并列设置多个定子的磁阻式电机制造技术

一种并列设置多个定子的磁阻式电动机，包括，四个设置在转子外周上电角度相等、间距相等的突极、并列设置的ｎ（ｎ＝２、３、４…）个定子，各定子上等间距设置６个１２０度的磁极（位于轴对称位置的两磁极同相），装在磁极上的第１、第２、第３相励磁线圈，用于获得ｎ组位置检测信号（每组信号之间相位依次滞后１２０／ｎ度）的位置检测装置，接在励磁线圈两端的开关器件，反向并联在开关器件与励线线圈的串联电路上的二极管，以及通电控制电路。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可代替目前的直流电机和装有换流器的感应电机作为驱动动力源的电机，特别适用于需要使用非扁平型的、直径很小的、细长型电机的情况。与直流电机相比，磁阻式电机因为磁极很多，直径很难制作得很小，所以还没有实施的先例。磁阻式电机是一种公开的技术。它可以产生很大的驱动转矩，但是由于旋转速度非常小，所以尽管有将一部电机作为负载的直接驱动装置用于带动机器人的手柄的例子，在市场上还没有作为实用商品出售。也有少量用作小型步进式电机使用的磁阻式电机，但还没有开发出更广泛的用途。磁阻式电机和直流电机相比，因磁极数很多，所以难以制造直径很小、又具有很大输出转矩的电动机。以磁阻式三相全波电机为例说明现有技术的磁阻式电动机存在的问题。(1)它的磁极和突极很多，构造复杂，而且励磁线圈有六组。在三相全波的情况下，磁极和励磁线圈至少有12个。而且转子的突极数也很多，至少有14个。因此，问题的关键在于很难构成直径很小的电机。而且，由于旋转1周磁极和突极的能量出入次数增大，存在旋转速度难以升高，铁心损耗增大的弊病。(2)由于励磁线圈蓄积的磁能很大，蓄积时需要一定的时间，致使电流上升延迟而产生减转矩。另外，上述磁能的消失也需要时间，会产生反向转矩。随旋转速度的上升，减转矩和反向转矩也随之增大。因此，存在效率差旋转速度低的问题。本专利技术的目的就是要提供能解决上述问题的磁阻式电机。本专利技术的上述目的是由具有下述结构的磁阻式电动机而达到的。该磁阻式电动机包括两侧装有侧板的外框，设置在两侧板中央部位的轴承，设置在该轴承上、可自由转动的旋转轴，设置在外框内、固定在旋转轴上的由磁性材料构成的转子，四个设置在该转子外圆周上的宽度相等、间距相等的突极，外周部分固定在外框内、并列设置的n(n＝2、3、4…)个定子，以相等的间距设置在各定子的内圆周面上的6个电角度为120度的磁极，它们与突极间只有微小的间隙，且位于轴对称位置的两个磁极是同相的，装在上述磁极上的第1、第2、第3相的励磁线圈，包含多个位置检测元件的位置检测装置，用于获得检测突极位置的n组位置检测信号，其中每一组信号由电角宽度为120度、相互连续的第1、第2、第3相矩形波所组成，各组位置检测信号之间依次滞后120°/n相位，接在各励磁线圈两端的开关器件，反向并联在开关器件与对应励磁线圈的串联电路上的二极管，由n组位置检测信号中的第1、第2、第3位置检测信号依次使几个定子上的第1、第2、第3相励磁线圈两端的开关器件导通，而对励磁线圈进行通电控制的通电控制电路，调整与转子突极相向的定子磁极的相对位置使得由几个定子的磁极与转子的突极所产生的转子转矩依次滞后120°/n的电角度，然后将定子固定在外框上的装置，调整上述位置检测元件的位置使得各相励磁线圈通电时产生的输出转矩为最大值，然后将位置检测元件固定在定子上的装置，为了使用励磁线圈通电的上升沿引起的减转矩和下降沿引起的反向转矩减至最小值，将励磁线圈蓄积的磁能通过反向并联的二极管快速释放以及使磁能快速蓄积的装置。把两个以上的三相半波通电的磁阻型电机并排安装在外框内，这种结构使每个电机的磁极数和突极数变小了。在本专利技术中，磁极宽度是120°电气角，磁极是6个，间距相等，转子的突极数是4个。因此，可以制成直径很小的细长型电机。由几个并列安装的半波电机使输出转矩增大几倍。每个电机的输出转矩相差120°/n的相位，这样在减小脉动的同时，还改善了起动特性。因而可以解决上述第一个问题。通过将励磁线圈蓄积的磁能回授给馈电高压直流电源，可使蓄积的磁能快速释放，从而防止反向转矩的发生。由于用高压馈电可使磁能的蓄积快速完成从而防止了负转矩的发生。或者通过二极管来阻止断电励磁线圈所蓄积的磁能向直流电源的回授、并利用此时产生的较大的电动势，使下一个应通电的励磁线圈的磁能蓄积快速完成，这样，使磁能的释放和蓄积都能快速完成，从而防止了减转矩和反向转矩的发生。因而可以解决上述第二个问题。下面结合附图说明本专利技术。图1是3相半波磁阻式电机构造的说明图;图2是上述电动机转子、磁极、励磁线圈的展开图;图3是从线圈获得位置检测信号的电路图;图4是励磁线圈的通电控制电路图;图5及图6是位置检测信号、励磁电流、输出转矩的时间图;图7是本专利技术装置的总体构造图。现在参照图1及以后各图说明的实施例，各图中同一符号表示同一部件。以后所有的角度均指电角度。图1是本专利技术的3相半波磁阻型电机的转子突极和定子的磁极以及励磁线圈的结构平面图。图1中，1表示转子，突极分别用1a、1b…表示，电角度为120°，分别以360度相位差、等间距地设置。转子1是以众所周知的叠加矽钢片的方法制成的。5为旋转轴。16是定子，磁极是16a、16b、16c、16d、16e、16f，其宽度均为120度，并以等间距配置。突极和磁极的宽度均为120度。突极数是4个，磁极是6个。定子16也用与转1相同的方法制作。图2是图1的3相半波磁阻式电极的展开图。图2是线圈10a、10b、10c是检测突极1a、1b…的位置检测元件。它固定在定子16旁。线圈与突极1a、1b…相对，之间留有很小的空隙。突极1a、1b的宽度，在以180°的宽度、仅角度相同地间隔设置的情况下，在后面叙述。线圈10a、10b、10c保持120度的间隔。线圈是用5mm的线绕100匝所成的空心线圈。图3a表示用于由线圈10a、10b、10c获得位置检测信号的装置。图3a中，线圈10a、10b、10c，电阻15a、15b、15c…15e构成电桥电路，当线圈10a，10b、10c不对着突极1a、1b、…时，可以被调整为平衡状态。因此，由二极管11a、电容12a和二极管11c、电容12c构成的低通滤波器的输出是相等的，运算放大器13的输出处于低电平。图中，7是振荡器，它以1兆赫频率进行振动。当线圈10a正对着1a、1b、…时，由于铁耗(涡流损耗和磁带损耗)，线圈的阻抗减小，电阻抗减小，电阻15a的电压降变大，放大器13a的输出处于高电平。当线圈10b、10c正对着突极1a、1b…的侧面时，电阻15b、15c的电压降变大，通过低通滤波器11b、12b和另一组低通滤波器加至放大器13b、13c的+输入端，使其输出为高电平。放大器13a、13b、13c的输出信号作为位置检测信号，其时序图如图6所示，分别为曲线25a、25b、26a、26b、27a、27b、…。上述三组位置检测信号，按顺序依次滞后120度相位。8是3相Y型直流电机带用的逻辑电路。由接线端子6a、6b…可以得到相差120度的连续位置检测信号。例如，由图6的曲线25a、25b…和26a、26b…的反相输出的与回路，可以得到曲线28a、28b、…的电信号。电路8的接线端6a、6b、…6f的输出分别如图6的时间曲线28a、28b…，29a、29b…，30a、30b…，31a、31b…，32a、32b…，33a、33b…所示。28a、29a和30a成为连续的、相位差为120度的第1、第2、第3相的位置检测信号。曲线31a、33a也同样是连续的120度宽度的第1、第2第3相的位置检测信号。使形状相同的铝板(而不是使正对着线圈10a、10b、10c的转子)同步旋转，即使把线圈10a、10b、10c正对其突出部位，也可得到同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并列设置多个定子的磁组式电动机，其特征在于具有：两侧装有侧板的外框，设置在两侧板中央部位的轴承，设置在该轴承上、可自由转动的旋转轴，设置在外框内、固定在旋转轴上的由磁性材料构成的转子，四个设置在该转子外圆周上的宽度相等、间距相等的突极，外周部分固定在外框内、并列设置的ｎ（ｎ－２、３、４…）个定子，以相等的间距设置在各定子的内圆周面上的６个电角度为１２０度的磁极，它们与突极间只有微小的间隙，且位于轴对称位置的两个磁极是同相的，装在上述磁极上的第１、第２、第３相的励磁线圈，包含多个位置检测元件的位置检测装置，用于获得检测突极位置的ｎ组位置检测信号，其中每一组信号由电角宽度为１２０度、相互连续的第１、第２、第３相矩形波所组成，各组位置检测信号之间依次滞后１２０°／ｎ相位，接在各励磁线圈两端的开关器件，反向并联在开关器件与相应励磁线圈的串联电路上的二极管，由ｎ组位置检测信号中的第１、第２、第３位置检测信号依次使ｎ个定子上的第１、第２、第３相励磁线圈两端的开关器件导通，而对励磁线圈进行通电控制的通电控制电路，调整与转子突极相向的定子磁极的相对位置使得由ｎ个定子的磁极与转子的突极所产生的转子转矩依次滞后１２０°／ｎ的电角度，然后将定子固定在外框上的装置，调整上述位置检测元件的位置使得各相励磁线圈通电时产生的输出转矩为最大值，然后将位置检测元件固定在定子上的装置，为了使用励磁线圈通电的上升沿引起的负转矩和下降沿引起的反向转矩减至最小值，将励磁线圈蓄积的磁能通过反向并联的二极管快速释放以及使磁能快速蓄积的装置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伴五纪，
申请(专利权)人：株式会社精工技研，
类型：发明
国别省市：JP[日本]