CN216649354U - 一种采用双定子高输出功率的新型电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机领域，具体公开了一种采用双定子高输出功率的新型电机包括如下具体步骤：S1：通过电路的电子开关H桥，配合采用A、B两相绕包线分别绕线在两组定子铁芯上，并在两相绕包线中点位置进行连接方法；S2：通过传感器检测转子磁钢S极和N极旋转角度位置；S3：通过电子开关控制器接收到位置传感器的信号，控制每组绕线的通电电流方向和通电时间，使其两组定子产生同时和交替做功率输出的方法；S4：再配合转子磁钢输出在转子表面的S极和N极，做出同极相斥异极相吸原理做功率输出，使电机转子旋转起来。在输出功率性能上更加高效。

Description

一种采用双定子高输出功率的新型电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体为一种采用双定子高输出功率的新型电机。适用于永磁电机系列的内转子电机、外转子电机、盘式电机等。

背景技术

随着电机驱动和电机原理的不断的创新发展。永磁电机已经普遍服务于智能装备市场，因其较好的性能表现，在各领域均取得了较好的口碑。为了更好的服务于市场，更高性能的电机输出功率原理一直是市场追求的发展方向。

发明内容

针对现有电机技术，本实用新型提供一种采用双定子高输出功率的新型电机。主要通过控制器控制电路上的电子开关H桥，配合采用A、B两组绕包线分别绕线在两组定子铁芯上，使其两组定子铁芯产生同时和交替做功率输出的方法。原理是将电机定子整体分成两个组，一组定子铁芯为A相绕线，另一组定子铁芯为B相绕线，并在A相绕线长度的中点和B相绕线长度的中点位置进行连接，每组绕线两端均加有独立的电子开关，再通过电子开关控制器接收到霍尔传感器检测转子磁钢的S极和N极旋转角度位置信号，进而控制电子开关的开闭，分别独立控制每组绕线的通电电流方向及通电时间，使输出的每组绕包线定子铁芯上的S极和N极发生输出功率转换和通电时间控制。再配合转子对应磁钢(强磁、磁瓦)的S极和N极。做出同极相斥，异极相吸原理，做功率输出，使电机转子旋转起来。在输出功率上更加优异。

本实用新型的技术方案是：本实用新型提供一种采用双定子高输出功率的新型电机，包括由第一组定子铁芯和第二组定子铁芯组成的一个整体定子和转子磁钢，所述第一组定子铁芯绕组包括A相绕包线，所述第二组定子铁芯绕组包括B相绕包线；

还包括电机控制器，2个霍尔传感器；

所述电机控制器包括电源、电子开关控制器和两组电子开关H桥，所述两组电子开关H桥分别为第一组电子开关H桥、第二组电子开关H桥；

每组电子开关H桥包括四个电子开关，四个电子开关分别为第一电子开关、第二电子开关；所述第一电子开关和第二电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第三电子开关和第四电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第一电子开关和第二电子开关的中间连接节点为第一连接节点，所述第三电子开关和第四电子开关的中间连接节点为第二连接节点；

优选的，每组电子开关H桥还包括电容，电容两端分别连接电源正负极。实现旁路、去藕、滤波和储能。

所述A相绕组的头端和尾端分别连接第一组电子开关H桥的第一连接节点和第二连接节点；

所述B相绕组的头端和尾端分别连接第二组电子开关H桥的第一连接节点和第二连接节点；所述电子开关控制器根据接受到的两个霍尔传感器信号控制每组电子开关H桥的电子开关的开闭，进而控制电机每阻绕线的电流方向的开启和关闭。

进一步的，所述两组定子铁芯为相同的定子；第一组定子铁芯的一个定子中线与第二组定子铁芯的两个相邻定子之间定子槽中线重合位置固定成为一个整体定子。

进一步的，A相绕包线、B相绕包线为相同的绕包线，两组绕包线长度的电阻值一致。

进一步的，A相绕包线绕线在第一组定子铁芯上，B相绕包线绕线在第二组定子铁芯上，通过绕线方法不同使其每组绕线后定子铁芯上的相邻两个定子分别做S极和N极功率输出。

进一步的，A相绕包线长度的中点位置和B相绕包线长度的中点位置进行连接。

进一步的，所述转子磁钢数量为12个。

进一步的，所述每组定子铁芯槽的数量为12个。

进一步的，所述霍尔传感器包括两个，第一霍尔传感器安装在与第一组定子铁芯的两个相邻定子之间定子槽中线重合位置，并能够有效检测到转子S极和N极旋转角度位置；第二霍尔传感器安装在与第二组定子铁芯的两个相邻定子之间定子槽中线重合位置，并能够有效检测到转子S极和N极旋转角度位置；

本实用新型的有益效果是：相比较于传统的永磁电机采用旋转磁场功率输出方式。本电机的优点是采用A、B两组绕包线分别绕线在两组定子铁芯上，通过绕线方法不同使其每组绕线后定子铁芯上的相邻两个定子分别做S极和N极功率输出，并在两组绕包线的中点位置进行连接线连接(降低涡流发热问题)，通过传感器检测转子磁钢S极和N极旋转角度位置，通过电子开关控制器接收到的霍尔传感器的位置信号来控制电子开关的开闭，分别独立控制每组绕线的通电电流方向和通电时间，使输出的每组绕包线定子铁芯上的S极和N极发生输出功率转换和通电时间控制，使其两组定子铁芯产生同时和交替做功率输出的方法。再配合转子磁钢输出在转子表面的S极和N极。做出同极相斥异极相吸原理做功率输出，使电机转子旋转起来。在输出功率上更加高效。

现有永磁电机技术中。电机转子磁钢(或磁钢输出到转子表面S极和N极数量总数)和定子铁芯槽的数量均是不同，本电机采用定子铁芯槽的数量和转子磁钢(或磁钢输出到转子表面S极和N极总数量)数量相同配置方案，使每组绕线定子铁芯上所有相邻定子S极和N极输出与转子磁钢(或磁钢输出到转子表面S极和N极)同时做功率输出。在配合电子开关控制器控制调整两组定子铁芯同时和交替输出功率的时间比例，输出扭距等性能上变得会更加优异。

本电机原理，需要通过编程等软件通过电机控制器的电子开关控制器，控制各电子开关的开闭，让电机在运行时做到加减速，正反转等操作。

附图说明

图1为实施例中转子第一位置图；

图2为实施例中转子旋转至第二位置图；

图3为实施例中转子旋转至第三位置图；

图4为实施例中转子旋转至第四位置图；

图5为实施例中转子旋转至第五位置图；

图6为实施例中转子旋转至第六位置图；

图7为实施例中转子旋转至第七位置图；

图8为实施例中转子旋转至第八位置图；

图9外转子电机的两组定子铁芯安装角度和霍尔传感器的安装示意图；

图10内转子电机的两组定子铁芯安装角度和霍尔传感器的安装示意图；

其中：1为电机外壳，2为第一霍尔传感器，21为第二霍尔传感器，3为转子磁钢，4为第一组定子铁芯，41为第二组定子铁芯，5为A相绕包线，51为B相绕包线,6为两组相线连接线，EQ为均分，DC+为直流电正极，DC-为直流电负极，VCC为直流低压信号+(高低电平电压根据电子元器件要求)，GND为信号公用地端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

本实施案例提供一种采用双定子高输出功率的新型电机，适用于内转子电机、外转子电机、盘式电机等。主要通过电机控制器的电子开关H桥，配合采用A、B两组绕包线分别绕线在两组定子铁芯上，并在两组绕线中点位置进行连接，使其两组绕线定子铁芯同时和交替做功率输出的方法。原理是将A相绕包线绕线在第一组定子铁芯上，B相绕包线绕线在第二组定子铁芯上，通过绕线方法不同使其每组绕线后定子铁芯上的相邻两个定子分别做S极和N极功率输出；并在A相绕线长度的中点和B相绕线长度的中点位置进行连接。电机A相绕包线和B相绕包线，每组绕包线两端均加有独立的电子开关，通过霍尔传感器检测转子磁钢的S极和N极旋转角度位置信号，再通过电子开关控制器控制电子开关的开闭，分别独立控制每组绕线的通电电流方向及通电时间控制，使输出的每组绕包线定子铁芯上的S极和N极发生输出功率转换和通电时间控制。再配合转子对应磁钢(强磁、磁瓦)的S极和N极。做出同极相斥，异极相吸原理做功率输出，使电机转子旋转起来。

电机要求(结构特征)：

如图1所示，分为A1至A2，B1至B2两组绕线。要求第一组绕包线5和第二组绕包线51为相同绕包线，长度的电阻值一致。并在两组绕包线的中点位置进行连接线6连接(降低产生涡流发热问题)。每一组上定子铁芯通过绕包线绕线方法不同使为相邻的两个定子分别做S极和N极输出。

如图9和图10所示，所示第一组定子铁芯中线和第二组定子铁芯槽中线重合位置，将两组定子铁芯固定成为一个整体定子。

如图9和图10所示，第一组定子铁芯4和和二组定子铁芯41为相同的定子，根据电机大小、扭距和转速的需要，定子铁芯槽的数量选择为偶数(2、4、6、8、10…)。

如图9和图10所示，转子磁钢3(强磁、磁瓦)输出到转子表面S极和N极数量总数与定子铁芯槽的数量一致。

如图9和图10所示，定子铁芯槽的数量为12个，转子磁钢(强磁、磁瓦)输出到转子表面S极和N极数量总数是12个。

本实施例中如图1所示，定子铁芯槽的数量为12个，转子磁钢(强磁、磁瓦)输出到转子表面S极和N极数量总数是12个。电机中还包括电机控制器，电机控制器中的集成电路主要包括电子开关控制器、电源和二组电子开关H桥，所述二组电子开关H桥分别为第一组电子开关H桥、第二组电子开关H桥；

每组电子开关H桥包括四个电子开关，四个电子开关分别为第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关；所述第一电子开关和第二电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第三电子开关和第四电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第一电子开关和第二电子开关的中间连接节点为第一连接节点，所述第三电子开关和第四电子开关的中间连接节点为第二连接节点。

优选的，每组电子开关H桥还包括电容，电容两端分别连接电源正负极。实现旁路、去藕、滤波和储能。

所述A相绕组的头端连接第一组电子开关H桥的第一连接节点，所述A相绕组的尾端连接第一组电子开关H桥的第二连接节点；其中，第一组电子开关H桥中包含电子开关K1，K2，K3，K4。

所述B相绕组的头端连接第二组电子开关H桥的第一连接节点，所述B相绕组的尾端连接第二组电子开关H桥的第二连接节点。其中，第二组电子开关H桥中包含电子开关K5，K6，K7，K8。

电机控制器还包括2个用于检测转子磁钢S极和N极位置的霍尔传感器和根据霍尔传感器的位置信号控制电子开关的电子开关控制器。

霍尔传感器和定子铁芯的位置关系：

如图9或图10所示，第一霍尔传感器2(本实施例中采用霍尔传感器)安装在与第一组定子铁芯4的两个相邻定子之间定子铁芯槽中线重合位置，并能够有效检测到转子S极和N极旋转角度位置；第二霍尔传感器21安装在与第二组定子铁芯41的两个相邻定子之间定子槽中线重合位置，并能够有效检测到转子S极和N极旋转角度位置。

具体详细方案说明：

如图1所示，转子磁钢S极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生VCC信号， (K1，K4)组电子开关闭合，(K2，K3)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4如图1(视图一)所示做S极和N极输出。同时转子磁钢S极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生VCC信号，(K5，K8)组电子开关闭合，(K6，K7)组电子开关断开。B1、B2绕阻定子铁芯41如图1(视图二)所示做S极和N极输出。转子整体逆时针旋转。

如图2所示，当转子旋转在图1至图3之间，转子磁钢S极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生VCC信号，同时转子磁钢S极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生VCC信号(同图1所示霍尔信号无变化)。(K1，K4)组电子开关闭合，(K2， K3)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4如图2(视图一)所示做S极和N极输出。电子开关控制器通过延时关闭电子开关时间值(原理是电子控制器接收到第一霍尔传感器2位置发生VCC信号，第二霍尔传感器21发生VCC信号，根据电机需要输出的转速和扭距等功率要求，通过软件编辑设置延时关闭时间值)，断开电子开关(K5，K6，K7，K8)，B1、B2绕阻定子铁芯41如图2(视图二)所示无功率输出。转子整体逆时针旋转。

如图3所示，转子磁钢S极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生VCC信号，(K1，K4)组电子开关闭合，(K2，K3)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4如图 3(视图一)所示做S极和N极输出。同时转子磁钢N极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生GND信号，(K6，K7)组电子开关闭合，(K5，K8)组电子开关断开。B1、 B2绕阻定子铁芯41如图3(视图二)所示做N极和S极输出。转子整体逆时针旋转。

如图4所示，当转子旋转在图3至图5之间，转子磁钢S极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生VCC信号，同时转子磁钢N极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生GND信号(同图3所示霍尔信号无变化)。电子开关控制器通过延时关闭电子开关时间值(原理是电子控制器接收到第一霍尔传感器2位置发生VCC信号，第二霍尔传感器21发生GND信号，根据电机需要输出的转速和扭距等功率要求，通过软件编辑设置延时关闭时间值)，断开电子开关(K1，K2，K3，K4)，A1、A2绕阻定子铁芯4如图4(视图一)所示无功率输出。(K6，K7)组电子开关闭合，(K5，K8)组电子开关断开。B1、B2绕阻定子铁芯41如图4(视图二)所示做N极和S极输出。转子整体逆时针旋转。

如图5所示，转子磁钢N极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生GND信号，(K2，K3)组电子开关闭合，(K1，K4)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4 如图5(视图一)所示做N极和S极输出。同时转子磁钢N极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生GND信号，(K6，K7)组电子开关闭合，(K5，K8)组电子开关断开。 B1、B2绕阻定子铁芯41如图5(视图二)所示做N极和S极输出。转子整体逆时针旋转。

如图6所示，当转子旋转在图5至图7之间，转子磁钢N极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生GND信号，同时转子磁钢N极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生GND信号(同图5所示霍尔信号无变化)。(K2，K3)组电子开关闭合， (K1，K4)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4如图6(视图一)所示做N极和S极输出。电子开关控制器通过延时关闭电子开关时间值(原理是电子控制器接收到第一霍尔传感器2位置发生GND信号，第二霍尔传感器21发生GND信号，根据电机需要输出的转速和扭距等功率要求，通过软件编辑设置延时关闭时间值)，断开电子开关(K5，K6，K7，K8)组电子开关断开。B1、B2绕阻定子铁芯41如图6(视图二)所示无功率输出。转子整体逆时针旋转。

如图7所示，转子磁钢N极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生GND信号，(K2，K3)组电子开关闭合，(K1，K4)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯4 如图7(视图一)所示做N极和S极输出。同时转子磁钢S极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生VCC信号，(K5，K8)组电子开关闭合，(K6，K7)组电子开关断开。 B1、B2绕阻定子铁芯41如图7(视图二)所示做S极和N极输出。转子整体逆时针旋转。

如图8所示，当转子旋转在图7至图1之间，转子磁钢N极在第一霍尔传感器2位置，第一霍尔传感器2位置发生GND信号，同时转子磁钢S极在第二霍尔传感器21位置，第二霍尔传感器21发生VCC信号(同图7所示霍尔信号无变化)。电子开关控制器通过延时关闭电子开关时间值(原理是电子控制器接收到第一霍尔传感器2位置发生GND信号，第二霍尔传感器21发生VCC信号，根据电机需要输出的转速和扭距等功率要求，通过软件编辑设置延时关闭时间值)，断开电子开关(K1，K2，K3，K4)组电子开关断开。A1、A2绕阻定子铁芯 4如图8(视图一)所示无功率输出。(K5，K8)组电子开关闭合，(K6，K7)组电子开关断开。 B1、B2绕阻定子铁芯41如图8(视图二)所示做S极和N极输出。转子整体逆时针旋转。

转子逆时针旋转至图1位置，重复图1-图8动作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于，包括设置在电机外壳(1)内的转子磁钢(3)、第一组定子铁芯(4)和第二组定子铁芯(41)；所述第一组定子铁芯(4)上缠绕有A相绕包线(5)，所述第二组定子铁芯(41)上缠绕有B相绕包线(51)；所述A相绕包线长度的中点位置和B相绕包线长度的中点位置进行连接线(6)连接；还包括电机控制器以及内部所布设的集成电路和用于检测转子磁钢(3)S极和N极旋转位置角度的霍尔传感器；

所述电机控制器包括电源、电子开关控制器和两组电子开关H桥，所述两组电子开关H桥分别为第一组电子开关H桥和第二组电子开关H桥；

每组电子开关H桥包括四个电子开关，四个电子开关分别为第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关；所述第一电子开关和第二电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第三电子开关和第四电子开关串联后一端连接电源正极，另一端连接电源负极；所述第一电子开关和第二电子开关的中间连接节点为第一连接节点，所述第三电子开关和第四电子开关的中间连接节点为第二连接节点；

所述A相绕组的头端和尾端分别连接第一组电子开关H桥的第一连接节点和第二连接节点；

所述B相绕组的头端和尾端分别连接第二组电子开关H桥的第一连接节点和第二连接节点；

所述电子开关控制器根据接受到的两个霍尔传感器信号控制每组电子开关H桥的电子开关的开闭，进而控制电机每阻绕线的电流方向的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：所述的第一组定子铁芯(4)和第二组定子铁芯(41)为相同的定子，第一组定子铁芯(4)的一个定子铁芯中心线和第二组定子铁芯(41)相邻两个定子铁芯的定子槽中心线重合位置固定成为一个整体定子。

3.据权利要求1所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：A相绕包线(5)绕线在第一组定子铁芯(4)上，B相绕包线(51)绕线在第二组定子铁芯(41)上，通过绕线方法不同使其每组绕线后定子上的相邻两个定子分别做S极和N极功率输出。

4.根据权利要求1或3所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：A相绕包线、B相绕包线为相同的绕包线，两组绕包线长度的电阻值相同。

5.根据权利要求1所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：所述定子铁芯(4)(41)槽的数量和转子磁钢(3)输出在转子表面均匀分布的S极和N极总数量一致。

6.根据权利要求1或2所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：所述定子铁芯(4)(41)槽的数量为12个，转子磁钢数量为12个。

7.根据权利要求1所述的一种采用双定子高输出功率的新型电机，其特征在于：所述霍尔传感器包括两个，第一霍尔传感器(2)安装在与第一组定子铁芯(4)的两个相邻定子铁芯之间定子槽中线重合并能够有效检测到转子磁钢(3)N极和S极旋转角度位置；第二霍尔传感器(21)安装在与第二组定子铁芯(41)的两个相邻定子之间定子槽中线重合并能够有效检测到转子磁钢(3)N极和S极旋转角度位置。

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