專利名稱：永磁電機隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法及其永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法及其永磁電機。
公知，電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置。為了在電機內(nèi)建立進行機電能量轉(zhuǎn)換所必需的氣隙磁場，可以有兩種方法一種是在電機繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場，稱為電勵磁電機(例如普通的直流電機和同步電機)；另一種是由永磁體來產(chǎn)生勵磁磁場，稱為永磁電機。與電勵磁電機相比，由于永磁材料的固有特性，它經(jīng)過充磁以后，不再需要外加能量就能在其周圍空間建立磁場。這既可簡化電機結(jié)構(gòu)，又可節(jié)約能量。因此，永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高等顯著優(yōu)點，從而應用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。又公知，永磁電機在電能向機械能轉(zhuǎn)換過程(在下文中稱為電動過程)隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值是為了隨機進行運動控制，而在機械能向電能轉(zhuǎn)換過程(在下文中稱為發(fā)電過程)隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值是為了進行隨機發(fā)電量調(diào)控?，F(xiàn)有永磁電機均由電樞、永磁體和電控部分等部件構(gòu)成，在制成后其電樞(所述電樞包括電樞鐵心和電樞繞組)和永磁體的工作位置相對固定；也就是說，其勵磁不能改變。因而，現(xiàn)有永磁電機在電動過程中隨機進行運動控制時，只能借助電控部分的電力電子器件(例如MOSFET、IGBT等)和微機控制技術(shù)進行電樞調(diào)控；由于電控部分用于隨機運動控制的電力電子器件價格昂貴、能耗大和容易損毀，導致控制成本和維護成本相當高?，F(xiàn)有永磁電機在發(fā)電過程中，由于電控部分難以從外部調(diào)節(jié)輸出電壓和功率因數(shù)，因而難以進行隨機發(fā)電量調(diào)控，從而限制了它的應用范圍。
本發(fā)明的任務是提供一種在永磁電機電動過程或發(fā)電過程中均能隨機調(diào)控其機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法及一種能隨機進行發(fā)電量調(diào)控和運動控制且控制成本和維護成本低廉的永磁電機。
為了達成上述任務，本發(fā)明的方法是在永磁電機中，借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置、調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來隨機調(diào)控該永磁電機機電能量轉(zhuǎn)換的量值。此外，為了提高電能效益，在永磁電機隨機進行發(fā)電量調(diào)控時，借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置、調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來隨機調(diào)控該永磁電機的發(fā)電量值；在永磁電機隨機進行運動控制時，除借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置來調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值外，還同時調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分的電能量值。
本發(fā)明的永磁電機采用上述方法來隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換的量值，其結(jié)構(gòu)特征在于它由用于進行機電能量轉(zhuǎn)換的電樞、永磁體和用于驅(qū)動調(diào)控電樞或永磁體位移量值及調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分電能量值的驅(qū)動控制裝置等構(gòu)成。其電樞或永磁體是可以平行于電機轉(zhuǎn)軸中軸線整體移動的，電樞可以為一個、也可以由兩個或兩個以上的分電樞(每個分電樞均有獨立的電樞鐵心和電樞繞組)組成；其驅(qū)動控制裝置由用于驅(qū)動電樞或永磁體位移的驅(qū)動裝置和用于調(diào)控電樞或永磁體所處工作位置及調(diào)控參與機電能量轉(zhuǎn)換工作電樞或分電樞電能量值的控制器構(gòu)成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下進步1、由于本發(fā)明的方法能令永磁電機進行隨機發(fā)電量調(diào)控(這一點是現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)的)，因此，它能夠大大拓寬永磁電機的應用范圍。
2、由于本發(fā)明的永磁電機能隨機進行發(fā)電量調(diào)控和運動控制且進行隨機運動控制時只需借助相對簡單的驅(qū)動和控制元件(而現(xiàn)有永磁電機進行隨機運動控制需借助價格昂貴、能耗大和容易損毀的電力電子器件)。因此，它不但拓寬了永磁電機的應用范圍，還降低了進行隨機運動控制的控制成本和維護成本。
下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明進一步詳細說明

圖1為本發(fā)明一種永磁電機結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明又一種永磁電機結(jié)構(gòu)示意圖。
在依據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，該永磁電機為一種能隨機進行發(fā)電量調(diào)控和運動控制且控制成本和維護成本較低廉的電動汽車驅(qū)動電機，它在驅(qū)動汽車時能隨機進行運動控制，在中止電動狀況時能進入發(fā)電狀況隨機進行發(fā)電量調(diào)控，利用汽車車輪的慣性扭矩或再生制動發(fā)電來給該汽車的動力電池充電。該永磁電機的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。在圖1中1是轉(zhuǎn)軸、1-1是轉(zhuǎn)軸上供轉(zhuǎn)子軸向滑動的限位凹槽、1-2是風扇、1-3是軸承、2是可以在轉(zhuǎn)軸上軸向滑動的轉(zhuǎn)子、2-1是轉(zhuǎn)子上用以給電樞提供勵磁的永磁體、3是分電樞、3-1是分電樞的鐵心、3-2是分電樞的繞組、4-1是用于調(diào)控永磁體所處工作位置和調(diào)控參與機電能量轉(zhuǎn)換工作分電樞電能量值的控制器、4-2是在控制器的控制下提供驅(qū)動力矩的伺服電機、4-3和4-4都是驅(qū)動力傳遞齒輪(齒輪4-3和4-4之間為螺紋連接，4-3在伺服電機驅(qū)動下只能繞中軸線轉(zhuǎn)動而4-4被4-3驅(qū)動且受限位桿4-6約束，只能軸向移動并借助推力軸承4-5撥動轉(zhuǎn)子軸向位移)、5是電機殼體。
從圖1可見，該電機由用于進行機電能量轉(zhuǎn)換的電樞(它由兩個分電樞組成)、永磁體和用于驅(qū)動、調(diào)控永磁體位移量值及調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分電能量值的驅(qū)動控制裝置(由元件4-1至4-6組成)等構(gòu)成，永磁體固定在轉(zhuǎn)子上，它隨著轉(zhuǎn)子可以沿圖示箭頭方向受控地平行于轉(zhuǎn)軸中軸線整體移動，從而變動其與電樞相互間的作用位置；也就是說，變動了其參與機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值。該電機的工作機理為在隨機進行發(fā)電量調(diào)控時，借助移動永磁體、調(diào)控其隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來達成任務。在進行隨機運動控制時，除借助移動永磁體、調(diào)控其隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值外，還同時調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分(即圖示與永磁體相對的電樞部分)的電能量值。
在依據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例中，該永磁電機為一種飛輪電池(從工作原理而言，飛輪電池是一種特型旋轉(zhuǎn)磁極式永磁電機)。該飛輪電池的結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，它由在真空殼體1內(nèi)借助磁軸承2-2磁懸浮運轉(zhuǎn)的飛輪2(即轉(zhuǎn)子)、電樞3(即定子)和用于驅(qū)動電樞并調(diào)控其所處工作位置的驅(qū)動控制裝置4等構(gòu)成。永磁體2-1固定在轉(zhuǎn)子上，電樞在驅(qū)動控制裝置的驅(qū)動和控制下可受控地按圖示箭頭方向整體位移。當從外部電源向該電池充電(即電池處于電動過程)時，驅(qū)動控制裝置令電樞由圖示的A位置段逐漸移至B位置段，驅(qū)使飛輪旋轉(zhuǎn)貯存了機械能，這是進行隨機運動控制。當該電池處于發(fā)電過程，將旋轉(zhuǎn)飛輪貯存的機械能轉(zhuǎn)換為電能向外界輸出時，驅(qū)動控制裝置令電樞在圖示的A、B位置段間隨機位移(或在電池處于貯能期時將電樞移至A位置段，令電樞中止與旋轉(zhuǎn)永磁體繼續(xù)進行能量轉(zhuǎn)換，避免電池的無功能量損耗)，這是進行隨機發(fā)電量調(diào)控。由于該飛輪電池能隨機進行發(fā)電量調(diào)控，因此，有效地解決了現(xiàn)有飛輪電池貯電期短和無法調(diào)控輸出電量的難題，為飛輪電池走向?qū)嶋H應用鋪平了道路。
盡管本說明書已對本發(fā)明進行了解釋，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到在不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實質(zhì)及保護范圍內(nèi)，可以對本說明書所述技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)與細節(jié)之處作出各種各樣的變化。
權(quán)利要求
1.一種永磁電機隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法，其特征在于在永磁電機中，借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置、調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來隨機調(diào)控該永磁電機機電能量轉(zhuǎn)換的量值。
2.一種永磁電機隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法，其特征在于在永磁電機隨機進行發(fā)電量調(diào)控時，借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置、調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來隨機調(diào)控該永磁電機的發(fā)電量值；在永磁電機隨機進行運動控制時，除借助移動電樞或永磁體并調(diào)節(jié)其所處工作位置來調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值外，還同時調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分的電能量值。
3.一種永磁電機，其特征在于該永磁電機采用權(quán)利要求2所述的方法來隨機調(diào)控機電能量轉(zhuǎn)換的量值，它由用于進行機電能量轉(zhuǎn)換的電樞、永磁體和用于驅(qū)動、調(diào)控電樞或永磁體位移量值及調(diào)控電樞參與機電能量轉(zhuǎn)換工作部分電能量值的驅(qū)動控制裝置等構(gòu)成；其電樞或永磁體是可以平行于電機轉(zhuǎn)軸中軸線整體移動的，電樞可以為一個、也可以由兩個或兩個以上的分電樞組成；其驅(qū)動控制裝置由用于驅(qū)動電樞或永磁體位移的驅(qū)動裝置和用于調(diào)控電樞或永磁體所處工作位置及調(diào)控參與機電能量轉(zhuǎn)換工作電樞或分電樞電能量值的控制器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在永磁電機電動過程或發(fā)電過程中均能隨機調(diào)控其機電能量轉(zhuǎn)換量值的方法及一種能隨機進行發(fā)電量調(diào)控和運動控制且控制成本和維護成本低廉的永磁電機。該方法借助調(diào)控隨機參予機電能量轉(zhuǎn)換工作的勵磁磁強量值來進行機電能量轉(zhuǎn)換量值調(diào)控,該永磁電機由可以移動的電樞、永磁體和用于驅(qū)動調(diào)控電樞或永磁體位移量值及電樞參與能量轉(zhuǎn)換工作部分電能量值的驅(qū)動控制裝置等構(gòu)成。本發(fā)明能夠大大拓寬永磁電機的應用范圍。
文檔編號H02K7/10GK1355588SQ0114263
公開日2002年6月26日 申請日期2001年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月13日
發(fā)明者嚴密, 唐蔭溥, 唐濟民 申請人:嚴密, 唐蔭溥