励磁凸极对”构成，四个“励磁凸极对”环状设置于定子座外围，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，四个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于90度，即该圆心角为(90+α)度和(90-α)度，存在着启动偏差角α度。
在上述第二类基本技术方案中，所述转子由外旋转导磁壳体和六个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，六个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，径向对称设置于外旋转壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为60度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，六个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
在上述第二类基本技术方案中，所述转子由外旋转导磁壳体和十二个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，十二个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，呈径向对称设置于外旋转导磁壳体的内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为30度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，六个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度和(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
本发明的第三类基本技术方案是内转子且定子“励磁凸极对”非对称设置技术方案。
本发明的第三类基本技术方案是内转子且定子“励磁凸极对”非对称设置技术方案。
本发明的第三类基本技术方案所给出的具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有内转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述内转子由M个“永磁凸极对”和转子座构成，M个“永磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称地设置于转子座外围，即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为360/M度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由N个“励磁凸极对”和电动机外壳体构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，N个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/N度，即该圆心角为[(360/N)+α]度或[(360/N)-α]度，存在着启动偏差角α度。
上述第三类基本技术方案中，所述转子由转子座和八个“永磁凸极对”构成，八个“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，径向对称设置于转子座外围，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为45度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异；所述定子由电动机外壳体和四个“励磁凸极对”构成，四个“励磁凸极对”设置于电动机外壳体内壁，且每个“励磁凸极对”之间呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，四个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于90度，即该圆心角为(90+α)度和(90-α)度，存在着启动偏差角α度。
本发明的第四类基本技术方案是内转子且转子“永磁凸极对”非对称设置技术方案。
本发明的第四类基本技术方案所给出的具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有内转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述定子由N个“励磁凸极对”和电动机外壳体构成，N为大于等于2的自然数，N个“励磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于电动机外壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为360/N度，且电动机外壳体内壁上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，所述内转子由M个“永磁凸极对”和转子座构成，M为大于等于2的偶数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，转子M个“永磁凸极对”中，有k个“永磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]，存在着启动偏差角α度，或者，有2k个“永磁凸极对”直径连线与其相邻“永磁凸极对”直径连线之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]，存在着启动偏差角α度。
本发明的优点是：
1、充分利用了“定子励磁凸极对”和“转子永磁凸极对”之间在失电状态下仍然存在极强磁吸引力的特点，即当定子激励电流为零或突然断电时，“定子励磁凸极对”与“转子永磁凸极对”之间仍存在着较大的制动力。一旦切断定子激励电流，电动机具有明显的自锁功能。因为该电动机转子上的永磁凸极对所具有的磁能量能作用于定子励磁凸极对中的双凸极铁芯，形成最小磁阻回路，使转子“永磁凸极对”的磁能量就能较大限度地作用于定子上“励磁凸极对”，有多少个定子凸极对即形成多少个最短闭合磁回路，使转子的旋转惯性力迅速降低，直至与定子间相互抱死刹住。
2、本发明还突破了传统电动机一律对称设计的框框，采取了定子“励磁凸极对”或转子“永磁凸极对”非对称结构设计，即无论电动机停止在哪个自锁位置，总是至少有一个定子“励磁凸极对”的凸极与转子“永磁凸极对”的凸极不处于“严格正对”状态，存在着启动偏差角α，当电机再次启动时，一方面，激励控制电流向所有“严格正对”的定子励磁线圈施加不同方向激励电流，使这些“励磁凸极对”凸极的磁极性与所“严格正对”的“永磁凸极对”凸极的磁极性相反，原有的自锁力消失，另一方面，激励控制电源向存在启动偏差角α的、未“严格正对”“永磁凸极对”的“励磁凸极对”施加确定方向的激励电流，使该“励磁凸极对”与“永磁凸极对”之间形成磁力矩，驱动转子沿确定方向转动。
3、本发明开关磁阻电动机可以采用十分简单的激励控制方案，当转子“永磁凸极对”凸极不处在“严格正对”定子“励磁凸极对”凸极的情况下，定子“励磁凸极对”励磁线圈所加激励电流方向使该“励磁凸极对”凸极的磁极性对其附近的转子“永磁凸极对”形成“推前拉后”的磁力作用状态，而一旦某个定子“励磁凸极对”凸极与旋转转子的某个“永磁凸极对”凸极“严格正对”时，激励控制电源立即停止向该定子“励磁凸极对”励磁线圈供电，随即提供反向激励电流，使该定子“励磁凸极对”继续其“推前拉后”的作功过程。此激励控制方法十分简单，只需要测出哪个定子“励磁凸极对”凸极“严格正对”转子“永磁凸极对”凸极，改变该定子“励磁凸极对”励磁线圈激励电流的方向即可。因此，简化了电动机激励控制电源的结构及控制程序，降低其制造成本，提高其可靠性。
4、本发明电动机由于转子凸极承受“前吸后推”的双重作用力。整个气隙圆周都在做功。所以功率密度大大提高，体积重量降低。并具有极高的转矩稳定性。
附图说明
图1是本发明定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”部分结构示意图。
图2是本发明定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”结构局部剖视图。
图3是现有技术的外转子双凸极开关磁阻电动机结构剖视图。
图4是本发明实施例一外转子电动机(N为6，k为2，M为12)的结构剖视图。
图5是本发明实施例一图4的A-A剖面图，为外转子电动机(N为6，k为2，M为12)中转子处在一个自锁位置状态示意图。
图6是本发明实施例一外转子电动机(N为6，k为2，M为12)中转子处在另一个自锁位置状态示意图。
图7本发明实施例二外转子电动机(N为6，k为2，M为12)的结构剖视图。
图8是本发明实施例二图7的A-A剖面图，为外转子电动机(N为6，k为2，M为12)中转子处在一个自锁位置状态示意图。
图9是本发明实施例二外转子电动机(N为6，k为2，M为12)中转子处在另一个自锁位置状态示意图。
图10是本发明实施例三(N为5，k为2，M为10)一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图11是本发明实施例三(N为5，k为2，M为10)两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图12是本发明实施例三(N为5，k为2，M为10)两组四个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图13是本发明实施例四(N为4，k为2，M为8)一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图14是本发明实施例四(N为4，k为2，M为8)两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图15是本发明实施例四(N为4，k为2，M为8)两组四个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图16是本发明实施例五(N为3，k为2，M为6)两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图17是本发明实施例五(N为3，k为2，M为6)两组四个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图18是本发明实施例六(N为6，k为1，M为6)一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图19是本发明实施例六(N为6，k为1，M为6)一个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图20是本发明实施例七(N为4，k为1，M为4)一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图21是本发明实施例七(N为4，k为1，M为4)一个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图22是本发明实施例七(N为4，k为1，M为4)一组两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图23是本发明实施例八内转子(N为4，k为2，M为8)外形结构示意图。
图24是本发明实施例八内转子(N为4，k为2，M为8)一组两个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
以上附图中，101是励磁线圈，102是励磁凸极对的后方凸极，103是永磁凸极对的后方凸极，104是永磁凸极对连接两个永磁体的导磁体。105是电动机转动轴，106是转子座，107是永磁凸极对的前方凸极，108是励磁凸极对的前方凸极，201是永磁体，202是外旋转导磁壳体，203是永磁体，204是励磁凸极对铁芯，205是通风孔，206是定子座，207是轴承，208是转动轴，209是励磁线圈，301是永磁体，302是外旋转导磁壳体，303是永磁体，304是励磁线圈，305是通风孔，306是定子座，307是轴承，308是转动轴，309是励磁凸极对铁芯。
具体实施方式
本发明所给出带自锁功能开关磁阻电动机结构特点就是在定子上设置彼此独立和磁隔离并能被独立激励控制的N个“励磁凸极对”，在转子上设置M个“永磁凸极对”，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数。定子与转子有k个初始状态，或称之为k个自锁状态，为使电动机正常启动，该电动机采用了机械结构方面的偏置设计，即，当该电动机处于自锁状态位置，有k个永磁凸极对的凸极径向中心线与其它永磁凸极对凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于360/M度，或者有k个励磁凸极对的凸极径向中心线与其它励磁凸极对凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于360/N度，偏置设计的总体效果是，当电动机处于k个自锁状态下，总是有一个永磁凸极对与定子励磁凸极对不是严格正对，换言之，总是有一个永磁凸极对的凸极径向中心线与定子励磁凸极对的凸极径向中心线不在同一条直线上，两个凸极径向中心线之间错开有圆心角α度，α角也为启动偏差角，α角度的选择范围为，当转子永磁凸极对为偏置结构，0度＜α≤[(360/M)/2]度；当定子励磁凸极对为偏置结构，0度＜α≤[(360/N)/2]度。为了提高本发明电动机的动平衡性能，还可以采取另一种偏置设计结构，即位于同一条直径连线两端的永磁凸极对同步偏置，当电动机k值确定后，即有2k个永磁凸极对的直径连线与其它相邻直径连线之间的圆心角度大于或小于360/M度，k条直径连线偏置的圆心角度为α，α圆心角度的选择范围为，0度＜α≤[(360/M)/2]度。
由于本发明技术方案的实现形式多样，现给出一览表，表示定子励磁凸极对个数、转子永磁凸极对个数、k值选取以及电动机结构偏置方案的选择。
从上表可见，本发明可实现的电动机结构方案可随电动机尺寸的增大而增加，从电动机超强自锁功能角度来评价，k取1，即定子励磁凸极对个数与转子永磁凸极对个数相等的结构可获得最大的失电自锁力、材料利用率。
下面结合附图，通过以下实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
本实施例为外转子电动机，其具体结构如附图4附图5和附图6所示，本实施例转子“永磁凸极对”个数是定子“励磁凸极对”个数的两倍，即M＝2N，M为十二、N为六、k为2，本实施例是通过将两组转子“永磁凸极对”结构偏置的方案解决电动机启动。
图4为实施例一的结构剖视图，(为便于说明，忽略α角所产生的平衡状态，以图为实际状态来分析)定子由定子座206和六个“励磁凸极对”构成，六个“励磁凸极对”以转动轴208为对称轴，径向对称地设置在定子座206外围，即六个“励磁凸极对”相邻两条凸极径向中心线之间的圆心角均为60度；外转子由外旋转导磁壳体202和十二个“永磁凸极对”构成，本实施例中的“永磁凸极对”是由两个不同磁极性的永磁体201、203与外旋转导磁壳体202构成，其中一个永磁体201设置于外旋转导磁壳体202内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体203设置于外旋转导磁壳体202内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异。
本实施例采取了转子“永磁凸极对”非对称结构设置。
在十二个“永磁凸极对”中，“永磁凸极对”I和VII、II和VIII、III和IX、IV和X、V和XI、VI和XII两两以转动轴轴线对称，两两处在同一条直径连线的两端，如果十二个“永磁凸极对”以转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于外旋转导磁壳体，相邻两条直径连线的圆心角均为30度。本实施例所采取的转子“永磁凸极对”非对称结构设置如附图5所示，就是使“永磁凸极对II”和“永磁凸极对VIII”直径连线顺时针偏转一个角度α，同样也使“永磁凸极对III”和“永磁凸极对IX”直径连线顺时针偏转一个角度α。具体制作方法通过在向外旋转导磁壳体内壁上设置永磁体时确定具体的偏差量。当电动机断电时，六个励磁凸极对激励线圈电流为零，六个“励磁凸极对”成为了六个导磁凸极对，此时，具有导磁功能的“励磁凸极对”A、C、D、F分别与外转子上的四个“永磁凸极对”I、V、VII、XI正对，形成四组闭合磁回路，而“励磁凸极对”B、E直径连线与转子“永磁凸极对”III和IX直径连线存在启动偏差角α，“励磁凸极对”B、E与转子“永磁凸极对”III和IX不是正对，即形成两组不完全闭合的磁回路。当六组磁回路相互平衡时，将电机的转动锁住。电动机启动时，激励控制电源分别向定子“励磁凸极对”施加同方向激励电流，使“励磁凸极对”A、D、C、F的凸极呈N极磁性，与此同时，激励控制电源向定子“励磁凸极对”B、E相线施加激励电流，使定子“励磁凸极对”B、E呈出与转子“永磁凸极对”III和IX相同的磁极性，如附图5所示，“励磁凸极对”B、E呈现N极磁性，“励磁凸极对”B、E对“永磁凸极对”III和IX形成排斥力，同时，对转子“永磁凸极对”II和VIII形成吸引力，促使外转子顺时针转动，此后，当转子“永磁凸极对”凸极不处在“严格正对”定子“励磁凸极对”凸极的情况下，定子“励磁凸极对”励磁线圈所加激励电流方向使该“励磁凸极对”凸极的磁极性对其附近的相邻的两个极性相异的转子“永磁凸极对”凸极形成“推前拉后”的磁力作用状态，而一旦某个定子“励磁凸极对”凸极与旋转转子的某个“永磁凸极对”凸极“严格正对”时，激励控制电源立即停止向该定子“励磁凸极对”励磁线圈供电，随即提供反向激励电流，使该定子“励磁凸极对”继续其“推前拉后”的作功过程，电动机进入正常运转状态。此激励控制方法十分简单，只需要测出各个定子“励磁凸极对”凸极对转子“永磁凸极对”中任何一个凸极处在严格正对状态时，即改变该严格正对的定子“励磁凸极对”励磁线圈激励电流的方向即可。
当电动机再次断电，本实施例有两种自锁位置，其一是定子六个“励磁凸极对”与转子“永磁凸极对”I、III、V、VII、IX、XI形成自锁，如附图5所示，其二是定子六个“励磁凸极对”转子“永磁凸极对”II、IV、VI、VIII、X、XII形成自锁，如附图6所示。再次启动电动机时，激励控制电源分别向定子“励磁凸极对”施加同方向激励电流，使“励磁凸极对”A、D、C、F的凸极呈S极磁性，与此同时，激励控制电源向定子“励磁凸极对”B、E相线施加激励电流，使定子“励磁凸极对”B、E呈出与转子“永磁凸极对”II和VIII相同的磁极性，如附图6所示，“励磁凸极对”B、E呈现S极磁性，“励磁凸极对”B、E对“永磁凸极对”III和IX形成排斥力，同时，对转子“永磁凸极对”I和VII形成磁吸引力，促使外转子顺时针转动，此后，一旦有转子“永磁凸极对”凸极旋转到与定子“励磁凸极对”凸极“严格正对”，激励控制电源改变施加于该正对的“励磁凸极对”激励电流的方向，这样，使得所有“励磁凸极对”始终处在对其附近的转子“永磁凸极对”“既推又拉”的作功状态，维持电动机的正常运转。
另外，本实施例外旋转导磁壳体202与轴连接的轴向垂直面上开有条状通风叶孔205，且条状通风叶孔与电动机导磁壳体连轴垂直面呈10度至45度夹角。当电动机高速运转时，条状通风叶孔205能从电动机右侧吸入外界气流进入到电动机腔体内，并从电动机左侧排出，这股流动的气流能有效降低转子上的永磁体201、203和定子励磁线圈209的温度。
实施例二
本实施例的结构如附图7-9所示。本实施例的结构基本与实施例一相同，区别仅在于定子“励磁凸极对”的励磁线圈的绕制方式和设置位置不同。本实施例将励磁线圈分两组串联绕制于铁芯凸极处，可以缩短该电动机轴向的长度，以适用于特殊需要。
本实施例转子“永磁凸极对”非对称设置方式、电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例三：
本实施例为外转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是定子“励磁凸极对”个数N的两倍，即M为10，N为5，k为2。
本实施例可采用偏置一个定子励磁凸极对的结构形式以解决电动机启动，附图10为此种偏置方式电动机的结构剖视。图中，定子与转子的相对位置为该电动机失电情况下的一个初始状态即自锁状态，四个励磁凸极对A、C、D、E、分别正对转子上永磁凸极对I、V、VII、IX，而定子励磁凸极对B的凸极径向中心线与转子永磁凸极对III的凸极径向中心线之间存在偏置α度圆心角。本实施例电动机失电情况下的另一个初始状态即自锁状态是，四个励磁凸极对A、C、D、E、分别正对转子上永磁凸极对II、VI、VIII、X，而定子励磁凸极对B的凸极径向中心线与转子永磁凸极对IV的凸极径向中心线之间存在偏置α度圆心角。本实施例电动机在失电状态的两种初始状态都存在有α偏置角，使本实施例电动机能以较小的电流、正确的旋转方向正常启动。
本实施例还可采用偏置两个转子永磁凸极对的结构形式以解决电动机启动，附图11为此种偏置方式电动机的结构剖视。图中，转子上永磁凸极对II和III顺时针偏置，当电动机处于两种初始状态即自锁状态下，转子上永磁凸极对II和永磁凸极对III中，总有一个永磁凸极对的凸极径向中心线与定子励磁凸极对的凸极径向中心线之间存在着偏置圆心角α度，从而保证该电动机能正常启动。
本实施例的第三种偏置方式是偏置两组四个永磁凸极对，处于同一条直径连线两端的永磁凸极对为一组，附图12中，永磁凸极对II和永磁凸极对VII构成一组，永磁凸极对III和永磁凸极对VIII构成一组，此两组永磁凸极对的直径连线均顺时针偏置，当电动机处于两种初始状态即自锁状态下，转子上永磁凸极对II和永磁凸极对VII组合和转子上永磁凸极对III和永磁凸极对VIII组合中，总有一组永磁凸极对的凸极径向中心线与定子励磁凸极对的凸极径向中心线之间存在着偏置圆心角α度，从而保证该电动机能正常启动。为使电动机在断电状态下，能获得最大的自锁力，同时保证电动机正常启动，从理论上讲，电动机只需要有一个定子“励磁凸极对”与一个转子“永磁凸极对”错位设置即可，但考虑到电动机的动平衡，也可以考虑采用本实施例的第三种偏置方式。
本实施例电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例四：
本实施例为外转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是定子“励磁凸极对”个数N的两倍，即M为8，N为4，k为2。
图13是本实施例电动机结构的一个定子励磁凸极对偏置方案的结构剖面图。
图14是本实施例电动机结构的两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图15是本实施例电动机结构的两组四个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
本实施例电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例五：
本实施例为外转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是定子“励磁凸极对”个数N的两倍，即M为6，N为3，k为2。
图16是本实施例电动机结构的两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图17是本实施例电动机结构的两组四个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
本实施例电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例六：
本实施例为外转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是6，定子“励磁凸极对”个数N也是6，k为1。
图18是本实施例电动机结构的一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图19是本实施例电动机结构的一个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
本实施例定子励磁凸极对个数与转子永磁凸极对个数相等，失电状态下，可获取相对较大的自锁力，因为此结构电动机的定子励磁凸极对与转子永磁凸极对之间所构成的闭合磁路的磁通相对较大，电动机的有限空间得到了充分地利用。
本实施例电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例七：
本实施例为外转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是4，定子“励磁凸极对”个数N也是4，k为1。
图20是本实施例电动机结构的一个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
图21是本实施例电动机结构的一个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
图22是本实施例电动机结构的一组两个转子永磁凸极对偏置的结构剖面图。
本实施例电动机断电自锁机理、电动机启动、运转过程以及电动机自动风冷与实施例一相同，在此不重复。
实施例八：
本实施例为内转子电动机，转子“永磁凸极对”个数M是8，定子“励磁凸极对”个数N也是4，k为2。
图23是本实施例的外形结构示意图。
图24是本实施例电动机采用一组两个定子励磁凸极对偏置的结构剖面图。
本实施例的偏置设计方案是采用一组两个定子励磁凸极对偏置，即左右两个定子“励磁凸极对”构成一组，顺时针旋转5度圆心角设置，α为5度。本实施例电动机存在两种自锁初始状态，图24给出的是一种自锁状态，当转子顺时针旋转45度则为另一种自锁状态，无论处于哪种自锁状态，始终存在着启动偏差角α。
本实施例虽然为内转子电动机，但其断电自锁机理、电动机启动、运转过程与实施例一相类似，在此不重复。
Claims (13)
1.一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有外转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述定子由N个“励磁凸极对”和定子座构成，N为大于等于2的自然数，N个“励磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于定子座的外围，所述的径向对称设置即相邻“励磁凸极对”的“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为360/N度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，所述外转子由M个“永磁凸极对”和外旋转壳体构成，M为大于等于2的偶数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，M个“永磁凸极对”中，有k个“永磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]，存在着启动偏差角α度，或者有2k个“永磁凸极对”构成的k条直径连线与其它相邻“永磁凸极对”直径连线之间圆心角大于或小于360/M度，即为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]度，存在启动偏差角α度。
2.根据权利要求1所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，六个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在定子座外围，即六个“励磁凸极对”相邻两条凸极径向中心线之间的圆心角均为60度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述外转子由外旋转导磁壳体和十二个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，十二个“永磁凸极对”中有两个“永磁凸极对”凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于30度，即该圆心角为(30+α)度或(30-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，十二个“永磁凸极对”中有两组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于30度，即该圆心角为(30+α)度或(30-α)度，存在着启动偏差角α度，存在着启动偏差角α度。
3.根据权利要求1所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子由定子座和五个“励磁凸极对”构成，五个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在基座外围，即五个“励磁凸极对”各自的“凸极径向中心线”之间的圆心角相等，即为72度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述转子由外旋转导磁壳体和十个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，十个“永磁凸极对”中有两个“永磁凸极对”凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于36度，即该圆心角为(36+α)度或(36-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，十个“永磁凸极对”中有两组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于36度，即该圆心角为(36+α)度或(36-α)度，存在着启动偏差角α度。
4.根据权利要求1所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，六个“励磁凸极对”以转动轴为对称轴，径向对称地设置在定子座外围，即六个“励磁凸极对”相邻两条凸极径向中心线之间的圆心角均为60度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置；所述转子由外旋转导磁壳体和六个“永磁凸极对”构成，所述“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，所述“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，六个“永磁凸极对”中有一个“永磁凸极对”的凸极径向中心线与相邻“永磁凸极对”凸极径向中心线之间的圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度，或者，六个“永磁凸极对”中有一组“永磁凸极对”直径连线与相邻“永磁凸极对”直径连线之间的圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述启动偏差角α为大于0度，小于等于[(360/M)/2]度。
6.根据权利要求2或3或4所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述外旋转导磁壳体与轴连接的轴向垂直面上开有条状通风叶孔，且条状通风叶孔与电动机导磁壳体连轴垂直面呈10度至45度夹角。
7.一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有外转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述外转子由M个“永磁凸极对”和外旋转壳体构成，M个“永磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于外旋转壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为360/M度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由N个“励磁凸极对”和定子座构成，N个“励磁凸极对”环状设置于定子座外围，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，转子“永磁凸极对”个数与定子“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，定子N个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/N度，即该圆心角为[(360/N)+α]度或[(360/N)-α]，存在着启动偏差角α度。
8.根据权利要求7所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子由外旋转导磁壳体和八个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，八个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，呈径向环状设置于外旋转导磁壳体的内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为45度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个永磁凸极对凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和四个“励磁凸极对”构成，四个“励磁凸极对”环状设置于定子座外围，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，四个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于90度，即该圆心角为(90+α)度和(90-α)度，存在着启动偏差角α度。
9.根据权利要求7所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子由外旋转导磁壳体和六个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，外旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，六个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，径向对称设置于外旋转壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为60度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，六个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度或(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
10.根据权利要求7所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子由外旋转导磁壳体和十二个“永磁凸极对”构成，每个“永磁凸极对”又是由两个不同磁极性的永磁体与外旋转导磁壳体构成，其中一个永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向前端，另一个磁极性相异的永磁体设置于外旋转导磁壳体内壁轴向后端，旋转导磁壳体沟通了轴向设置的两个永磁体之间的磁通路，十二个这样的“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，呈径向对称设置于外旋转导磁壳体的内壁，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为30度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由定子座和六个“励磁凸极对”构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，六个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于60度，即该圆心角为(60+α)度和(60-α)度，存在着启动偏差角α度。
11.一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有内转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述内转子由M个“永磁凸极对”和转子座构成，M个“永磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称地设置于转子座外围，即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角度相等，均为360/M度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，所述定子由N个“励磁凸极对”和电动机外壳体构成，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，N个“励磁凸极对”中，有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/N度，即该圆心角为[(360/N)+α]度或[(360/N)-α]，存在着启动偏差角α度。
12.根据权利要求11所述的一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子由转子座和八个“永磁凸极对”构成，八个“永磁凸极对”以电动机转动轴为对称轴，径向对称设置于转子座外围，所述的径向对称设置即相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为45度，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，且使转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异；所述定子由电动机外壳体和四个“励磁凸极对”构成，四个“励磁凸极对”设置于电动机外壳体内壁，且每个“励磁凸极对”之间呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，。四个“励磁凸极对”中有一个“励磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于90度，即该圆心角为(90+α)度和(90-α)度，存在着启动偏差角α度。
13.一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有内转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述定子由N个“励磁凸极对”和电动机外壳体构成，N为大于等于2的自然数，N个“励磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于电动机外壳体内壁，所述的径向对称设置即相邻“励磁凸极对”“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为360/N度，且电动机外壳体内壁上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，所述内转子由M个“永磁凸极对”和转子座构成，M为大于等于2的偶数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与转子永磁凸极对轴向严格对正且留有气隙，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，转子M个“永磁凸极对”中，有k个“永磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]度，存在着启动偏差角α度，或者，有2k个“永磁凸极对”直径连线与其相邻“永磁凸极对”直径连线之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)-α]度，存在着启动偏差角α度。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140159529A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-12 | Mcmaster University | Switched reluctance machine with rotor excitation using permanent magnets |
| CN106100274A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-11-09 | 戴珊珊 | 外转子交流独立励磁的永磁磁阻电动机 |
| CN106772155A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法 |
| CN110017882A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-16 | 武昌理工学院 | 一种大深度水下测绘装置保护箱 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2211135Y (zh) * | 1994-10-29 | 1995-10-25 | 霍佃玖 | 永磁式共轭直流电动机 |
| CN101635496A (zh) * | 2008-07-25 | 2010-01-27 | 张玉宝 | 外转子磁阻电动机与光机电一体化控制系统及三相交流电的使用方法 |
| CN202276265U (zh) * | 2011-07-18 | 2012-06-13 | 戴珊珊 | 交流连续转矩永磁开关磁阻电动机 |
| CN102570761A (zh) * | 2011-03-30 | 2012-07-11 | 戴珊珊 | 一种转矩增强型开关磁阻电动机 |
-
2012
- 2012-07-13 CN CN201210242171.6A patent/CN102751838B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2211135Y (zh) * | 1994-10-29 | 1995-10-25 | 霍佃玖 | 永磁式共轭直流电动机 |
| CN101635496A (zh) * | 2008-07-25 | 2010-01-27 | 张玉宝 | 外转子磁阻电动机与光机电一体化控制系统及三相交流电的使用方法 |
| CN102570761A (zh) * | 2011-03-30 | 2012-07-11 | 戴珊珊 | 一种转矩增强型开关磁阻电动机 |
| CN202276265U (zh) * | 2011-07-18 | 2012-06-13 | 戴珊珊 | 交流连续转矩永磁开关磁阻电动机 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140159529A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-12 | Mcmaster University | Switched reluctance machine with rotor excitation using permanent magnets |
| US10608489B2 (en) * | 2012-12-11 | 2020-03-31 | Enedym Inc. | Switched reluctance machine with rotor excitation using permanent magnets |
| CN106100274A (zh) * | 2015-08-28 | 2016-11-09 | 戴珊珊 | 外转子交流独立励磁的永磁磁阻电动机 |
| CN106772155A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法 |
| CN106772155B (zh) * | 2016-12-20 | 2019-11-05 | 江苏大学 | 一种开关磁阻电机磁极极性的快速判定方法 |
| CN110017882A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-16 | 武昌理工学院 | 一种大深度水下测绘装置保护箱 |
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