CN1084074C - 磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法 - Google Patents

磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法 Download PDF

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Abstract

一种三相磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法，包括以下步骤：(a)通过耦合外端子R和S形成外端子RS，并将定位电流馈送到外端子RS与T之间，由磁阻转矩将转子定位于磁化位置，(b)保持定位于磁化位置的转子的转轴，以避免其移动，(c)将所述外端子RS分离成外端子R和S，并将磁化电流馈送到外端子R与S之间，以磁化转子磁体。

Description

磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法
本发明涉及磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法。该磁化过程包括两个步骤：第一步，将电流馈给定子线圈，利用磁阻转矩将转子定位于磁化位置，第二步，将电流馈给定子线圈以磁化转子磁体。
图10是昭和57-14261号日本专利申请中的一张附图，它表示用定子线圈来定位和磁化转子。在该现有技术中，重新磁化因意外而削弱的磁极。转子2包括转子铁心2a，由永久磁铁制成的转子磁体3d以及用以防止转子磁体3d因离心力而断裂的不锈钢管7。由于转子2的磁阻在所有径向上相等，故该电动机仅产生磁矩，不产生磁阻转矩。转子磁体3d具有已削弱的磁极N和S。首先，如图10(a)所示，将定位电流Ip由定位电源9a馈送给定子的外端子R和S，由此产生定子磁场E，然后，由定子磁场E与磁极NS之间所产生的磁矩驱动转子2旋转，使转子2定位于磁极NS与定子磁场E为相同取向的位置上。接着，如图10(b)所示，将磁化电流Im由磁化电源9b馈送给定子的外端子T和S，由此产生磁化场G作为定子磁场。然后，转子2由磁化场G重新磁化，同时它由该磁化场G与磁极NS之间所产生的磁矩所驱动，沿箭头方向旋转。转子的旋转可用来展宽沿定子绕组的线圈节距的磁化宽度。
本发明的目的在于提供一种能对磁阻磁体电动机的转子磁体进行高精度和高效率磁化的方法。
本发明提供一种磁阻磁体电动机中转子磁体的磁化方法。该磁化方法包括以下步骤：
(a)将定位电流馈送给定子线圈，使转子由磁阻转矩定位于磁化位置。
(b)保持转子定位于磁化位置以避免移动。
(c)将磁化电流馈送给定子线圈，使转子可以被磁化。
步骤(c)进一步包括在正常磁化之前用弱磁化电流对转子进行弱磁化的步骤，以防止转子因磁化转子时所产生的电动机转矩而损坏。
根据本发明，通过利用磁阻转矩进行定位，永久磁体的磁极中心与磁化中心可以高精度地相一致，从而可以为转子提供恰当的磁化。因此，在装配转子与定子的时候，可以高精度和高效率地完成对转子的磁化。
图1(a)和1(b)表示根据本发明第一个实施例的磁化方法。
图2(a)和2(b)表示根据本发明第二个实施例的磁化方法。
图3(a)和3(b)表示根据本发明第四个实施例的磁化方法。
图4(a)和4(b)表示根据本发明第五个实施例的磁化方法。
图5表示一种磁化电流的波形。
图6表示用于本发明第一和第二个实施例的四极磁阻磁体电动机的低磁阻轴X和磁化轴M。
图7表示用于本发明第一个实施例的四极磁阻磁体电动机中，定子槽内的定位电流的分布、定子磁场E以及位于磁化位置的转子2。
图8表示用于本发明第一个实施例的四极磁阻磁体电动机中，定子槽内的磁化电流的分布以及磁化场G。
图9表示用于本发明第四和第五个实施例的四极磁阻磁体电动机中的低磁阻轴X和磁化轴M。
图10(a)和10(b)表示现有技术。
由磁矩和磁阻转矩两者驱动的磁阻磁体电动机已得到了广泛应用。图6表示一个四极磁阻磁体电动机。转子2包括以下部件：
(a)由高导磁率材料诸如层叠铁片制成的转子铁芯2a，
(b)贯穿转子铁心2a的未磁化的转子磁体3a和3b，以及
(c)固定到转子铁心2a的转轴6。转子磁体3a和3b在磁化过程中沿磁化轴M磁化，该过程将在后面描述。在该电动机中，转子2没有均匀的磁阻。由于转子磁体3a和3b的导磁率大大低于转子铁心2a的导磁率，故从定子来看，转子的磁阻在低磁阻轴X处为最小，该轴与磁化轴M电角度相差90度。磁阻转矩在低磁阻轴X与定子磁场之间产生。
第一个典型实施例
本发明的第一个典型实施例具有图6所示的物理结构以及图1(a)和1(b)所示的电气结构。如图1(a)所示，Y接法的三相定子线圈的外端子R和S耦合在一起，由此形成一个外端子RS。定位电流IP从定位电源9a馈送到外端子RS和T。结果，形成定子磁场。转子2由低磁阻轴X与定子磁场E之间产生的磁阻转矩驱动旋转，且转子2定位于低磁阻轴X与定子磁场E相一致的磁化位置。图7表示定子槽内定位电流的分布、定子磁场E以及位于磁化位置的转子2，其中轴保持装置(未图示)牢固保持转子2的转轴，以免转子在磁化时移动。接着，如图1(b)所示，外端子RS分离成单独的R端子和S端子，具有图5所示波形的磁化电流Imax由磁化电源9b馈送到外端子R和S，由此产生磁化场G。保持在磁化位置的转子2由磁化场G沿着磁化轴M磁化，轴M与低磁阻轴X有90度的电角度差。图8表示定子槽内磁化电流的分布和磁化场G。
第二个典型实施例
用于本发明第二个典型实施例的电动机与用于前述典型实施例的相同。首先，如图2(a)所示定位电流Ip由定位电源9a馈送到外端子R和S之间，由此形成定子磁场E。转子2由低磁阻轴X与定子磁场E之间产生的磁阻转矩驱动旋转。然后，转子2定位于低磁阻轴X与定子磁场E相一致的磁化位置。在该磁化位置，转子2的转轴由轴保持装置(未图示)牢固保持，以避免移动。接着，如图2(b)所示，将外端子R和S耦合形成外端子RS，使磁化电流Imax由磁化电源9b馈送到外端子RS与T之间。结果，形成磁化场G。牢固保持在磁化位置的转子2由磁化场G沿着磁化轴M磁化，轴M因磁化场G的作用与低磁阻轴X有90度的电角度差。
第三个典型实施例
在上述实施例中，当低磁阻轴X与磁化轴M之间的电角度差因某种原因，(诸如不均匀的磁阻分布)而偏离90度时，在磁化过程中脉动地产生磁阻转矩。应当减小该磁阻转矩，因为它可能损坏转子。在本发明的第三个典型实施例中，为了减小所述的磁阻转矩，在正常磁化前用弱磁化电流进行磁化。在弱磁化以后的正常磁化中，磁化电流与已被弱磁化的转子磁体之间的吸力阻止转子的旋转，由此减小了所述的磁阻转矩。采用一半磁化电流的弱磁化效果如下所示：
Tr∞I sin2θ
其中，(电角度)为转子与磁化位置的偏差度，Tr表示磁阻转矩，I表示定子电流。
磁阻转矩与定子电流的平方成正比，因此，当采用一半正常磁化电流进行弱磁化时，所述磁阻转矩减小到正常时的四分之一。转子磁体由磁通而弱磁化。在弱磁化后的正常磁化中，转子磁体逆着磁阻转矩产生磁矩Tm。
Tm∞ψI sinθ
因此，在正常磁化过程中加到转子的转矩减小了Tm。通过一步步地增加磁化电流重复弱磁化过程，可以更有效地减小所述的磁阻转矩。
第四个典型实施例
本发明的第四个典型实施例采用图9所示的物理结构，其中，将未磁化的转子磁体3c固定到转子铁心2a上。如图9所示，转子的低磁阻X轴与磁化轴M相一致。首先，如图3(a)所示，将定子线圈的外端子R和S耦合在一起，由此形成外端子RS。定位电流Ip由定位电源9a馈送到外端子RS和T。结果形成定子磁场E。转子2由低磁阻轴X与定子磁场E之间产生的磁阻转矩驱动旋转，转子2定位于低磁阻轴X与定子磁场E相一致的磁化位置上。图9表示定子槽内的定位电流的分布、定子磁场E以及定位于磁化位置之转子2，其中轴保持装置(未图示)牢固地保持转子2的回转轴，以避免在磁化时移动。接下来，如图3(b)所示，将磁化电流Imax由磁化电源9b馈送给外端子RS和T，由此形成磁化场G。由磁化场G沿磁化轴M磁化保持在磁化位置的转子2，该轴M的方向与低磁阻轴线X的方向相一致。
第五个典型实施例
本发明第五个典型实施例中所用的电动机与第四个典型实施例中所用的相同。首先，如图4(a)所示，将定位电流Ip由定位电源9a馈送到外端子R与S之间，由此形成定子磁场E。转子2由低磁阻轴X与定子磁场E之间产生的磁阻转矩驱动旋转。然后，转子2定位于低磁阻轴X与定子磁场E相一致的磁化位置。在该磁化位置，转子2的转轴通过轴保持装置(未图示)牢固地保持，以避免移动。接下来，如图4(b)所示，将磁化电流Imax由磁化电源9b馈送到外端子R与S之间。结果形成磁化场G。由磁化场G沿着磁化轴M磁化牢固地保持在磁化位置上的转子2，轴M的方向与低磁阻轴X的方向相一致。

Claims (8)

1.一种磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法，所述电动机具有定子和转子，所述定子包括Y接法的三相定子线圈，它具有外端子R、S和T，所述转子包括转子磁体的磁化轴以及与该磁化轴有90度电角度差的低磁阻轴，其特征在于所述磁化方法包括以下步骤：
(a)通过耦合外端子R和S形成外端子RS，并将定位电流馈送到外端子RS与T之间，由磁阻转矩将转子定位于磁化位置，
(b)保持定位于磁化位置的转子的转轴，以避免其移动，
(c)将所述外端子RS分离成外端子R和S，并将磁化电流馈送到外端子R与S之间，以磁化转子磁体。
2.一种磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法，所述电动机具有定子和转子，所述定子包括Y接法的三相定子线圈，它具有外端子R、S和T，所述转子包括转子磁体的磁化轴以及与该磁化轴有90度电角度差的低磁阻轴，其特征在于所述磁化方法包括以下步骤：
(a)将定位电流馈送到外端子R与S之间，由磁阻转矩将转子定位于磁化位置，
(b)保持定位于磁化位置的转子的转轴，以避免其移动，
(c)耦合外端子R和S形成外端子RS，并将磁化电流馈送到外端子RS与T之间，以磁化转子磁体。
3.如权利要求1所述的磁化方法，其特征在于，步骤(c)包括由正常磁化电流对转子磁体进行正常磁化，以及在正常磁化之前由弱磁化电流对转子磁体进行弱磁化，所述弱磁化电流比正常磁化电流为弱。
4.如权利要求3所述的磁化方法，其特征在于，通过在正常磁化之前逐步地增大磁化电流，对转子磁体重复进行弱磁化。
5.如权利要求2所述的磁化方法，其特征在于，步骤(c)包括由正常磁化电流对转子磁体进行正常磁化，以及在正常磁化之前由弱磁化电流对转子磁体进行弱磁化，所述弱磁化电流比正常磁化电流为弱。
6.如权利要求5所述的磁化方法，其特征在于，通过在正常磁化之前逐步地增大磁化电流，对转子磁体重复进行弱磁化。
7.一种磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法，所述电动机具有定子和转子，所述定子包括Y接法的三相定子线圈，它具有外端子R、S和T，所述转子包括转子磁体的磁化轴线以及与该磁化轴相符的低磁阻轴，其特征在于所述磁化方法包括以下步骤：
(a)通过耦合外端子R和S形成外端子RS，并将定位电流馈送到外端子RS与T之间，由磁阻转矩将转子定位于磁化位置，
(b)保持定位于磁化位置的转子的转轴，以避免其移动，
(c)将磁化电流馈送到外端子RS与T之间，以磁化转子磁体。
8.一种磁阻磁体电动机的转子磁体的磁化方法，所述电动机具有定子和转子，所述定子包括Y接法的三相定子线圈，它具有外端子R、S和T，所述转子包括转子磁体的磁化轴以及与该磁化轴相符的低磁阻轴，其特征在于所述磁化方法包括以下步骤：
(a)将定位电流馈送到外端子R与S之间，由磁阻转矩将转子定位于磁化位置，
(b)保持定位于磁化位置的转子的转轴，以避免其移动，
(c)将磁化电流馈送到外端子R与S之间，以磁化转子磁体。
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