电磁力矩电机及其控制方法技术

电磁力矩电机及其控制方法，属于电机技术领域。转子包括至少一组环形排列的中心永磁体（2），定子包括至少一组环形排列的第一电磁铁（1）和一组环形排列的第二电磁铁（3），第一电磁铁（1）和第二电磁铁（3）分别位于中心永磁体（2）的轴向两端，第一电磁铁（1）和第二电磁铁（3）交错设置，依次循序改变第一电磁铁（1）和第二电磁铁（3）的极性，推动转子旋转，在第一电磁铁与相邻的中心永磁体重合时，第二电磁铁与中心永磁体是交错的，所以第二电磁铁会推动中心永磁体旋转，而且第二电磁铁施加给中心永磁体的吸合力大于此时第一电磁铁施加给中心永磁体的排斥力，进而推动转子高速旋转。

【技术实现步骤摘要】

，属于电机

技术介绍
有的力矩电机定子和转子轴向相对，通过改变电磁体极性的方式来推动转子旋转实现电机的旋转，通过试验证实这种电机可行，但在实际应用转化的过程中，这种电机的转速很难达到要求，经过不断试验和推理，专利技术人发现，永磁体与电磁体在距离很近时，如果两者的磁力不匹配，极性相同却会发生相吸的现象，如果两个定子的每对电磁体都是同轴的，所有的电磁铁与转子的中心永磁体在电磁体将要换向时都发生相吸，而且永磁体常常是即受到横向拉力，又受到轴向排斥力，导致电机内耗大而无法高速旋转；而且这种结构会造成力的分散，当转子的中心永磁体转动到两个电磁铁之间时受力很小，速度放慢，甚至在负载增加的情况下，如爬坡，可能会发生因惯性不足发生反转的危险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种力矩大，节能、工作可靠的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:该电磁力矩电机，包括转子和定子，转子连接有相位检测机构，所述转子包括至少一组环形排列的中心永磁体，定子包括至少一组环形排列的第一电磁铁和一组环形排列的第二电磁铁，第一电磁铁和第二电磁铁分别位于中心永磁体的轴向两端，相邻中心永磁体的极性相反设置，第一电磁铁和第二电磁铁交错设置。优选的，所述第二电磁铁在环向上位于相邻两个第一电磁铁的正中间。优选的，所述第二电磁铁的两侧与相邻两个第一电磁铁的侧边相切。优选的，所述第一电磁铁或第二电磁铁在定子环向上的宽度小于等于50mm。也可以称为第一电磁铁或第二电磁铁在定子环向上的弧长小于等于50mm，可以保证定子中的电磁铁密集排列，可以推动转子稳定、高速旋转。优选的，所述第一电磁铁、第二电磁铁和中心永磁体的磁力中心线所在的环形同轴且直径相同。优选的，所述转子还包括外永磁体，外永磁体设置在第一电磁铁和/或第二电磁铁相对中心永磁体的另一端。通过外永磁体充分利用定子中电磁体相对中心永磁体外端的磁力，提尚电能利用率。优选的，所述外永磁体包括第一外永磁体和第二外永磁体，第一外永磁体设置在第一电磁铁相对中心永磁体的另一端，第二外永磁体设置在第二电磁铁相对中心永磁体的另一端。优选的，所述第一外永磁体、第二外永磁体、第一电磁铁和第二电磁铁截面面积相同，第一外永磁体、第二外永磁体与中心永磁体的数量均相同，第一外永磁体、第二外永磁体与中心永磁体—相对的设置。以上所述的电磁力矩电机的控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 相位利用检测机构检测转子的相位； 第一电磁铁与中心永磁体相位重合时，第一电磁铁与对应的中心永磁体相对端部的极性相同，第二电磁铁与转子旋转反方向上相邻的中心永磁体相对端部的极性相反，第一电磁铁和第二电磁铁推动转子旋转；转子旋转至中心永磁体与对应的第二电磁铁相位重合时，第二电磁铁上的线圈电流换向，第一电磁铁上的线圈电流方向保持不变，第一电磁铁与转子旋转反方向上相邻的中心永磁体相对端部的极性相反，第二电磁铁与对应的中心永磁体相对端部的极性相同，第一电磁铁和第二电磁铁继续推动转子旋转，依次循序改变第一电磁铁和第二电磁铁上线圈的电流方向。优选的，所述第一电磁铁或第二电磁铁的磁通量与中心永磁体磁通量的差值小于等于300高斯。专利技术人经过试验证实，永磁体与电磁铁磁通量的差值大于300高斯时，近距离接触时，极性相同会发生相吸的情况，通过设置电磁铁线圈电流或者电磁铁截面来使第一电磁铁和第二电磁铁产生的磁通量与中心永磁体产生的磁通量相匹配，可以防止中心永磁体转动到与第一电磁铁同轴时发生相吸的现象，从而保证转子的稳定旋转。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是: 1、第一电磁铁和第二电磁铁轴向交错设置，在第一电磁铁与相邻的中心永磁体重合时，产生推动转子旋转的排斥力或吸合力为零，甚至会对转子产生旋转方向相反的作用力，此时由于第二电磁铁与中心永磁体也是交错的，所以第二电磁铁会推动中心永磁体旋转，而且第二电磁铁施加给中心永磁体的力大于此时第一电磁铁施加给中心永磁体的力，进而推动转子高速旋转，避免了此时转子由于惯性不足导致停转的现象。2、第二电磁铁在环向上位于相邻两个第一电磁铁的正中间，保证转子受力均衡，稳定旋转。3、第二电磁铁的两侧与相邻两个第一电磁铁的侧边相切，第一电磁铁和第二电磁铁在环向上密集排列，可以使转子的永磁体受力均匀，转子不需要再依赖惯性克服在永磁体与电磁铁都处在轴向相对时驱动力很小甚至手反向力的问题。4、转子还包括外永磁体，通过外永磁体充分利用定子中电磁体相对中心永磁体外端的磁力，提尚电能利用率。【附图说明】图1为该电磁力矩电机实施例1的结构示意图。图2为该电磁力矩电机实施例2的结构示意图。图3为该电磁力矩电机实施例3的结构示意图。 图4为该电磁力矩电机实施例2的结构示意图。图5为相位检测机构的结构示意图。图6~图12为电磁力矩电机的控制方法的时序图。其中:1、第一电磁铁2、中心永磁体3、第二电磁铁4、转子轴5、定子固定盘6、转子固定盘7、第一外永磁体8、第二外永磁体9、霍尔传感器10、磁感单元。【具体实施方式】下面结合附图1~12对本专利技术做进一步说明。参照图1，该电磁力矩电机，包括转子和定子，转子连接有相位检测机构，转子包括至少一组环形排列的中心永磁体2，定子包括至少一组环形排列的第一电磁铁I和一组环形排列的第二电磁铁3，第一电磁铁I和第二电磁铁3分别位于中心永磁体2的轴向两端，中心永磁体2的数量为偶数，相邻中心永磁体2的极性相反设置，第一电磁铁I和第二电磁铁3轴向交错设置，在第一电磁铁I与对应中心永磁体2处于同一相位时，为使转子旋转，需要使第一电磁铁I与中心永磁体2相对的端部极性相同，从而排斥中心永磁体2，但由于
技术介绍
所说的问题，第一电磁铁I与中心永磁体2反而会相吸，本申请由于第一电磁铁I和第二电磁铁3轴向交错设置，第二电磁铁3此时与旋转反方向上相邻的中心永磁体2极性相反，产生吸力，从而推动转子旋转，避免了此时转子由于惯性不足导致停转的现象。下面结合具体实施例，对本申请做进一步的说明。实施例1 参照图1，假设第一电磁铁I有N个，第二电磁铁3和中心永磁体2均是N个，则第一电磁铁I与第二电磁铁3都是在中心永磁体2旋转360/N度时换向，且第一电磁铁I与第二电磁铁3换向相位相差360/2N度。在本实施例中第一电磁铁1、第二电磁铁3和中心永磁体2都是六个。本实施例提供一种较佳的技术方案，第二电磁铁3在环向上位于相邻两个第一电磁铁I的正中间，在第一电磁铁I与对应中心永磁体2相位完全重合时，需要通过第二电磁铁3推动中心永磁体2克服第一电磁铁I的吸力，将第二电磁铁3设置在环向上位于相邻两个第一电磁铁I的正中间，中心永磁体2受力平衡，可以保证转子的稳定转动。更进一步的，第二电磁铁3的两侧与相邻两个第一电磁铁I的侧边相切，本专利技术人经过试验，在永磁体与电磁铁的侧边相切时，力是最大的，将第二电磁铁3的两侧设计为与相邻两个第一电磁铁I的侧边相切，永磁体受到驱动其旋转的力是最密集的，电机的力矩就可以非常大，所以第一电磁铁I与第二电磁铁3在环向上排布的越密集，越能够很好的克服电磁铁与中心永磁体2距离接近时(小于5mm)极性相同却相吸的现象，但是当第一电磁铁I与第二电磁铁3在环向上发生交错时，第一电磁铁I与第二电磁铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁力矩电机，包括转子和定子，转子连接有相位检测机构，其特征在于：所述转子包括至少一组环形排列的中心永磁体（2），定子包括至少一组环形排列的第一电磁铁（1）和一组环形排列的第二电磁铁（3），第一电磁铁（1）和第二电磁铁（3）分别位于中心永磁体（2）的轴向两端，相邻中心永磁体（2）的极性相反设置，第一电磁铁（1）和第二电磁铁（3）交错设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晓青，
申请(专利权)人：蔡晓青，
类型：发明
国别省市：山东;37