CN206402076U - 高效外转子式永磁电机 - Google Patents
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Abstract
高效外转子式永磁电机，铁芯套结在非磁性心轴；电磁线圈绕制在铁芯的齿形成电磁极；心轴固定在机座；在铁芯的外圆沿径向对称设置两个启动电磁体。转子构成：转筒内圆套结在导磁筒的外圆，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间联结在导磁筒的内圆，永磁体沿直径方向充磁，且相邻的永磁体的磁极的极性沿内圆相异，左端盖和右端盖分别与转筒和导磁筒左端面、右端面联接；或者，由转筒、导磁体、非磁性绝缘体及有若干永磁体组成的多个聚磁磁极的转子，此转子内圆呈现N极和S极交替分布。转子装在定子外，转子与定子通过轴承联系。转子的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在定子。定子的电磁线圈、启动电磁铁、传感器均与控制器连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机，特别是一种高效外转子式永磁电机。
背景技术
现有永磁电机有比传统的电机效率高、损耗小、体积小等优点。但现有永磁电机中的永磁体主要用来励磁，永磁体能的利用率很低。所以永磁电机节能效果并不显著。如何充分提高永磁能的利用率，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外转子式永磁电机，目的是充分有效地利用永磁能，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。定子构成：铁芯沿圆周均布有若干齿，铁芯套结在非磁性心轴；电磁线圈绕制在铁芯的齿形成电磁极，电磁极的端面沿径向；非磁性心轴固定在机座；在铁芯的外圆沿径向对称设置两个启动电磁体。转子构成：转筒内圆套结在导磁筒的外圆，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间联结在导磁筒的内圆，永磁体沿直径方向充磁，且相邻的永磁体的磁极的极性沿内圆相异，左端盖和右端盖分别与转筒和导磁筒左端面、右端面联接；或者，由转筒、导磁体、非磁性绝缘体及有若干永磁体组成的多个聚磁磁极的转子，此转子内圆呈现N极和S极交替分布。转子装在定子外，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系。转子的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在定子。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线圈的磁极的位置信号，然后给定子各组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线圈的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，使转子获得转矩。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。
假设将所述高效外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，所述高效外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。所以本实用新型节能也比永磁电机显著。
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力，效率极高，节能；
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中转子又转过一角度后的位置示意图；
图5为本实用新型的转子的另一种结构示意图。
下面结合具体实施例进一步对本实用新型详细说明。
具体实施方式
实施例1：
如图1图2示。定子组成：机座1与非磁性心轴5的左端部、右端部联接；铁芯10沿圆周均布有若干齿10-1，铁芯10套结在非磁性心轴5中部大外圆；电磁线圈3绕制在铁芯10的齿10-1形成电磁极；在铁芯10的外圆沿径向对称设置一号启动电磁体20和二号启动电磁体21；左轴承内圈4装在非磁性心轴5的左部，右轴承内圈13装在非磁性心轴5的右部。转子构成：转筒7内圆套结在导磁筒9的外圆，非磁性绝缘体19与永磁体8沿圆周交替相间联结在导磁筒9的内圆，永磁体8沿直径方向充磁，且相邻的永磁体8磁极的极性沿内圆相异；左轴承外圈6安装在左端盖2中部，右轴承外圈11安装在右端盖12中部，左端盖2和右端盖12分别与转筒7和导磁筒9的左端面、右端面联接。所述转子装在所述定子外，转子和定子之间有间隙。转子与定子通过所述轴承的内外圈联系。
在右端盖12的外端面同轴心联接传感器的转盘14，传感器的传感头15固定于非磁性心轴5的右部，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3的引线18与控制器17连接；传感器的传感头15用导线16与控制器17连接；一号启动电磁体20、二号启动电磁体21均与控制器17连接；控制器17外接电源。
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，永磁体8正对着电磁极。若要启动，通过控制器17先给启动电磁体20和启动电磁体21通电磁化，以与转子永磁体8发生磁力作用，使转子转过一角度(如图3示)，永磁体8与电磁极的端面错开后，控制器17使启动电磁体20和启动电磁体21断电。并且控制器17给电磁线圈3通正方向电流，使电磁极对转子永磁体8产生电磁推拉力矩，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3的时间常数大一些)时给电磁线圈3断电，断电后这微小时间内，由于自感效应，电磁线圈3的极性维持不变如图3示。当转子以惯性反时针转动到永磁体8刚与电磁极错开时，如图4所示位置，控制器17给电磁线圈3再通反方向电流，使电磁极的极性变成如图4示，那么，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17何时给电磁线圈3通何方向的电流？控制器17何时给电磁线圈3断电？由控制器17根据辨识传感器的传感器传来的转子位置信号实施。控制器17还可控制线圈3中的电流的大小以改变转子的输出功率。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3通电启动运转。所述高效外转子式永磁电机启动后，转子的转动方向由控制器17控制线圈3中的电流方向决定。
实施例2：
如图5示，为本实用新型转子的另一种结构：圆筒22内圆联接导磁圆筒27；在导磁圆筒27内圆联接永磁环，所述永磁环用若干片沿径向极***替充磁的瓦片形永磁片24拼接组成，或者用一整圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极***替充磁制成；若干瓦块形永磁块23和若干瓦块形导磁体26均匀交替相间联结在所述永磁环内圆，永磁块23沿圆周方向充磁，而且相邻的永磁块23同极性相对，该极性与所述永磁环上该处的极性相同；非磁性绝缘体块25填结在永磁块23和导磁体26形成的凹槽。
Claims (3)
1.高效外转子式永磁电机，其特征是：
由定子、转子、轴承、控制器及传感器构成；定子构成：铁芯沿圆周均布有若干齿，铁芯套结在非磁性心轴；电磁线圈绕制在铁芯的齿形成电磁极，电磁极的端面沿径向；非磁性心轴固定在机座；在铁芯的外圆沿径向对称设置两个启动电磁体；转子构成：转筒内圆套结在导磁筒的外圆，非磁性绝缘体与永磁体沿圆周交替相间联结在导磁筒的内圆，永磁体沿直径方向充磁，且相邻的永磁体的磁极的极性沿内圆相异，左端盖和右端盖分别与转筒和导磁筒左端面、右端面联接；或者，由转筒、导磁体、非磁性绝缘体及有若干永磁体组成的多个聚磁磁极的转子，此转子内圆呈现N极和S极交替分布；转子装在定子外，二者同轴，二者不接触，转子与定子通过轴承联系；转子的一端联接传感器的转动部件，传感器的静止部件联接在定子；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线圈的磁极的位置信号，然后给定子各组电磁线圈间隔交替通不同方向的电流。
2.根据权利要求1所述高效外转子式永磁电机，其特征是：
在右端盖(12)的外端面同轴心联接传感器的转盘(14)，传感器的传感头(15)固定于非磁性心轴(5)的右部，传感器是光电型的或霍尔型的或电磁型的；电磁线圈(3)的引线(18)与控制器(17)连接；传感器的传感头(15)用导线(16)与控制器(17)连接；一号启动电磁体(20)、二号启动电磁体(21)均与控制器(17)连接；控制器(17)外接电源。
3.根据权利要求1所述高效外转子式永磁电机，其特征是：
本实用新型转子的另一种结构：圆筒(22)内圆联接导磁圆筒(27)；在导磁圆筒(27)内圆联接永磁环，所述永磁环用若干片沿径向极***替充磁的瓦片形永磁片(24)拼接组成，或者用一整圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极***替充磁制成；若干瓦块形永磁块(23)和若干瓦块形导磁体(26)均匀交替相间联结在所述永磁环内圆，永磁块(23)沿圆周方向充磁，而且相邻的永磁块(23)同极性相对，该极性与所述永磁环上该处的极性相同。
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| CN115139099A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-10-04 | 广东恒翔电器有限公司 | 铁芯齿间绝缘体一次装配装置 |
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