CN1691465A - 具有永磁转子和带有联合磁极的定子铁芯的电动机 - Google Patents

Abstract

电动机(1)，包括一定子(2)、束缚在所述定子上的一磁感应铁芯(3)、至少一个与所述感应铁芯相联的磁激励线圈(4a，4b)、基本上为圆柱形的转子(5)，该转子包括至少一个用来在所述转子上形成至少两个极性相反的磁极的永磁体，所述铁芯和所述线圈用来在具有以单体联合的邻接磁极的所述定子铁芯上形成至少两个极性相反的磁感应极。

Description

具有永磁转子和带有联合磁极的定子铁芯的电动机

技术领域

本发明涉及一种具有永磁转子的电动机。

具体地说，本发明涉及一种具有通过永磁体实现的转子和带有邻接磁极的定子的电动机，其中这种转子的旋转方向是固定的。

背景技术

应该注意的是，本发明的电动机也可以用作发电机；在用作电动机的情况中，将电能提供给该电动机的电磁感应线圈，从而使得转子按照固定的旋转方向转动；在用作发电机的情况中，将机械能施加给转子，并且通过所述电磁感应线圈的端部来获得电能。

在现有技术中已知具有包括与每个定子磁极相联的线圈的永磁转子的四极单相电动机。为了确定这些电动机的旋转方向，每个定子磁极具有一圆形切口并且大大增加了气隙，从而在每个磁极上产生出不规则磁通，例如具有一个磁通较低的区域。一旦给这些线圈通电，则转子倾向于沿着磁通更低的方向转动，从而确定出固定的电动机转动方向。

用来确定在定子磁极上的不规则磁通的另一个已知解决方案在于：在每个所述磁极上实现一种分级气隙，以便让它们沿着这种等级的方向转动。

申请人已经观察到，这种磁通的不规则性不一定确定出电动机的转动方向。实际上，根据在电动机旋转轴上所存在的电荷，在转子上会产生振动，这些振动使该转子自身定位，从而电动机沿着与所要求方向相反的方向运动。另外，所形成的促成这些不规则性的增大气隙使得励磁通量下降，从而降低了电动机效率并且同时由于在转动期间磁通不连续性，因此增大了电动机自身的噪声。

发明内容

申请人已经实现了一种具有永磁转子的电动机，其中所述转子的转动方向由在定子的感应铁芯的磁极上实现的磁分离凹槽来确定；这种铁芯以单个部件的形式形成，并且在该铁芯的外表面上实现了磁分离凹槽，以便避免在铁芯和转子之间的相互作用区域中的不连续性。

这种凹槽在电动机断电时确定了每个转子电极在定子的两个感应磁极之间的位置，一旦给该电动机供电，则其中一个感应磁极排斥转子磁极，而另一个吸引该转子磁极，从而就以这样一种方式确定了唯一的转子转动方向。

本发明的一个方面涉及一种电动机，它包括：一定子；束缚在所述定子上的一磁性感应铁芯；与所述感应铁芯相联的至少一个励磁线圈，用来在所述铁芯上形成至少两个极性相反的感应磁极；以及具有基本上为圆柱形形状的转子，该转子包括至少一个用来在所述转子上产生出至少两个极性相反的磁极的永磁体，其特征在于，所述磁感应铁芯以单体形式形成，并且包括：用于容纳所述转子的中央孔；至少两个相对的延伸部分，用来形成所述至少两个彼此相对设置并且靠近所述中央孔的磁感应磁极；至少两个相对的磁分离槽口，它们相对于所述延伸部分交替地布置，用来在两个相邻的标识相反的感应铁芯磁极之间产生磁分离，从而在断电电动机中将该转子布置成每个磁极位于感应铁芯的两个相邻磁极之间。

附图说明

从下面实施方案的说明性且非限定性说明中并且结合附图将更加了解根据本发明的电动机的特征和优点，其中：

图1为根据本发明的整个电动机的透视图；

图2a为根据本发明的图1电动机的感应铁芯的实施方案的透视图；

图2b为与图2a的感应铁芯相关的转子的透视图；

图3a为根据本发明的图1电动机的感应铁芯的另一个实施方案的透视图；

图3b为与图5a的感应铁芯相联的转子的透视图；

图4为图1电动机的感应铁芯的透视图；并且

图5a和5b示意性地显示出分别在电动机断电时或在启动该电动机时转子磁极相对于感应铁芯的磁极的定位。

具体实施方式

在图1中显示出根据本发明的单相电动机的一个实施例，该电动机包括：一定子2，其形状基本上为矩形并且由铁磁性材料制成；具有一中央孔31的一感应铁芯3；以及插入在所述中央孔中的形状基本上为圆柱形的转子5，该转子包括至少一个永磁。至少一个感应线圈4a和4b与这种感应铁芯相联。在插入在中心孔中的所述转子和所述感应铁芯之间的插入空间为一气环8，它被称作电动机的中央气隙。

根据本发明，所述感应铁芯以单体的形式实现，并且由一种铁磁性材料构成。

通过紧固在定子2的相对侧面上的一对锁紧立柱6a和6b将转子5保持在这个位置中。旋转轴7将所述转子5的转动运动传递给该电动机外面。

这种感应铁芯通过由所述感应线圈所产生出的磁场产生出至少两个极性相反(N和S)的磁极，用来与由所述至少一个永磁体所产生出的极性相反(N和S)的相应磁极相互作用。

优选的是，在其中一个锁紧立柱6a或6b上已经设有用于极性传感器的外壳61，该传感器例如用于控制感应铁芯的极性的霍耳效应传感器。该传感器与用于将为电动机供电的电路协同操作。

可以采用共用电刷歧管(brush manifold)来代替极性和电子传感器。

在其中本发明的电动机为“双极”型电动机的情况中，将铁芯3成形为以便在中央孔31的周边附近形成相对布置的感应磁极；在转子5的侧面上布置有两个永磁体或多极永磁体，用来产生相应的磁极。

在其中本发明的电动机为“四极”型电动机的情况中，铁芯以这样的方式形成，从而在中央孔31的周边附近产生出四个等距离的感应磁极；在转子的侧面上布置有四个永磁体，它们用来产生四个相应的等距离间隔的磁极。

在图2a和2b中显示出本发明一个实施方案，其中电动机为双极的，并且感应铁芯3′和转子5′每个都形成有两个磁极。

具体地说，在图2a中，感应铁芯3′包括一中央孔31′以及两个相对的、可以与如图1所示的所述感应线圈4a和4b相配的延伸部分32′和33′。这些延伸部分形成两个相反的感应磁极NI和SI。

这种感应铁芯另外包括两个彼此相对的磁分离槽口34′和35′，它们确定了转子在电动机断电时相对于定子铁芯的固定角度位置。

在图2b中，显示出该转子包括两个相对的永磁体51′和52′，它们例如通过燕尾导轨插入在转子中。这些永磁体用来形成两个磁极。

在图3a和3b中，显示出本发明的一个实施方案，其中该电动机是四极的，并且感应铁芯3″和转子5″每个都形成四个磁极。

具体地说，在图3a中感应铁芯3″包括一中央孔31″以及四个延伸部分32″、33″、34″和35″，这些延伸部分彼此成90°，它们与所述感应线圈配合。这些延伸部分产生出布置在中央孔31″附近的四个等距离间隔的感应磁极NI1、NI2、SI1和SI2。

这种感应铁芯另外包括四个磁分离槽口36″、37″、38″和39″，每个槽口布置在彼此成90°角布置的两个延伸部分之间，这就确定了转子在电动机断电时相对于定子铁芯的固定角度位置。在图3b中，显示出转子5″，它包括四个等距离间隔开的永磁体51″、52″、53″和54″，它们例如通过燕尾导轨插入在转子中。这些磁体用来形成四个等距离间隔开的磁极。

在这两个实施方案中，槽口的存在在电动机断电时确定了一个固定的角度位置，每个转子磁极设置在感应铁芯的两个相邻磁极之间。

在这个位置中，通电电动机的转动的方向是固定的，因为两个相邻感应磁极中的一个吸引这转子磁极并且另一个排斥它。

根据本发明，在感应铁芯的外部中实现了这些磁分离槽口，它具有完全对称性并且保持其圆形中央孔。电动机的气隙自身呈现为一均匀的环8，因此不会影响电动机效率，例如这会在具有更不规则中央气隙的电动机中出现。

在图4中，显示出两个电磁感应线圈4a和4b。这些线圈设有中央孔道41a或41b，用于插入上述感应线圈延伸部分，并且设有电触点42a和42b，用于与适当的驱动电路电连接。

在图5a中，示意性地显示出在四极电动机的磁极的情况中，转子5的磁极在电动机断电时相对于感应线圈的位置。具体地说，转子的四个磁极51″、52″、53″和54″对应于磁分离槽口布置。在随后的图5b中，显示出线圈4a和4b串连连接，并且通过相同的电流强度I。这种电流产生出一磁通，以便形成如图3a所示的感应磁极NI1、NI2、SI1和SI2。由于具有相同极性(S和S)因此转子磁极51″被感应磁极SI1排斥，而被相邻感应磁极NI2吸引，这与出现在其它转子磁极处的情况类似；即按照在图中由箭头F所示的转动方向进行转子运动。这种转动方向为转子的固定转动方向。

在本发明的替代形式中，可以利用附加的感应线圈来加大电动机，而使感应铁芯的线性参数保持不变。

根据本发明实现的电动机可以达到大于70％的效率水平。另外，对于相同的可获得功率，根据本发明的电动机其尺寸已经减小，例如对于相同的产生功率而言整体尺寸小于普通异步电动机的70％。这样，由于所需要的材料量减少，所以明显降低了该电动机的成本。另外，在感应铁芯的生产阶段期间，具体地说在中央孔的内部切割期间，可以用除去的材料生产出转子，因此避免了其他材料的浪费。

用于实现根据本发明的电动机的技术可以在广泛使用的电动机上、例如在名称为“asynchronous rectangular K-series”的电动机上进行少量改进来使用，这些电动机对于从20％至大约70％功率水平的不同功率而言具有不同厚度。

另外，这种电动机可以与标准异步电动机相互替换，而无需实现特定的改变并且在任意情况中对于相同功率而言在轴深度方面占据至少70％的更少空间。这种情况使得在生产线上经少量改变来大规模生产这种电动机成为可能。

Claims (14)

1.电动机(1)，包括一定子(2)、束缚在所述定子上的一磁感应铁芯(3)、至少一个与所述感应铁芯相联的励磁线圈(4a，4b)以及基本上为圆柱形的转子(5)，所述转子包括至少一个用来在所述转子上形成至少两个极性相反的磁极的永磁体，所述铁芯和所述至少一个线圈用来在该铁芯上形成至少两个极性相反的感应磁极，

其特征在于，

所述铁芯以单体形式制得，并且包括用于容纳所述转子(5)的中央孔(31)；至少两个相对的延伸部分，用来形成所述至少两个彼此相对设置并且靠近所述中央孔的磁感应极；至少两个相对的外部磁分离槽口，它们相对于所述延伸部分交替地布置，用来在两个相邻的标识相反的感应铁芯磁极之间产生磁分离，从而在电动机断电时将该转子布置成每个磁极位于所述感应铁芯的两个相邻磁极之间。

2.如权利要求1所述的电动机，包括一环形气隙(8)。

3.如权利要求1所述的电动机，其中所述感应铁芯(3″)包括四个等距离间隔的延伸部分(32″、33″、34″、35″)。

4.如权利要求3所述的电动机，其中所述转子(5″)包括四个等距离间隔的永磁体(51″、52″、53″、54″)。

5.如权利要求1所述的电动机，其中所述感应铁芯(3′)包括两个相对的延伸部分(32′、33′)。

6.如权利要求5所述的电动机，其中所述转子(5′)包括两个相对的永磁体(51′，52′)。

7.如权利要求1所述的电动机，其中所述转子包括单个永磁体，它具有布置在所述转子的侧表面上的交替磁极。

8.如权利要求1所述的电动机，包括用来控制转子的位置的极性传感器。

9.如权利要求8所述的电动机，其中所述传感器为一霍耳效应传感器。

10.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在向旋转轴施加机械能时通过感应线圈的端部获得电能。

11.如权利要求1、4和6所述的电动机，其特征在于，通过插入将所述永磁体固定。

12.如权利要求1和3所述的电动机，其特征在于，一个线圈与所述感应磁极相联。

13.如权利要求8所述的电动机，其特征在于，所述极性传感器是光学传感器。

14.如权利要求1和8所述的电动机，其特征在于，通过电刷歧管来进行极性变换。

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