CN206353729U - 高效内转子式永磁电机 - Google Patents
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Abstract
高效内转子式永磁电机，其特征是：由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成。定子铁芯沿圆周均匀排布若干齿，每个齿的侧外周缠绕一组电磁线圈，电磁线圈和齿的端面朝向定子中心，一组电磁线圈和一个齿形成一个电磁极；定子铁芯外圆与定子机壳的内圆联接；定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、导磁体、非磁性绝缘体及若干永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子；转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系；转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子上；定子的电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源。工作时，充分利用永磁力，所以节能、高效。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机，特别是一种高效内转子式永磁电机。
背景技术
现有的永磁电机有比传统的电机效率高、损耗小、体积小等优点，但其中的永磁体主要用来励磁，永磁能的利用率很低。如何充分提高永磁力的利用率，是现代科技的重大课题。
发明内容
本实用新型设计一种高效内转子式永磁电机，目的是充分有效地利用永磁力，从而提供一种能耗小且环保的动力源。
本实用新型按下述技术方案实现。
本实用新型由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成。定子铁芯沿圆周均匀排布若干齿，每个齿的侧外周缠绕一组电磁线圈，电磁线圈和齿的端面朝向定子中心，一组电磁线圈和一个齿形成一个电磁极；定子铁芯外圆与定子机壳的内圆联接；定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、导磁体、非磁性绝缘体及若干永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子。转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系。转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子上。定子的电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源。控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子电磁极的位置信号，然后给定子各电磁线圈间隔交替通不同方向的电流，则转子因其永磁极受到定子电磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而向外输出功率。
初看，本实用新型与永磁无刷电动机一样，然而，二者实质上不同。永磁无刷电动机，每个电脉冲过程，定子线圈上有一相或两相通电，产生一个合电磁极，转子上仅与此电磁极相邻近的永磁极发生磁力作用，转子获得转矩。可其它相不能同时通电而闲置，与其邻近的转子永磁极也随着闲置。而本实用新型电机，每个电脉冲过程，定子的所有电磁极和转子的所有永磁极都产生磁力作用，共同驱转转子。显然，本实用新型，永磁能利用率很高，所以比永磁无刷电动机效率高许多。
假设将所述高效内转子式永磁电机中的转子用纯软铁做成有若干齿的转子代替，那么它的工作原理与开关磁阻电机很相似，不计损耗，开关磁阻电机输出能量等于输入的电能，并不节能。而本实用新型使转子永磁极同时获得定子一个电磁极吸引力矩和定子另一个电磁极的斥力矩，而且引力矩或斥力矩均由电磁场与永磁场共同提供；开关磁阻电机仅是定子齿的电磁力吸引其转子的软铁齿，而且这个引力仅由电磁场提供。本实用新型定子的电磁极与转子永磁极之间作用力大小与在它们之间间隙中的磁感应强度的平方成正比，而此磁感应强度值是电磁极和永磁极磁感应强度的叠加值，若保持此值不变，提高永磁极在所述间隙中的磁感应强度值，等量地减小电磁极在所述间隙中的磁感应强度值，能减少所需电力。所以，所述高效内转子式永磁电机比开关磁阻电机节能明显。
还应该指出，本实用新型的结构和工作原理与永磁电机(详细了解可参考有关资料)有实质上的不同，永磁电机利用定子的旋转电磁场与含有永磁体的转子磁场相互作用驱动转子，是基于电磁感应原理，而本实用新型基于电磁体与永磁体之间的引力和斥力。永磁电机定子电磁力与转子永磁力对其转子产生的转矩不如本实用新型的大，原因是这种定子电磁力仅对转子产生引力矩，而本实用新型转子永磁极同时受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩。所以所述高效内转子式永磁电机比现有的永磁电机效率更高。
本实用新型有益的效果是：
1、本实用新型充分利用永磁体的磁能，所以耗电很少，损耗小，效率极高，节能，因而运行费用很低；
2、本实用新型，不产生有害气体，噪音小，发热较少。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为本实用新型启动过程转子转过一角度后的位置示意图；
图4为图3中转子转到其磁极与定子电磁磁极正对时的示意图；
图5为本实用新型转子的另一种结构示意图；
图6为本实用新型转子的另一种结构示意图；
图7为本实用新型转子的另一种结构示意图。
下面结合具体实施方式进一步对本实用新型详细说明。
具体实施方式
如图1图2示。定子组成：机座1与非磁性圆形机壳7外圆联结，铁芯8外圆与机壳7的内圆联结，定子铁芯8沿圆周均匀排布若干齿，电磁线圈21绕制在铁芯8齿的侧外周，电磁线圈21的磁极正端面和铁芯8齿的端面朝向机壳7的中心，一组电磁线圈21和一个齿形成一个电磁极；在铁芯8内壁沿径向对称设置的一号启动电磁体23和二号启动电磁体24；左轴承外圈6装在左端盖2中部，右轴承外圈9装在右端盖10中部，左端盖2、右端盖10分别与机壳7的左端面、右端面联接。转子组成：花键形导磁体20固套在一号转轴5外，沿垂直于轴线方向充磁的一号永磁体18有若干个，每个一号永磁体18对应置于导磁体20的一个凸起面，一号永磁体18与电磁线圈21的磁极正端面相对的极的极性沿圆周交替分布，一号导磁体19挡住一号永磁体18，一号非磁性绝缘体22填入花键形导磁体20、一号永磁体18、一号导磁体19形成的凹槽，左非磁性端板3和右非磁性端板17夹住并联接一号导磁体19、一号永磁体18、一号非磁性绝缘体22、花键形导磁体20的端面，左轴承内圈4、右轴承内圈11分别套在一号转轴5左部、右部；所述转子装在所述定子内，电磁线圈21的磁极正端面离开所述转子外圆一间隙，转子与定子通过所述轴承的内外圈联系。
在一号转轴5的一端联接传感器的转盘12，传感器的传感头13用支板16固定于右端盖10，传感器是光电型的或霍尔型的或电磁型的或其它形式的；电磁线圈21的引线21-1与控制器15连接，传感器的传感头13用导线14与控制器15连接，一号启动电磁体23、二号启动电磁体24均与控制器15连接；控制器15外接电源。一号转轴5的另一端可安装动力输出轮。控制器15用现代硬软件技术易制作。
图2为图1的A-A剖面图，也是转子一种停止状态示意图。如图2示，当转子在此停止位置，而且一号永磁体18正对着电磁线圈21的端面。若要启动，通过控制器15先给启动电磁体23和启动电磁体24通电磁化，以与转子一号永磁体18发生磁力作用，使转子转过一角度(如图3示)，一号永磁体18与b齿的端面错开后，控制器15使启动电磁体23和启动电磁体24断电。然后，控制器15给电磁线圈21通正方向电流，依次使b齿的端面为N极、c齿的端面为S极、d齿的端面为N极、e齿的端面为S极，那么，转子每一个磁极受到与它邻近的电磁极的端部电磁推拉力矩，使转子反时针旋转，转到图4所示位置以前微小时间(此时间值比电磁线圈21的时间常数大一些)时给电磁线圈21断电，断电后这微小时间内，由于自感效应，齿b、c、d、e端的极性维持不变如图3示。当转子以惯性反时针转到图4所示位置时，控制器15给电磁线圈21再通反方向电，使齿b、c、d、e端的极性变成如图4示，电磁推拉力矩继续使转子反时针旋转。以上过程重复循环，转子将不断向外输出功率。至于控制器15何时给电磁线圈21通何方向的电流？控制器15何时给电磁线圈21断电？控制器15根据辨识传感器的传感头13传来的转子位置信号实施。控制器15还可控制线圈21中的电流的大小以改变一号转轴5的输出功率。如果转子停止在除图2所示的其它位置，可直接给电磁线圈21通电启动运转。所述高效内转子式永磁电机启动后，转子的转动方向由控制器15控制线圈21中的电流方向决定。
如图5示，为本实用新型转子的另一种结构：一号导磁圆筒25套接在二号转轴30外圆；永磁环29套接在一号导磁圆筒25外圆，永磁环29用若干块沿径向极性交替充磁的永磁块拼成，或者用一整圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极性交替充磁制成；若干二号永磁体27和若干二号导磁体26均匀交替相间联接在永磁环29外圆，二号永磁体27沿圆周方向充磁，而且相邻的二号永磁体27同极性相对，该极性与永磁环29上该处的极性相同；二号非磁性绝缘体28填结在二号永磁体27和二号导磁体26形成的凹槽。
如图6示，为本实用新型转子的另一种结构：二号导磁圆筒34套接在三号转轴32外圆；若干三号永磁体31和若干三号非磁性绝缘体33均匀交替相间联接在二号导磁圆筒34外圆，三号永磁体31为瓦片状且沿径向充磁，而且相邻的三号永磁体31外弧面的极性相反；三号导磁体35填结在三号永磁体31和三号非磁性绝缘体33形成的凹槽。
如图7示，本实用新型转子的另一种结构为：非磁性绝缘圆筒37套接在四号转轴38外圆；若干四号永磁体40和若干四号导磁体36均匀交替相间联接在非磁性绝缘圆筒37外圆，四号永磁体40沿圆周方向充磁，而且相邻的四号永磁体40同极性相对；四号非磁性绝缘体39填结在四号永磁体40和四号导磁体36形成的凹槽。
Claims (5)
1.高效内转子式永磁电机，其特征是：由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成；定子铁芯沿圆周均匀排布若干齿，每个齿的侧外周缠绕一组电磁线圈，电磁线圈和齿的端面朝向定子中心，一组电磁线圈和一个齿形成一个电磁极；定子铁芯外圆与定子机壳的内圆联接；定子上还设置两个启动电磁铁；由转轴、导磁体、非磁性绝缘体及若干永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子；转子装在定子内，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系；转子轴的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在所述定子上；定子的电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接，控制器外接电源；控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子电磁极的位置信号，然后给定子各电磁线圈间隔交替通不同方向的电流。
2.根据权利要求1所述高效内转子式永磁电机，其特征是：定子组成：机座(1)与非磁性圆机壳(7)外圆联结，铁芯(8)外圆与机壳(7)的内圆联结，定子铁芯(8)沿圆周均匀排布若干齿，电磁线圈(21)绕制在铁芯(8)齿的侧外周，电磁线圈(21)的磁极正端面和铁芯(8)齿的端面朝向机壳(7)的中心，一组电磁线圈(21)和一个齿形成一个电磁极；在铁芯(8)内壁沿径向对称设置的一号启动电磁体(23)和二号启动电磁体(24)；左轴承外圈(6)装在左端盖(2)中部、右轴承外圈(9)装在右端盖(10)中部，左端盖(2)、右端盖(10)分别与机壳(7)的左端面、右端面联接；转子组成：花键形导磁体(20)固套在一号转轴(5)外，沿垂直于轴线方向充磁的一号永磁体(18)有若干个，每个一号永磁体(18)对应置于导磁体(20)的一个凸起面，一号永磁体(18)与电磁线圈(21)的磁极正端面相对的极的极性沿圆周交替分布，一号导磁体(19)挡住一号永磁体(18)，一号非磁性绝缘体(22)填入花键形导磁体(20)、一号永磁体(18)、一号导磁体(19)形成的凹槽，左非磁性端板(3)和右非磁性端板(17)夹住并联接一号导磁体(19)、一号永磁体(18)、一号非磁性绝缘体(22)、花键形导磁体(20)的端面，左轴承内圈(4)、右轴承内圈(11)分别套在一号转轴(5)左部、右部；所述转子装在所述定子内，电磁线圈(21)的磁极正端面离开所述转子外圆一间隙，转子与定子通过所述轴承的内外圈联系；
在一号转轴(5)的一端联接传感器的转盘(12)，传感器的传感头(13)用支板(16)固定于右端盖(10)，传感器是光电型的或霍尔型的或电磁型的；电磁线圈(21)的引线(21-1)与控制器(15)连接，传感器的传感头(13)用导线(14)与控制器(15)连接，一号小启动电磁体(23)、二号小启动电磁体(24)均与控制器(15)连接；控制器(15)外接电源。
3.根据权利要求1所述高效内转子式永磁电机，其特征是：转子的另一种结构为：一号导磁圆筒(25)套接在二号转轴(30)外圆；永磁环(29)套接在一号导磁圆筒(25)外圆，永磁环(29)用若干块沿径向极性交替充磁的永磁块拼成，或者用一整圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极性交替充磁制成；若干二号永磁体(27)和若干二号导磁体(26)均匀交替相间联接在永磁环(29)外圆，二号永磁体(27)沿圆周方向充磁，而且相邻的二号永磁体(27)同极性相对，该极性与永磁环(29)上该处的极性相同；二号非磁性绝缘体(28)填结在二号永磁体(27)和二号导磁体(26)形成的凹槽。
4.根据权利要求1所述高效内转子式永磁电机，其特征是：转子的另一种结构为：二号导磁圆筒(34)套接在三号转轴(32)外圆；若干三号永磁体(31)和若干三号非磁性绝缘体(33)均匀交替相间联接在二号导磁圆筒(34)外圆，三号永磁体(31)为瓦片状且沿径向充磁，而且相邻的三号永磁体(31)外弧面的极性相反；三号导磁体(35)填结在三号永磁体(31)和三号非磁性绝缘体(33)形成的凹槽。
5.根据权利要求1所述高效内转子式永磁电机，其特征是：转子的另一种结构为：非磁性绝缘圆筒(37)套接在四号转轴(38)外圆；若干四号永磁体(40)和若干四号导磁体(36)均匀交替相间联接在非磁性绝缘圆筒(37)外圆，四号永磁体(40)沿圆周方向充磁，而且相邻的四号永磁体(40)同极性相对；四号非磁性绝缘体(39)填结在四号永磁体(40)和四号导磁体(36)形成的凹槽。
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