CN1156970A - 运输设备的驱动装置 - Google Patents

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列昂尼德·斯捷潘诺维奇·特鲁帕诺夫
奥列格·格里格里耶维奇·达什科
阿纳托利·阿纳托利耶维奇·阿特卢什克维奇
弗拉基米尔·伊万诺维奇·库特拉宁
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Abstract

一种运输设备的驱动装置,包括一个装有定子(2)的轴(1),转子(3)可转动地装在轴(1)上,这样构成一电动机(4),还有一轮辋(5)。还设有永磁铁(6,7,8,9),带线圈(11)的铁芯(10),及测转子(3)角度位置的传感器(12)。转子(3)设计成两个同心的壳(13,14),用轮辋(5)连起来。永久磁铁(6,7,8,9)装在壳(13,14)上,各磁铁以相互的极性面对着,永久磁铁(6,7,8,9)装在壳(13,14)上使极性交替。定子(2)位于永磁铁(6,7,8,9)之间,并装着带铁芯(10)的线圈(11),线圈绕定子(2)周边连接,它们与永磁铁(6,7,8,9)之间有间隙,角度位置传感器(12)装在定子(2)上并与线圈(11)电连接。线圈(11)与具有分成n-线圈的相区的两相或更多的相的绕组(16)连接。

Description

运输设备的驱动装置
本发明涉及运输设备,特别用于致动装辊的平板车,残疾人轮椅等。
现有技术中已知一种运输设备的驱动装置,它包括带定子的一轴,可转动地装在所述的轴上的转子,它们构成一电动机,及一个轮辋(参见US 5330026,CI A63C 17/12,1994)。
但是,该已知的驱动装置是低效率的。
本发明的主要目的是提供一种运输设备的驱动装置,其具有改进的起动特性。
本发明的实质在于提供了一种运输设备的驱动装置,包括一个轴,其上装有定子,一个转子可转动地设在所述的轴上,构成一电动机,还有一轮辋,其特征在于还包括永久磁铁,带线圈的铁芯,和转子的角度位置的传感器,转子制成同轴的两壳体并与轮辋连接,永久磁铁安排在壳体上,一个对着另一个以便相互以相反的极对着,永久磁铁以交替的极性设在各壳体上,定子插在永久磁铁之间,并装着带铁芯的线圈,所述的线圈沿圆周与定子连接,并与永久磁铁成隔开的方式,转子角度位置传感器固定就位在定子上,并与装配到有两相或更多相的绕组的线圈电连接,绕组再细分为具有属于同一相的几个线圈的多个相区,其中n=1,2,3…;在相区或所有相中的线圈间隔开一节距,该节距与永久磁铁设置具有的节距差α/n-1…α/n的值,其中α表示磁铁之间间隙的角度宽度,转子角度位置传感器插在铁芯之间,一相一个传感器,这样当n是偶数,传感器位于定子的外面,面向永久磁铁并沿着相区的轴,而当n是奇数时,传感器相对于相区的轴位移过永久磁铁角度节距的一半的倍数。
最好,所述的铁芯和壳体由软磁体材料制成。
下面通过参照附图对本发明实施例的说明来说明本发明,附图中:
图1是本发明的驱动装置的剖面图;
图2是本发明的驱动装置,沿图1中A-A线的剖面图;
图3和4是按照本发明相对定子绕组的两个相区(在n=2及n=3的情形下),转子和定子铁芯的部分展开图。
运输设备的驱动装置包括设有静子2的轴1,及可转动地设在轴上的转子3,它们构成一电动机4,还有一轮辋5(图1)。
驱动装置具有永久磁铁6,7,8,9,骁着线圈11的铁芯10,转子3的角度位置的传感器12,各传感器包括例如两个磁感的霍尔效应传感器(图1,2)。
转子制成由软磁材料制的同轴的两个壳体13,14,并且与轮辋5相连。
永久磁铁6,7,8,9设在壳体13,14上,相互对着,它们的相对的极面对着;永久磁铁6,7,8,9用交替的极性设在各壳体13,14上。
定子2插在永久磁铁6,7,8,9之间,并支承着带铁芯10的线圈11,所述的线圈沿圆周与定子2连接,并以与永久磁铁6,7,8,9隔开的方式分布。
转子角度位置传感器12在定子2上固定就位,并与线圈11电气连接。
线圈11结合在有两相或更多相的绕组15中,细分成具有属于同一相的几个线圈的多个相区,其中n=1,2,3,在相区或所有相的范围内线圈11用一节距分开,该节距与永久磁铁6,7,8,9分布的节距差为α/n-1,…α/n,式中α表示磁铁6,7,8,9之间的间隔的角度宽度;转子角度位置传感器12插在铁芯10之间,每相一个传感器,这样,在“n”为偶数的情形下,传感器位于定子2的外面,面对着磁铁6,7,8,9并沿着相区的轴;在“n”为奇数的情形下,传感器相对于相区的轴,位移过永久磁铁6,7,8,9的角度节距一半的倍数的一个角。
壳体13,14由软磁材料制成。
铁芯10与定子2固定到接合板16上。壳体13,14通过壁17连接起来。转子3被盖18封住。
传感器12与换向器(未示出)及线圈11电连接,并由永久磁铁6,7的磁场控制。
当N-极的磁铁6经过传感器12,这样感应出沿沿着一个相的线圈11的一个方向流的电流,当S-极的磁铁7经过所述的传感器,感应出沿一个沿着同样相的线圈的反方向流的电压。
当一个磁隙通过传感器12,后者关闭。在邻近的永磁铁6,7之间的空间应尽可能小,但应超过定子2和转子3的磁铁6,7之间的径向间隙四倍或更多。在永久磁铁的中部经过时,也就是磁性作用力的切向分量最小而径向分量最大时的瞬间,线圈11换向是合理的。
当n为偶数,例如n=2(图3)时,传感器D1的理想位置在相区的对称轴上。在该情形下,Δβ=α/n-1…α/n=α/1…α/2。假定Δβ=α/2,其中铁芯10的节距等于β+α/2,传感器D1与铁芯C1,C2夹角等于1/2(β+α/2),γ1=γ2=3/4·α。
当所述角度值大于或小于1/2(β+α/2),铁芯C1,C2的线圈的断电区相对于磁铁S1,N2的轴位移,其减小了转矩值。如图3可见,一当传感器D1断电,传感器D2马上断电。这是极限的情形。在Δβ<α/2的情形下,当传感器D1还没有断电,传感器D2断电,结果转矩值降到零。在Δβ>α/2的情形下,当磁铁N2,N4的中部还没有经过铁芯C2,C4的轴线,传感器D2断电。因此,在铁芯C2,C4中感应的电流与经过铁芯C1,C3的电流相对的方向流,因而转矩也减小。
在“n”为奇数的情形下,例如n=3(图4),当传感器D1或D2相对于相区的轴位移永久磁铁的一半节距值(β/2)时,传感器D1,D2处在理想的位置。
现在让我们计算Δβ=α/n-1…α/n=α/2…α/3的值。假定Δβ=α/3,我们测出传感器D1相对于磁铁S1的位置,γ1=β+α/3-α/2-(β-α)/2=5/6α。传感器D1的位置可以沿任何方向在β/2的倍数的一角度。
相数必须是2或更多。在单相绕组的情形下,转矩易于波动使得转子3相对定子2的位置具有小的转矩值。虽然增加相数帮助改善起动特性,并增加最小转矩值,但它也导致增加传感器的数目使整流系统复杂;因此最大相数最好为5。
在各个相的相区数确定在一套装置中永久磁铁数目与每绕组的线圈数目之比。
线圈数目取决于功率输出,并与在一套装置中的永久磁铁的数目不同。
这里提出的运输设备的驱动装置按如下工作。
在驱动装置通电后,一个信号从在永久磁铁N4下面的传感器D2(图3)传到整流器,该整波器对铁芯C3,C4的线圈4及这相的其余线圈通电。因此,在铁芯C3,C4中感应出磁场,该磁场与永久磁铁S3,N4作用使转子3沿箭头方向运动。当磁铁N4的边缘穿过传感器D2,铁芯的线圈去激励,直到磁铁S3的边缘渡过传感器D2,当进一步运动时,该磁铁使传感器D2通电,结果沿着铁芯C3,C4流过一电流,因而在那里感应相对磁极的磁场。现在磁铁N4,S4被推离铁芯C3,C4,使转子3沿同样方向运动。在所有相区这一周期重复,因此转子3连续转动。
相数越大,更少的线圈数处在去激励状态,因此,转矩值变化较低。
使用分成相区的多相绕组,把相区中的线圈换向到尽可能接近永磁铁的中部也有助于增加驱动装置的效率,减小转矩的波动,并改进驱动装置的起动特性。
这里建议的结构有助于提供低速无齿轮的高效率(高达80%)的电动机。
本发明可应用于制造装滚轮的平板车、残疾人轮椅和制造它们的部件的装发动机的轮。

Claims (2)

1.一种运输设备的驱动装置,包括一个轴(1),其上装有定子(2),一个转子(3)可转动地设在所述的轴上,构成一电动机,还有一轮辋(5),其特征在于还包括永久磁铁(6,7,8,9),带线圈(11)的铁芯(10),和转子(3)的角度位置的传感器(12),转子(3)制成同轴的两壳体(13,14)并与轮辋(5)连接,永久磁铁(6,7,8,9)安排在壳体(13,14)上,一个对着另一个以便相互以相反的极对着,永久磁铁(6,7,8,9)以交替的极性设在各壳体(13,14)上,定子(2)插在永久磁铁(6,7,8,9)之间,并装着带铁芯(10)的线圈(11),所述的线圈(11)沿圆周与定子(2)连接,并与永久磁铁(6,7,8,9)成隔开的方式,转子角度位置传感器(12)固定就位在定子(2)上,并与装配到有两相或更多相的绕组(15)的线圈(11)电连接,绕组再细分为具有属于同一相的几个线圈的多个相区,其中n=1,2,3…;在相区或所有相中的线圈(11)间隔开一节距,该节距与永久磁铁(6,7,8,9)设置具有的节距差α/n-1…α/n的值,其中α表示磁铁(6,7,8,9)之间间隙的角度宽度,转子角度位置传感器(12)插在铁芯(10)之间,一相一个传感器,这样当n是偶数,传感器(12)位于定子(2)的外面,面向永磁铁(6,7,8,9)并沿着相区的轴,而当n是奇数时,传感器(12)相对于相区的轴位移过永磁铁(6,7,8,9)角度节距的一半的倍数。
2.按照权利要求1的驱动装置,其特征在于所述的铁芯(10)和壳体(13,14)由软磁体材料制成。
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