CN1063782A - 并列设置多个定子的磁阻式电机 - Google Patents

Abstract

一种并列设置多个定子的磁阻式电动机，包括， 四个设置在转子外周上电角度相等、间距相等的突 极，并列设置的n(n＝2、3、4…)个定子，各定子上等 间距设置6个120度的磁极(位于轴对称位置的两 磁极同相)，装在磁极上的第1、第2、第3相励磁线 圈，用于获得n组位置检测信号(每组信号之间相位 依次滞后120/n度)的位置检测装置，接在励磁线 圈两端的开关器件，反向并联在开关器件与励磁线圈 的串联电路上的二极管，以及通电控制电路。

Description

本发明涉及可代替目前的直流电机和装有换流器的感应电机作为驱动动力源的电机，特别适用于需要使用非扁平型的、直径很小的、细长型电机的情况。

与直流电机相比，磁阻式电机因为磁极很多，直径很难制作得很小，所以还没有实施的先例。

磁阻式电机是一种公开的技术。它可以产生很大的驱动转矩，但是由于旋转速度非常小，所以尽管有将一部电机作为负载的直接驱动装置用于带动机器人的手柄的例子，在市场上还没有作为实用商品出售。也有少量用作小型步进式电机使用的磁阻式电机，但还没有开发出更广泛的用途。

磁阻式电机和直流电机相比，因磁极数很多，所以难以制造直径很小、又具有很大输出转矩的电动机。

以磁阻式三相全波电机为例说明现有技术的磁阻式电动机存在的问题。

（1）它的磁极和突极很多，构造复杂，而且励磁线圈有六组。在三相全波的情况下，磁极和励磁线圈至少有12个。而且转子的突极数也很多，至少有14个。

因此，问题的关键在于很难构成直径很小的电机。而且，由于旋转1周磁极和突极的能量出入次数增大，存在旋转速度难以升高，铁心损耗增大的弊病。

（2）由于励磁线圈蓄积的磁能很大，蓄积时需要一定的时间，致使电流上升延迟而产生减转矩。

另外，上述磁能的消失也需要时间，会产生反向转矩。随旋转速度的上升，减转矩和反向转矩也随之增大。

因此，存在效率差旋转速度低的问题。

本发明的目的就是要提供能解决上述问题的磁阻式电机。

本发明的上述目的是由具有下述结构的磁阻式电动机而达到的。该磁阻式电动机包括：

两侧装有侧板的外框，

设置在两侧板中央部位的轴承，

设置在该轴承上、可自由转动的旋转轴，

设置在外框内、固定在旋转轴上的由磁性材料构成的转子，

四个设置在该转子外圆周上的宽度相等、间距相等的突极，

外周部分固定在外框内、并列设置的n（n＝2、3、4…）个定子，

以相等的间距设置在各定子的内圆周面上的6个电角度为120度的磁极，它们与突极间只有微小的间隙，且位于轴对称位置的两个磁极是同相的，

装在上述磁极上的第1、第2、第3相的励磁线圈，

包含多个位置检测元件的位置检测装置，用于获得检测突极位置的n组位置检测信号，其中每一组信号由电角宽度为120度、相互连续的第1、第2、第3相矩形波所组成，各组位置检测信号之间依次滞后120°/n相位，

接在各励磁线圈两端的开关器件，

反向并联在开关器件与对应励磁线圈的串联电路上的二极管，

由n组位置检测信号中的第1、第2、第3位置检测信号依次使几个定子上的第1、第2、第3相励磁线圈两端的开关器件导通，而对励磁线圈进行通电控制的通电控制电路，

调整与转子突极相向的定子磁极的相对位置使得由几个定子的磁极与转子的突极所产生的转子转矩依次滞后120°/n的电角度，然后将定子固定在外框上的装置，

调整上述位置检测元件的位置使得各相励磁线圈通电时产生的输出转矩为最大值，然后将位置检测元件固定在定子上的装置，

为了使用励磁线圈通电的上升沿引起的减转矩和下降沿引起的反向转矩减至最小值，将励磁线圈蓄积的磁能通过反向并联的二极管快速释放以及使磁能快速蓄积的装置。

把两个以上的三相半波通电的磁阻型电机并排安装在外框内，这种结构使每个电机的磁极数和突极数变小了。在本发明中，磁极宽度是120°电气角，磁极是6个，间距相等，转子的突极数是4个。

因此，可以制成直径很小的细长型电机。

由几个并列安装的半波电机使输出转矩增大几倍。每个电机的输出转矩相差120°/n的相位，这样在减小脉动的同时，还改善了起动特性。因而可以解决上述第一个问题。

通过将励磁线圈蓄积的磁能回授给馈电高压直流电源，可使蓄积的磁能快速释放，从而防止反向转矩的发生。由于用高压馈电可使磁能的蓄积快速完成从而防止了负转矩的发生。或者通过二极管来阻止断电励磁线圈所蓄积的磁能向直流电源的回授、并利用此时产生的较大的电动势，使下一个应通电的励磁线圈的磁能蓄积快速完成，这样，使磁能的释放和蓄积都能快速完成，从而防止了减转矩和反向转矩的发生。因而可以解决上述第二个问题。

下面结合附图说明本发明。

图1是3相半波磁阻式电机构造的说明图;

图2是上述电动机转子、磁极、励磁线圈的展开图;

图3是从线圈获得位置检测信号的电路图;

图4是励磁线圈的通电控制电路图;

图5及图6是位置检测信号、励磁电流、输出转矩的时间图;

图7是本发明装置的总体构造图。

现在参照图1及以后各图说明的实施例，各图中同一符号表示同一部件。

以后所有的角度均指电角度。

图1是本发明的3相半波磁阻型电机的转子突极和定子的磁极以及励磁线圈的结构平面图。

图1中，1表示转子，突极分别用1a、1b…表示，电角度为120°，分别以360度相位差、等间距地设置。

转子1是以众所周知的叠加矽钢片的方法制成的。5为旋转轴。16是定子，磁极是16a、16b、16c、16d、16e、16f，其宽度均为120度，并以等间距配置。突极和磁极的宽度均为120度。突极数是4个，磁极是6个。定子16也用与转1相同的方法制作。

图2是图1的3相半波磁阻式电极的展开图。

图2是线圈10a、10b、10c是检测突极1a、1b…的位置检测元件。它固定在定子16旁。线圈与突极1a、1b…相对，之间留有很小的空隙。突极1a、1b的宽度，在以180°的宽度、仅角度相同地间隔设置的情况下，在后面叙述。

线圈10a、10b、10c保持120度的间隔。

线圈是用5mm的线绕100匝所成的空心线圈。

图3a表示用于由线圈10a、10b、10c获得位置检测信号的装置。

图3a中，线圈10a、10b、10c，电阻15a、15b、15c…15e构成电桥电路，当线圈10a，10b、10c不对着突极1a、1b、…时，可以被调整为平衡状态。

因此，由二极管11a、电容12a和二极管11c、电容12c构成的低通滤波器的输出是相等的，运算放大器13的输出处于低电平。

图中，7是振荡器，它以1兆赫频率进行振动。当线圈10a正对着1a、1b、…时，由于铁耗（涡流损耗和磁带损耗），线圈的阻抗减小，电阻抗减小，电阻15a的电压降变大，放大器13a的输出处于高电平。

当线圈10b、10c正对着突极1a、1b…的侧面时，电阻15b、15c的电压降变大，通过低通滤波器11b、12b和另一组低通滤波器加至放大器13b、13c的+输入端，使其输出为高电平。

放大器13a、13b、13c的输出信号作为位置检测信号，其时序图如图6所示，分别为曲线25a、25b、26a、26b、27a、27b、…。

上述三组位置检测信号，按顺序依次滞后120度相位。

8是3相Y型直流电机带用的逻辑电路。由接线端子6a、6b…可以得到相差120度的连续位置检测信号。例如，由图6的曲线25a、25b…和26a、26b…的反相输出的与回路，可以得到曲线28a、28b、…的电信号。电路8的接线端6a、6b、…6f的输出分别如图6的时间曲线28a、28b…，29a、29b…，30a、30b…，31a、31b…，32a、32b…，33a、33b…所示。28a、29a和30a成为连续的、相位差为120度的第1、第2、第3相的位置检测信号。

曲线31a、33a也同样是连续的120度宽度的第1、第2第3相的位置检测信号。使形状相同的铝板（而不是使正对着线圈10a、10b、10c的转子）同步旋转，即使把线圈10a、10b、10c正对其突出部位，也可得到同样效果的位置检测信号。利用与转子1同步旋转的磁性转子，再利用面对磁极的磁性元件的输出变化，也可以得到同样的位置检测信号。

在突极1a、1b…的宽度如图2所示，以120度的宽度、互相分隔240度的情况下，由与之正对的线圈10a、10b、10c取得位置检测信号的方法在下面进行说明。

图3a的虚线E所包围的电路在图3b中用同一符号表示。

用同样构造的线圈10d、10e、10f代替线圈10a、10b、10c，线圈10d、10e、10f分别固定在和图2的线圈10a、10b、10c相同的位置上。

因为图3b的运算放大器13d、13e、13f的输出即为图6的曲线28a、28b…，曲线29a、29b…及曲线30a、30b…，所以，可得到和图3a的输出端6a、6b和6c处的输出同样的位置检测信号。若在与线圈10d、10e、10f分别滞后180°相位的位置上，对着突极1a、1b固定设置着同样构造的三个线圈，则可以由这三个线圈，利用与图3b相同结构的电路，得到图6的曲线31a、31b…，曲线32a、32b…及曲线33a、33b…等，因此与图3a的端子6d、6e、6f处的输出一样。

因为能得到与图3a同样性质的位置检测信号，因此，可用于同样的目的。

磁阻型的电动机，有输出转矩较大的好处，另一方面，因如下所述缺点，影响了其实用化的进程：

（1）励磁线圈不能往复通电，电路系统很贵，而且磁极、突极数量多、结构也复杂，所以制作直径较小的电动机很困难。在本发明装置，由于使用3相半波电动机，在消除上述缺陷的同时，也消除了由于半波通电带来的缺点。

（2）在突极开始正对磁极的初期，转矩特别大，末期变小。因此合成转矩会有较大的脉动转矩。

用以下手段消除这一缺点较有效。

即，使突极和磁极相对的面在旋转轴的方向上的宽度不同。根据所所用的方法，由于相对面的泄漏磁通量，使输出转矩曲线如图5的虚线曲线41a、41b…那样，曲线的平坦部分增大，所以用按下述方法可使合成转矩的脉动成分缩小。这样就可以削弱上述缺陷。

或者用众所周知的方法，通过使一个磁极的转矩曲线对称形状，用和碳刷式直流电机同样的方法（即正中部位通以120度宽度的电流）就可以达到同样的目的。

（3）只能低速运转，即，为了增大输出转矩，要增加励磁电流，旋转速度便显著下降，从而效率也变差。

一般在磁阻型电动机中，为了增大输出转矩，在增大励磁线圈的安匝的同时增加如图1所示的磁极和突极数，并且要求减小两者的相对空隙。此时，若保持所需的转数，由于图1中的磁极16a、16b…和突极1a、1b…上储存的磁能的作用，励磁电流的上升斜率相对地变慢，而且在断电时，因磁能放电电流消减的时间相对延长而产生大的反向转矩。

因此，由于励磁电流值的峰值减小，而且产生反向转矩，所以转速减小，效率也降低。

本发明的装置可消除上述缺陷，下面就实施例作详细说明。

图1的平面图和图2的展开图中，圆环部分16及磁极16a、16b…等用众所周知的矽钢片积层固化的方法制造，固定在图中未示出的外框上作为电机定子。符号16那部分为形成磁路的磁心。符号16及16a、16b…称为电枢或定子。

图2中的磁极16a、16b…装有励磁线圈17a、17b…励磁线圈17a、17b或串联连接或并联连接，该连接体称为励磁线圈K。

励磁线圈17b、17e及励磁线圈17c、17f也用同样方式连接，其连接体分别称为励磁线圈L和励磁线圈M。

励磁线圈M-通电，突极1b、1d被吸引，转子1向箭头A方向旋转。旋转120度后，励磁线圈M断电，励磁线圈L通电，再转120度时，L断电、K通电。

通电电机每旋转120度，励磁线圈K-励磁线圈M-励磁线圈L-往复交替，作为3相半波电机而被驱动。

此时，处于轴对称位置上的两个磁极如图所示那样被磁化为N和S极。

因为被励磁的两个磁极总是异性磁极，所以，通过非励磁极泄漏的磁通相互反向，从而防止了反向转矩的产生。

下面说明励磁线圈K、M、L的通电方法。

在图4A中，在励磁线圈K、M、L的两端，分别插入晶体管20a、20b及20c、20d和20e、20f。三极管20a、20b、20c…成为开关元件，也可以采用具有同样效果的某些其它的半导体元件。

由直流电源正负端子2a、2b进行供电。

与门电路14a的下侧输入端为高电平时，若从4a端输入高电平信号，三极管20a、20b导通后，励磁线圈K被通电。同样，当4b、4c端输入高电平信号时，三极管20c、20d及三极管20e和20f导通，励磁线圈M、L被通电。

40端为指定励磁电流用的基准电压。改变端子40的电压，可变更输出转矩。

接通电源开关（图中未示出），运算放大器40a负端的输入比正端的低，所以，放大器40a的输出变为高电平，三极管20a、20b…20f导通，将电压加在励磁线圈K、M和L的通电控制电路上。电阻22是为检测各励磁线圈的励磁电流用的电阻。

端子4a的输入信号成为图6的位置检测信号28a、28b…而端子4b、4c的输入信号成为位置检测信号29a、29b…以及30a、30b…。

上述曲线以同一符号表示图5所示时序图的第一段。曲线28a、29a、30a…是连续的。

下面用图5的时序图对各励磁线圈的通电进行说明。用一般的方法在励磁线圈M上按位置信号29a的宽度（用箭头36表示的120度的宽度）通电时，由于线圈M的电感较大，通电电流的上升减缓，变得象虚线35的前半部分那样的形状。而且由于释放大的磁能，下降部分被延长，成为曲线35后半部分那样。产生正转矩的120°区间用箭头36b表示。所以，在曲线35的前半部，转矩减小，而在后半部产生很大的转矩。把转矩减小，称为发生了减转矩。因此，效率降低，变成低速运转。

本发明装置的特征之一是可以消除这些缺陷。下面对此加以说明。

端子2a的外加电压增高时，励磁电流象虚线曲线35b那样上升沿急速上升，从而抑制了减转矩的产生。

根据位置检测信号曲线28a的励磁线圈K与上述情况相同，励磁电流曲线35a的上升加快。

由于随着上升速度加快，曲线28a、29a、30a的宽度变小，对应于端子2a的电压，必须使用高电压。

励磁电流超过设定值时（由图4的40端子的基准电压指定），放大器40a的输出变为低电平，与门电路14a的输出变成低电平，三极管20a变为不导通。

所以，励磁线圈K上积蓄的磁能，通过二极管21a、三极管20b、电阻22放电。放电电流流降到规定值以下时，由于放大器40a的滞后特性，输出回复到高电平，三极管20a再次导通，励磁电流增大。若再增大到由基准电压规定的设定值时，放大器40a的输出将变为低电平，三极管20a转为截止，励磁电流便下降。

这样循环往复构成斩波电路。

在曲线28a的末端，图6的4a端的输入消失。所以，因三极管20a、20b都不导通，在励磁线圈K上积蓄的磁能按二极管21b电源21a端，2b端-二极管21a的路径通电，向电源进行能量回授。在电源中，一般因为有整流用的大容量电容器，磁能便被存在电容器中，电源电压越高，曲线35a的下降部分的宽度越小。若下降部分的宽度变小、反向转矩也变小。

其它通电曲线35b、35c的情况与上面相同效果也一样。

因为随着旋转速度的提高，曲线28a、28a、30a的宽度变小，曲线35a、35b、35c的上升部分、下降部分也必然相应变小。即，外加直流电压应增高。

但由于斩波电路的控制，电流值（即输出转矩）不发生变化是本发明的特征。而为了增大输出转矩，只要提高图4a中40端处的基准电压就可以了。

如上所述，本发明装置的特征是：高速旋转的限度可由外加电压控制，输出转矩可分别由基准电压（输出转矩的指令电压）独立地控制，作为三相半波通电的电动机进行运转。由励磁线圈M的位置检测信号（端子4b的输入信号）对控制电流的控制，通过图4a中放大器40a、与电路13b的斩波作用，如图5虚线35b所示那样因三极管20c的通、断而变化，在曲线29a的末端，象虚线那样急速下降。

若将位置检测信号30a输入到图4a中的4c端，励磁线圈L的通电过程也完全相同。

如上所述，励磁线圈K、M、L依次被连续通电，产生输出转矩。

已经说明了由三极管20a、20c、20e的通、断进行的斩波控制。但是，通过由“与”电路14a、14b、14c的输出分别对三极管20a、20b，20c、20d以及20e、20f进行通、断控制的斩波电路，也能达到本发明的目的。

具有磁性转子的直流电机的转矩曲线（由N、S磁极产生的）是对称形的，但用磁阻型电机就变成非对称的了，在突极开始进入磁极时转矩较大，而当其离开磁极时迅速减小。

有办法将输出转矩曲线变成对称形的。例如，可以变更磁极和突振相向面的形状。此时，图5的箭头36b（120度）是正转矩的产生区间。同样在120度的宽度（箭头36）内，对励磁线圈通电，便可以减小转矩的脉动。

但是，在励磁电流35b下降部分的宽度内，即箭头36a的宽度内，会产生反向转扭，所以有使转矩减少的缺陷，其它的励磁电流曲线35a、35c的情况相同。而且，在位置检测信号的边界上形成死点，起动困难。图7描述了消除后一种缺陷的方法。

先讲述如何解决前一种缺陷。

转矩曲线如图5中曲线41d、41c…那样平坦部分增大。但在励磁电流增大的同时，在曲线41a、41b…内，象我们所看到的那样有转矩的平坦部分减少的缺点。图中纵轴为励磁电流值。所以励磁电流值增大时脉动转矩增大。如前所述，通过改变磁极和突极的相向部分的形状，即使输出转矩大，也能减少脉动转矩。

在本发明装置中，根据后面所述的图7的方法，可产生消除脉动转矩的作用效果。

图5中的箭头37为120度，是产生正转矩的区间。由突极和靠线圈M励磁的磁极所产生的转矩曲线为曲线41a、41b…。

调整并固定位置检测元件10a、10b、10c的位置，使得在突极开始进入磁极的那一时刻就开始通电，在两者完全对置的那一时刻断电。突极与磁极完全对置后，如曲线41所表示的那样产生反向转矩。反向转矩产生的区间是曲线35b下降部分的宽度，即箭头37a的区间。下降部分的宽度大会产生大的反向转矩，导致输出转矩和效率降低的缺点。

下面叙述消除这种缺陷的方法：

使突极1a、1b…的宽度均大于120度，接近或等于180度。

以图2的突极1b为例，将其变为箭头F的宽度，其它突极也同样改为180度的宽度。

由此，在箭头37a的区间里为正转矩，在箭头37b的区间里产生小的转矩。箭头37c为突极、磁极两者的宽度均为180度时能得到正转矩的区间。

由上述说明得知，使凸极宽度大于120度、接近180度，可以消除励磁电流的下降部分所引起的反向转矩。

上述情况，对于图4a所述的实施例也是完全相同的。

下面详细说明图4b的电路。

端子4a、4b、4c分别输入图5中第一段的位置检测信号曲线28a、29a、30a。因此，励磁线圈K、M、L依次通电，以三相半波通电的磁阻式电动机的形式运转。

此时的励磁电流如图5中曲线35a所示。曲线35a的中央平坦部分的高度为直流电源2a、2b两端的电压减去励磁线圈的反向电动势（与输出转矩曲线41a、41b…成比例）所得的差除以励磁线圈的阻抗而得。所以，中央部分平坦，后半部分上升。因为流过的电流值上升要增大转矩，所以起到了防止转矩曲线41a、41b…后半部分转矩减少的作用。

在曲线28a的末端线圈K断电，在励磁线圈K上积蓄的磁能由于二极管18的反向阻断作用，不能向直流电源回授，而是通过二极管21b、21a给电容器19充电，获得高电压。所以，磁能急速消减，电流象曲线35a的下降部分那样下降。由于此时已由位置检测信号曲线29a导通了三极管20c、20d，所以电容19的电压加在线圈M上，励磁电流上升加快，如曲线35b所示那样通电。电流上升后，通电的情况与前述曲线35a完全相同，即顶部变得平坦。

励磁线圈M断电、线圈L通电时的励磁电流曲线35b、35c的上升、下降部分由于同一理由而迅速变化。由于一减小电容器19的容量，上述上升和下降部分的宽度就相应变小，所以具有即使在高速下也可防止发生减转矩和反向转矩以及能高效、高速旋转的特点。如果三极管20a、20b…的通断没有时间差，也可不用电容器19。而且通过使电容器19的容量对应于旋转速度而增大，成可以增大转矩，减小机器噪音。

如前所述，由于励磁线圈的积蓄，磁能不向直流电源回授，2a、2b端的电压可以和常规直流电机同样地采用低电压。所以，可以作为以电池电源驱动的电动车的有效驱动源。

在磁阻型电机里，励磁线圈要消减和积蓄较大的磁线，从而产生了大的转矩，这就导致旋转速度降低。这是一个重大的缺陷。

而在图4b的实施例中，由斩波电路和高电源电压使各励磁线圈的励磁电流迅速上升和下降，从而消除了这一重大缺陷。

在图4b的实施例中，用二极管18防止积蓄的磁能向电源回授，利用该磁能的电动势给下一次应通电的励磁线圈积蓄磁能。因此使磁能迅速释放和积蓄，可以消除上述重大缺陷，而且还有降低电源电压的作用。

在图4a的电路中，如在正电压2a端插入防止电流反向流动用的二极管，因有斩波电路控制电流，即使降低电源电压也和上述情况有同样的作用效果。

图5的时序图，如前所述，即使在图4b的电路中从突极开始进入磁极的c点（图5）进行120度的通电，也有同样的效果。

图4b中，防止电流反向流动用的二极管18接在电源正极2a端，将此二极管接在电源负极2b端也可以得到同样结果。

在这种情况下，电容器19下方和电源负极26之间，顺方向（励磁电流的流动方向）插入二极管18。电容器18的容量若在0.1微法之下，则励磁线圈上磁能的释放和积蓄所需的时间，若以输出功率为300瓦的电机为准，约为20微秒，每分钟可高速旋转10万次。

对于一般的运转速度，电容器19的容量可适当增大，只要在可防止反向转矩产生的范围内即可。

用这种方法，因可减少包含铁耗在内的涡流损失，所以效率提高了。

此时，因励磁电流的上升较慢，可调整位置检测元件10a、10b、10c的固定位置，使通电开始点由图5的C点变为相位超前所需的位置。在图1中，由励磁线圈将处于轴对称位置的磁极（如磁极16a和16d）励磁，在直径方向上吸引突极1a、1c的力相互抵消，从而可由圆周方向上的吸引力得到输出转矩。

使用两个或两个以上如图1所示的三相半波通电电动机构成多相通电的电机乃是本发明技术的精髓。

用图7的剖面图详细说明使用两个电动机时的情况。

图7中，42是圆筒形外框，其两侧固定着侧板42a、42b的中心部位处设有滚珠轴承43a、43b，在该轴承内装有转轴5。

转动轴5内固定有转子1-1，1-2，其突极在图中被省略了，四个突极1a、1b…象图2所示的转子1中那样设置。

定子16的外周与外框42配合，磁极与转子1-1的突极相对其间留有空隙，图中只示出磁极16a、16d和励磁线圈17a、17d。

铝制圆板3被固定在转轴5上，圆板3的外周设置着四个与突极1a、1b…位置、形状相同的突出部分，固定在侧板42b一部分上成为位置检测元件的线圈10a、10b和10c在此外周面上对向设置，图中只示出了线圈10a。

从线圈10a、10b、10c得到的位置检测信号与图3a、3b中说明过的方法所得的位置检测信号完全相同。

因此，转子1、定子16可以作为图1、2中说明过的三相半波通电电动机运转。

下面根据图2说明外周固定在外筐42上的定子 16。

在定子 16中鼓出6个磁极 16a、 16b…，这些磁极上绕有励磁线圈 17a、 17b…。

如图7所示，转子1可以与定子16一样为一个，也可以象图上那样被分割为转子1-1、1-2，突极具有相同相位的位置。磁极 16a、 16b…隔着小小的空隙与突极1a、1b、…对置。

磁极 16a、 16b…相对于磁极16a、16b…向右方移动了60度。

用与图4a、4b的通电控制电路结构相同的电路对励磁线圈 17a、 17b…进行通电控制，驱动了相半波电动机。

图4a、b中的励磁线圈K、M、L分别为线圈 17a、 17b， 17c、 17f以及 17b、 17e。

由端子4a、4b、4c输入的位置检测信号为图6的位置检测信号曲线31a、32a、33a，也就是图3a的端子6d、6e6f的输出信号。

图5只标出曲线33a、31a、32a，励磁电流用虚线35d、35e、35f表示。通电作用的效果与含有定子16的3相半波通电电动机相同。

由定子16的磁极产生的转矩曲线（实线34a）和定子 16的磁极产生的转矩曲线（虚线34b）示于图6。

上述转矩曲线是依据一个磁极的转矩曲线变化得到的，只作为一个例子。

3相半波的3相电动机起动时有死点，但如果采用本发明的装置，就能够除去死点，输出转矩的脉动转矩也会变小。

从以上的说明不难看出，图7的电动机有如下特点：作用和效果与三相全波磁阻电动机相同，而磁极和突极的数是与3相半波电动机一样。

因此，能构成直径小、细长型的电动机，且能得到高速的旋转。

本实施例中使转子1-1、1-2的突极相位相同，使定子16、 16的磁极相位成60度角。此外，不把转子分开共用一个也行。

即使使定子16、 16的磁极相位相同，把转子1-分为2（符号1-1、1-2），使这两个突极的相位相差60度，也会产生相同的效果。

若图1中的转子以1万次以上的高速度旋转，那么由于突极1a1b…就会产生空气涡流和汽笛样的声音。

为了防止上述声音，可以用塑料填充各突极间的沟槽来消除旋转圆周面上的凹凸。为防止所填充的塑料因离心力的作用而剥离，最好在突极间的沟槽处设置凹沟，并用塑料填充此凹槽。

图7的实施例中使用了两个三相半波电动机，如果并设两个以上也能达到同样的目的。

在并列设置几个（n＝2、3…）3相半波电动机的多数相的情况下，按照并设的顺序将它们称为第1、第2、第3…电动机，这时将第二电动机的定子以相对于第1电动机的定子在转子的旋转方向上相位滞后120/n度的位置固定在外框上。

一般来说，是将第1、2、3…电动机依次相位滞后120/n度设置在外框上。

也可以在外框上同相位并设n个电动机的定子，而使对置的转子的相位角依次相差120/n度来达到上述目的。

因为输出转矩是相位依次滞后120/n度的输出转矩之和，所以有转矩平坦性良好、输出增大的特征。

为了对第1、第2…电动机励磁线圈进行通电控制，需要有第1、第2、第3相的宽度为120度的连续的位置检测信号以及由此进行通电控制的n个通电控制电路。

各通电控制电路的构成与上述情况相同即可，但因位置检测信号不同，故作如下的说明。

第1电动机的位置检测信号，按图3b的电路利用端子8a、8b、8c的输出作为第1、第2、第3相同的位置检测信号。在此线圈10d、10e、10f相位分别滞后120/n度的位置上设置结构相同的线圈10g、10h、10i，利用与图3b结构相同的电路能得到第2电动机的第1、第2、第3相的位置检测信号。

在比线圈10g、10h、10i相位分别滞后120/n度的位置上设置3个构造相同的线圈，采用与上述相同的方法，能够得到第3电动机的第1、第2、第3相的位置检测信号。同样，可以得到第4、第5…电动机的各第1、第2、第3相的位置检测信号。

本发明的效果是：

1）突极数量少，只有4个，所以旋转1周时磁能的吞吐次数减少。因而能得到高速、高效的电动机。

2）突极和磁极数量少，所以可减少机身直径、构成细长型的电动机。

3）并列设置n个3相半波电动机，所以输出转矩特性良好。

4）每一相的磁极构成一组N、S磁极，所以漏出的磁通少，输出转矩增大。

5）增高了外加电压，用斩波电路控制器把励磁电流保持在设定值，加快了励磁线圈能量的释放和蓄积，所以能实现高速旋转，而且能提高效率，得到大的输出转矩。此外，根据需要，只在电源端正向接入二极管，即使降低电源电压，也能取得相同的效果。

Claims (1)

1、一种并列设置多个定子的磁组式电动机，其特征在于具有：

两侧装有侧板的外框，

设置在两侧板中央部位的轴承，

设置在该轴承上、可自由转动的旋转轴，

设置在外框内、固定在旋转轴上的由磁性材料构成的转子，

四个设置在该转子外圆周上的宽度相等、间距相等的突极，外周部分固定在外框内、并列设置的n(n-2、3、4…)个定子，

以相等的间距设置在各定子的内圆周面上的6个电角度为120度的磁极，它们与突极间只有微小的间隙，且位于轴对称位置的两个磁极是同相的，

装在上述磁极上的第1、第2、第3相的励磁线圈，

包含多个位置检测元件的位置检测装置，用于获得检测突极位置的n组位置检测信号，其中每一组信号由电角宽度为120度、相互连续的第1、第2、第3相矩形波所组成，各组位置检测信号之间依次滞后120°/n相位，

接在各励磁线圈两端的开关器件，反向并联在开关器件与相应励磁线圈的串联电路上的二极管，

由n组位置检测信号中的第1、第2、第3位置检测信号依次使n个定子上的第1、第2、第3相励磁线圈两端的开关器件导通，而对励磁线圈进行通电控制的通电控制电路，

调整与转子突极相向的定子磁极的相对位置使得由n个定子的磁极与转子的突极所产生的转子转矩依次滞后120°/n的电角度，然后将定子固定在外框上的装置，

调整上述位置检测元件的位置使得各相励磁线圈通电时产生的输出转矩为最大值，然后将位置检测元件固定在定子上的装置，

为了使用励磁线圈通电的上升沿引起的负转矩和下降沿引起的反向转矩减至最小值，将励磁线圈蓄积的磁能通过反向并联的二极管快速释放以及使磁能快速蓄积的装置。

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