一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，该电动机定子包括N个“励磁凸极对”，转子包括M个“永磁凸极对”，N为大于等于2的自然数，M为大于等于2的偶数，M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，断电情况下，“励磁凸极对”与“永磁凸极对”形成闭合磁回路，即使电动机处于自锁状态。为使电动机能正常启动，本发明专利技术采取了定子上个别“励磁凸极对”或转子上个别“永磁凸极对”的“径向非对称”结构设计，即让处于k种自锁状态下的电动机，总有一个定子“励磁凸极对”凸极与一个转子“永磁凸极对”凸极存在相对错位偏移，从而保证电动机能以确定的旋转方向启动。本发明专利技术电动机失电状态下自锁力极强，激励控制方法简单可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关磁阻电动机
，尤其为一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机。
技术介绍
现有的双凸极开关磁阻电动机的转子凸极通常采用铁芯材料制成，当定子励磁线圈无激励电流时，转子凸极与定子凸极之间即不存在任何作用力，此时若要制动，只能借助于外部装置的作用力，如制动装置的摩擦片作用于运动物体表面所产生的摩擦制动力，此制动方式，既消耗摩擦材料，同时也浪费电能量。同时存在安全隐患。目前,在电动机实际应用中，有一类电动机需要频繁启动和制动，如电梯曳引电动机、汽车驱动电动机、吊机、卷扬电动机等，这类电动机通常具有以下要求(1)能频繁地启动和制动(2)可靠性高(3)运行平稳噪声低。开关磁阻电动机具有低速大扭矩和优良的操控性和运转平稳性。若能实现开关磁阻电动机的转子永磁凸极与定子励磁凸极之间较强的静态磁作用力，就能形成一种带自锁机构的开关磁阻电动机，使电动机制动就不再需要附加庞大的制动装置。
技术实现思路
本专利技术目的是设计出一种带有失电自锁功能的开关磁阻电动机，同时该电动机启动电流小，扭矩大、平稳性好、控制性好。为实现上述目的，本专利技术的基本技术思路是在开关磁阻电动机的定子上设置有若干“励磁凸极对”，这些“励磁凸极对”结构相互独立、磁路相互隔离，在转子上设置有若干“永磁凸极对”。如附图I所示，“励磁凸极对”采用励磁线圈和铁芯材料构成，“永磁凸极对”则是由铁芯材料104和永磁材料103、107组合构成，每个“励磁凸极对”有两个凸极102、108，每个“永磁凸极对”也有两个凸极103、107。每个“励磁凸极对”和每个“永磁凸极对”的两个凸极均沿电动机转动轴105轴向设置，且使得定子“励磁凸极对”的两个凸极与转子“永磁凸极对”的两个凸极在电动机轴向的位置完全相同，即定子“励磁凸极对”前方凸极108 一定是与转子“永磁凸极对”前方凸极107正对，正对的凸极之间存在极小的磁路气隙，同样，定子“励磁凸极对”后方凸极102 —定是与转子“永磁凸极对”后方凸极103正对，正对的凸极之间存在极小的磁路气隙。此结构开关磁阻电动机的转动原理是，当转子“永磁凸极对”作圆周运动位于两个定子“励磁凸极对”之间时，位于运动方向前方的定子“励磁凸极对”与运动的“永磁凸极对” “凸极”之间因磁极性相异而对其有磁吸引力，位于运动方向后方的“励磁凸极对”则因磁极性相同而对其则有排斥力，电动机激励控制电源通过改变激励电流方向来控制“励磁凸极对”的磁极性，实时形成磁吸引力或磁排斥力。当转子“永磁凸极对”的凸极与定子“励磁凸极对”的凸极正对时，(如附图I所示)，该定子“励磁凸极对”的激励电流即改变方向，进而使该定子“励磁凸极对”磁极性改变，该“励磁凸极对”从之前吸引其正下方的“永磁凸极对”，使其靠拢，改变成排斥其正下方的“永磁凸极对”，使其离开，电动机激励控制电源实时改变定子各“励磁凸极对”激励电流方向，以使转子上各“永磁凸极对”始终处在被旋转运动方向前、后定子“励磁凸极对” “前拉后推”的作功状态。此结构电动机在停止或突然断电的情况下，转子上“永磁凸极对”会按“最小磁路原理”对临近的、已经失去激励电流控制的定子“励磁凸极对”产生磁吸引力矩，这样，轴向设置的定子“励磁凸极对”两个凸极与轴向设置的转子“永磁凸极对”两个凸极会趋向于正对(如附图I所示)，就能在定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”之间形成闭合的磁回路，该闭合磁回路呈轴向环绕，由于轴向闭合磁回路较短，定子上“励磁凸极对”与转子“永磁凸极对”之间均能产生强大的磁吸合力，从而能有效制动该电动机转子继续旋转，电动机转子被紧紧锁住，实现电动机停电或断电时的自锁功能。但是，本专利技术电动机失电自锁与通电启动成为了一对矛盾，当电动机所有定子“励磁凸极对”都严格正对转子“永磁凸极对”，此状态电动机所获得自锁力最强，但当电动机再次启动时，即向定子“励磁凸极对”励磁线圈输入激励电流时，由于定子上各“励磁凸极对” 电磁功能完全等效，所以会造成该电动机再次启动转动方向无法确定的问题。为解决这个问题，本专利技术通过牺牲一小部分自锁力而换来电动机良好的启动特性和电动机旋转方向的可调节性。本专利技术的基本思路是在该电动机结构设计中，采取了定子上个别“励磁凸极对”或转子上个别“永磁凸极对”的“径向非对称”结构设计，即让处于自锁状态下的电动机，总有一个定子“励磁凸极对”和一个转子“永磁凸极对”不是处在像附图I所示那样的严格正对的位置，“励磁凸极对”凸极与“永磁凸极对”凸极存在相对偏移。为准确描述和说明本专利技术定子“励磁凸极对”或转子“永磁凸极对” “径向非对称”结构特点，现引入①“凸极径向中心线”和②“凸极直径连线”的定义，同时引入相邻③“凸极径向中心线”之间圆心角和相邻④“凸极直径连线”之间圆心角的定义。附图2为附图I的局部剖视，在附图2中，线O1P是定子“励磁凸极对”凸极108和转子“永磁凸极对”凸极107的“凸极径向中心线”，由于凸极正对，所以两条“凸极径向中心线”重合了，同样，线O2Q是定子“励磁凸极对”凸极102和转子“永磁凸极对”凸极103的“凸极径向中心线”，由于凸极正对，所以两条“凸极径向中心线”重合了，又由于“励磁凸极对”的两个凸极和“永磁凸极对”的两个凸极都是轴向设置，所以线O1P和线O2Q从轴向看也是重合的，故我们可以仅对其中一条“凸极径向中心线”进行讨论和分析即可。下面再以传统外转子双凸极开关磁阻电动机的结构(参见附图3)做为对照，标示出“凸极径向中心线”及相邻“凸极径向中心线”之间圆心角，同时标示弓I出“凸极直径连线”及相邻“凸极直径连线”之间圆心角。“凸极径向中心线”定义为从电动机转动轴轴心线出发，穿过定子励磁凸极或转子永磁凸极圆弧段中心点的射线。在附图3中，线OE是定子励磁凸极B2的“凸极径向中心线”，线OF是定子励磁凸极BI的“凸极径向中心线”，线OG是转子永磁凸极7的“凸极径向中心线”，线OH是转子永磁凸极3的“凸极径向中心线”，线OI是转子永磁凸极I和定子励磁凸极Al “凸极径向中心线”重合线，线OJ是转子永磁凸极5和定子励磁凸极A2 “凸极径向中心线”重合线，Z IOF是相邻定子励磁凸极的凸极径向中心线的60度圆心角，Z HOL是相邻转子励磁凸极的凸极径向中心线的45度圆心角。“凸极直径连线”定义为以电动机转动轴轴心线为对称轴，径向对称分布在轴线两侧的两个定子励磁凸极或转子永磁凸极之间的连线，该连线即为穿过轴线的直径线，该直径连线与轴线两侧定子励磁凸极“凸极径向中心线”相重合，同理，该直径连线与轴线两侧转子永磁凸极“凸极径向中心线”也相重合，附图3中，线KL是“永磁凸极对8”和“永磁凸极对4”的直径连线，线EF是“励磁凸极对B2”和“励磁凸极对BI”的直径连线，线IJ即是“永磁凸极对I”和“永磁凸极对5”的直径连线，同时也是“励磁凸极对Al”和“励磁凸极对A2”的直径连线，两条直径连线重合，且直径连线与各凸极径向中心线也重合。本专利技术采用定子“励磁凸极对”和转子“永磁凸极对”取代附图3中的定子励磁凸极和转子永磁凸极，由于“励磁凸极对”相互之间磁隔离，独立电激励，所以“励磁凸极对”个数和“永磁凸极对”个数就突破了传统双凸极开关磁阻电动机定子凸极个数与转子凸极个数固定的比例限制，同时，本专利技术通过定子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有失电自锁功能的开关磁阻电动机，其构成包括有外转子、定子和激励控制电源，其特征在于：所述定子由N个“励磁凸极对”和定子座构成，N为大于等于2的自然数，N个“励磁凸极对”以电动机转动轴轴线为对称轴，径向对称设置于定子座的外围，所述的径向对称设置即相邻“励磁凸极对”的“凸极径向中心线”之间的圆心角度相等，均为360/N度，且定子座上的每个“励磁凸极对”之间彼此呈独立和磁隔离状态，每个“励磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，所述外转子由M个“永磁凸极对”和外旋转壳体构成，M为大于等于2的偶数，转子上“永磁凸极对”个数与定子上“励磁凸极对”个数满足关系式M＝kN，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，每个“永磁凸极对”的两个磁凸极沿转动轴轴向设置，并与定子励磁凸极对轴向严格对正留有气隙，且转子上任意相邻两个“永磁凸极对”凸极的磁极性相异，M个“永磁凸极对”中，有k个“永磁凸极对”“凸极径向中心线”与其相邻“永磁凸极对”“凸极径向中心线”之间圆心角大于或小于360/M度，即该圆心角为[(360/M)+α]度或[(360/M)？α]，存在着启动偏差角α度，或者有2k个“永磁凸极对”构成的k条直径连线与其它相邻“永磁凸极对”直径连线之间圆心角大于或小于360/M度，即为[(360/M)+α]度或[(360/M)？α]度，存在启动偏差角α度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴珊珊，司雷明，朱石柱，应展烽，
申请(专利权)人：戴珊珊，
类型：发明
国别省市：