开关磁阻电动机制造技术

一种开关磁阻电动机，其特征是具有２Ｐ极的定子和２Ｐ极的转子，且定子每极有４齿，嵌有相距９０度电角度的两相４槽同心绕组；转子每极可有１齿、３齿、或５齿，以不同的步距配合定子磁场工作；两相绕组由以转子位置信息控制的两相电流换向器提供换向电流，以产生旋转的步进磁场，驱动转子工作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及开关磁阻电动机。
技术介绍
本专利技术从本质上讲，是对单相交流电动机的技术改进和功能扩展。本专利技术启蒙于对一种简单的单向交流电机的研究，该电机是一种4极16槽使用单层绕组的单向交流电容运转电机，图一是该电机的单层绕组的展开图，图2是该电机定子和绕组轴向剖面图。从图中可以看出，该电机有2相绕组，每相4极，每极4槽，励磁3个定子齿；2相线圈之间，线圈中心线错开90度电角度的距离，且相邻线圈有一公共的励磁齿。经研究发现，这种结构的两相绕组，在脉冲电流的控制下，有产生步进旋转磁场的能力。表1是该2相绕组的4个电源端点的在两相换向电流的控制下在定子齿中产生的磁动势的变化情况。(其中1、3，2、4分别为两相绕组的两个端点。端点值为+，表示接电源正极，为-表示接负极，0表示与电源断开)表1 从表一中可以看出，经过主绕组，主绕组+副绕组合成，副绕组轮流换向励磁8次之后，定子齿磁势以3齿为一组，以—齿的步距完成了一周的循环变化，从而形成了一个完整的步进的旋转磁场，与磁阻电动机的运行磁场相似。但，我的试验证明，这种磁场还不能直接用于磁阻电动机的运行。其原因在于，如表一中所示的那样，在单相绕组励磁时，所励磁的3齿磁势是相同的，不能保证让转子完整的步进一步，使转子运行不稳定，必须加以改进。本专利技术的技术改造也就从这里开始。在研究了单相电机的各种绕组之后发现，使用4槽同心绕组，能有效解决单绕组励磁时，3齿磁势相等的问题，该4槽同心绕组的内圈与外圈匝数比以1∶2为宜，它能保证励磁后，中间齿磁势比两边齿磁势高出二分之一左右，形成中心主磁极。假设两边齿磁势为1，则中间齿磁势就可达到1.5。以这两个值代入表1中，就可得到具有波特征的脉冲旋转磁场，如表2所示(表中N以+表示，S以-表示，合成磁势符合加、减的规律)。表2 这种具有波特征的步进旋转磁场，能有效的推动磁阻转子以及励磁转子和永磁转子旋转工作。当然，由于合成磁势要高于单绕阻磁势，会使转子旋转时，有一定的波动。但这种波动可以通过稳定电流的方式加以抑制。有效的稳流方式有线圈自感式稳流器稳流和电子稳流器稳流，这都是一些成熟的稳流技术。本专利技术与申请号为97110671.1的专利技术相似，都有许多变种，如步进电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机、异步电动机等。与97110671.1号专利技术相比，其主要的差别在于本专利技术使用是有2P极的2相4槽同心绕组，并利用两相绕组同时励磁时产生的合成磁场与单相绕组励磁磁场之间的移位特性工作。与97110671.1号专利技术使用的绕组和控制方法相比要简单得多。所使用的2相4线换向电源，在系列产品中具有通用性，有利于批量生产，降低成本。而系列电机的低成本特性，也有利于电机的推广应用。专利技术内密经过以上的技术改进之后，本专利技术就提供了这样一种开关磁阻电动机该电动机具有2P个电磁极的定子，且每个电磁极具有优选的4齿结构，以安放4槽同心结构的励磁绕组，形成隐极结构的定子磁极定子绕组为两相结构，均由相同的4槽同心线圈组成。每极相线圈之间，相距90度电角度，以利于产生表2所列的旋转磁场，驱动电动机转子工作；电动机转子与定子一样具有2P个电磁极，可有多种形式，如磁阻转子，永磁转子，励磁转子等。用于本专利技术的磁阻电动机的磁阻转子也具有2P个电磁极，且每电磁极可为单齿结构，也可为3齿或5齿的多齿结构。不同齿数的转子，可产生不同的转子步距角。如需要更小的步距角，也可象步进电机那样，在定子齿上另开小齿，再寻找合适的转子齿与之相配，以达最佳运行效果。配上不同的转子，就可衍生不同的电动机，从这个角度说，本专利技术实际上就提供了一个使用相同绕组的电机系列。如永磁同步电动机，励磁同步电动机，磁阻电动机，不同步距角的步进电动机等。本专利技术的电动机使用两相电流换向设备向电动机的两相绕组提供换向电流。换向电流的特征应符合表二中4个电源端点的控制需要。以磁场璇转步距为参照，相电流应能在磁场步进3步之后断开1步，然后换向接通，使磁场再步进3步后再断开一步；第二相电流应在第一相电流接通一个步距后接通，以产生合成磁场步进一步，之后第一相电流就断开一个步距时间，使第二相电流的磁场相对步进一步后，第一相电流再换向接通，再次形成合成磁场工作。如此周而复始，使磁场不停的前进。实现这种换向需要结合转子位置信息进行，转子每前进1步，换相电流就应动作一次，转子每前进8步，控制电流就应完成一个循环。控制电流换向的方法，有机械式和电子式两种。应用相同的绕组和控制方法，驱动不同转子以步进的状态工作，是本专利技术的最更本特征。附图说明图一是一种4极16槽单相交流电动机的绕组展开二是上述4极16槽单相交流电动机的定子轴向剖面三是本专利技术改进后的4极16槽电动机的4槽同心绕组的展开图。图中，为1、3为一相绕组的两个端点，2、4为另一向绕组的两个端点；a1、a1’，b1、b1’，c1、c1’，d1、d1’，a2、a2’，b2、b2’，c2、c2’，d2、d2’分别为第一相和第二相中a、b、c、d四个线圈的两个端点。具体实施例方式本专利技术的实施是在4极16槽的单相交流电动机的定子中，换装改进后的励磁绕阻，配上4极单齿磁阻转子和转子位置传感器，以位置信号驱动绕组两端的4只双态继电器工作，为两相绕组提供所需的换向电流，使电动机工作。为使电动机工作平稳，在两相绕组的两端还加装了两只蓄能电容和续流二极管，取得了良好的运行效果。权利要求1，一种开关磁阻电动机，其特征是a)具有2P个电磁极的定子和转子，且每电磁极包含有4个定子齿，1、3或5个转子齿；b)具有2相2P极的相同的定子绕组，该绕组是全节距的4槽同心结构。c)具有机械式或电子式的电流换向设备，以提供2相换向电流，驱动两相定子绕组工作。d)具有转子定位设备，以提供换流设备所需的转子定位信息。2，权利一所述的开关磁组电动机的定子。其特征是有2P个电磁极，每电磁极包含四个定子齿。其中每电磁极均有一个全节距主励磁线圈，和一个全节距辅励磁线圈，且这两个线圈是相同的，二者或单独或共同作用，可在定子齿中产生一个步进磁场。3，权力1所述的开关磁阻电动机的转子，其特征是有2P个电磁极，且每极含有1个，3个或5个转子齿。4，权力1所述的开关磁阻电动机的励磁线圈，该线圈为4槽同心结构，同时为三个定子齿励磁。励磁后可保证内圈齿磁势高于外圈齿磁势，但低于外圈齿磁势的2倍。5，权力1所述的开关磁阻电动机的励磁绕组，其特征是该绕组为两相结构，每相均有2P个相同的，沿定子圆周对称分布的、由权力3所述的励磁线圈并联或串连组成，励磁后，每相磁极均为N、S相间，形成P对极。两相线圈之间，相邻线圈的中心线相距90度电角度，两相绕组交互作用，可产生一个步进的旋转磁场。6，权力1所述的开关磁阻电动机的控制方法。其特征是由两相换向电流驱动权力5所述的两相励磁绕阻，在定子齿中产生步进的旋转磁场，以驱动电动机转子工作。全文摘要一种开关磁阻电动机，其特征是具有2P极的定子和2P极的转子，且定子每极有4齿，嵌有相距90度电角度的两相4槽同心绕组；转子每极可有1齿、3齿、或5齿，以不同的步距配合定子磁场工作；两相绕组由以转子位置信息控制的两相电流换向器提供换向电流，以产生旋转的步进磁场，驱动转子工作。文档编号H02K3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电动机，其特征是：ａ）具有２Ｐ个电磁极的定子和转子，且每电磁极包含有４个定子齿，１、３或５个转子齿；ｂ）具有２相２Ｐ极的相同的定子绕组，该绕组是全节距的４槽同心结构。ｃ）具有机械式或电子式的电流换向设备， 以提供２相换向电流，驱动两相定子绕组工作。ｄ）具有转子定位设备，以提供换流设备所需的转子定位信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志兵，
申请(专利权)人：汪志兵，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]