專利名稱：同極無刷交替步進直流電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機，特別涉及一種無刷直流脈沖電動機的主磁極，勵磁電流及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，《電機技術(shù)》雜志2001年第3期第21-22頁發(fā)表的《無刷直流電動機運行特性的分析》一文中介紹的二種現(xiàn)有無刷直流電動機的工作原理都是采用異名極性磁極為對應(yīng)主磁極，電磁極繞組必須依靠換向或逆變成交流勵磁變極驅(qū)動的過程，才能維持正常的連續(xù)運轉(zhuǎn)，換向逆變交流勵磁和鐵芯渦流產(chǎn)生的焦耳熱損耗明顯降低了現(xiàn)有電動機的電磁能轉(zhuǎn)換效率。
在現(xiàn)有技術(shù)中《電機技術(shù)》雜志2002年第1期12-14頁發(fā)表的《無刷直流電動機的最佳觸發(fā)位置選擇》一文中介紹了采用光電元件的轉(zhuǎn)子位置檢測器和功率管相結(jié)合代替了有刷直流電動機中的換向器和電刷的功能，同時也指出了應(yīng)用這種無刷直流電動機的最佳換向狀態(tài)，提高了電動機繞組的出力，減輕了現(xiàn)有無刷電動機存在的換向電流對功率管的沖擊問題和在較少相數(shù)的180°通電型方式運轉(zhuǎn)中不可避免地存在“阻力矩”缺陷問題，但沒有從根本上解決這個問題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，《電機技術(shù)》雜志2001年第1期第17-20頁上發(fā)表的《無刷直流電動機的繞組聯(lián)接和相數(shù)選擇》一文中介紹了多相無刷電機，雖然因為相數(shù)越多，越接近有刷直流電動機的換向效果，但電動機的無刷勵磁控制程序也越來越復(fù)雜，控制成本也隨之提高，《電機技術(shù)》雜志2003年第3期第33-36頁上發(fā)表的《永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計》一文中還介紹了充分利用DSP芯片TMS320F240提供的各種控制功能，作為無刷直流電動機的伺服控制系統(tǒng)，但控制程序仍很復(fù)雜，成本仍較高。
在現(xiàn)有技術(shù)中，除了采用晶閘管集成觸發(fā)器作為無刷勵磁電源的控制器外，《電工電能新技術(shù)》雜志2003年第4期第1-5頁發(fā)表的《一種新型雙極性電流源型諧振逆變器的研究》一文提供的一種新型雙極性電流源型諧振逆變器，具有耐大電流輸出功能和零電壓開關(guān)特性的軟開關(guān)先進技術(shù)優(yōu)勢，能顯著減少開關(guān)損耗，為本發(fā)明采用的兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源提供了實用的技術(shù)支持。
在現(xiàn)有技術(shù)中，書號為15034.1389名為《超導(dǎo)電技術(shù)及其應(yīng)用》一書中第182-183頁第8.I超導(dǎo)磁體等的應(yīng)用，又一書號為ISBN7-5616-3029-8/0.213，名為《超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用》一書中第111頁4.7.超導(dǎo)磁體簡介，兩章節(jié)中介紹了超導(dǎo)電磁體與常規(guī)電磁體相比較具有諸多的優(yōu)越性和經(jīng)濟性，其中最突出的一點是，超導(dǎo)電磁體在電磁能轉(zhuǎn)換的過程中無焦耳熱損耗，其電磁轉(zhuǎn)化效率是常規(guī)電磁體的成百上千倍的轉(zhuǎn)化優(yōu)勢大有開發(fā)價值，然而，簡單地采用超導(dǎo)電磁體替換常規(guī)電磁體作為傳統(tǒng)工作原理的異極電動機的主磁極設(shè)計制造超導(dǎo)電動機的理想是不現(xiàn)實的，其中，除了要解決高速轉(zhuǎn)子的冷卻難題外，解決異極電磁繞組的換向交變電流勵磁及渦流損耗產(chǎn)生的焦耳熱對超導(dǎo)電磁體穩(wěn)定性的影響甚至引起失超的危險，也是開發(fā)全超導(dǎo)電動機的又一關(guān)鍵技術(shù)難題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，《科技日報》2001年1月4日頭版頭條刊登了我國西南交通大學(xué)研制的《世界首輛載人“高溫超導(dǎo)磁懸浮試驗車”問世》一文中報導(dǎo)了這種車的底部采用的是3毫米厚車載薄底液氮低溫容器內(nèi)置的超導(dǎo)態(tài)釔鋇銅氧塊材與常溫下釹鐵硼永磁體的外磁場之間在實驗車道中感生的高溫超導(dǎo)磁懸浮力能載乘5人，總懸浮重量為530公斤，凈懸浮高度為23毫米，加速度為1米/秒2，連續(xù)工作時間大于6小時，為本發(fā)明開發(fā)直線移動式車載型半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機中的高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極提供了實用的技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，充分應(yīng)用現(xiàn)有先進技術(shù)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低能耗、低內(nèi)耗、高電磁轉(zhuǎn)換效率，勵磁程序控制簡單，可以由多種同名恒定磁極集合體(1)和得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體(2.1)作為對應(yīng)主磁極，組合在旋轉(zhuǎn)式或直線移動式整機結(jié)構(gòu)中，以一對或一對以上兩組交替斷續(xù)直流電源重疊交替脈沖勵磁重疊交替步進的方式驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作為技術(shù)特征的同極無刷交替步進直流電動機，適合于開發(fā)旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機，更適合于開發(fā)直線移動式車載型永磁常導(dǎo)、永磁半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機和旋轉(zhuǎn)式低、高溫全超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的新產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的本發(fā)明的一種同極無刷交替步進直流電動機，包括由同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1，得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1，直流電源及其控制部分3，整機支承結(jié)構(gòu)部分4組成，采用超導(dǎo)磁體作為對應(yīng)主磁極的增加維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分5組成，所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由一個或一個以上的恒定磁體的N極或S極之一的同名磁極端面同組等距間隔排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)4.1.1-2或直線移動式結(jié)構(gòu)4.1.3-4的一方對應(yīng)工作面上集合而成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由一個或一個以上的直流脈沖電磁體的得電顯示N極或S極之一并與其相對應(yīng)的同名恒定磁極1極性相同的磁極端面，同組等距間隔或同對兩組等距交替排列固定在相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)4.1.1-2或直線移動式結(jié)構(gòu)4.1.3-4中的另一方對應(yīng)工作面上集合而成，所述直流電源及其端子和連接線路3.1是由市電變壓整流直流電源及其端子和連接線路3.1.1、機組發(fā)電直流電源及其端子和連接線路3.1.2、蓄電池直流電源及其端子和連接線路3.1.3提供的直流電源，所述直流電源的控制部分3.2包括轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器及其電源、信號傳輸專用線路3.2.1，兩組交替斷續(xù)直流勵磁控制器及其傳輸專用線路3.2.2，包括一對兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源基本RS觸發(fā)器及其傳輸專用線路3.2.2.1、一對二組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.2、二對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.3、三對六組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.4，恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3包括常導(dǎo)直流恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.1，低溫超導(dǎo)恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.2，高溫超導(dǎo)恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.3，正反向啟動輔助繞組勵磁電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4包括正反向啟動輔助常導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.1、正反向啟動輔助低溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.2、正反向啟動輔助高溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.3，制動反向直流電源換向控制器及其傳輸專用線路3.2.5組成，所述整機支承結(jié)構(gòu)部分4包括機械支承4.2.1.1、4.2.2.1，高、低溫超導(dǎo)磁懸浮支承4.2.1.2-3、4.2.2.2-3的旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)4.1.1-2，直線移動式整機結(jié)構(gòu)4.1.3-4組成，所述維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分5是由致冷機5.1，致冷劑5.2，致冷劑供應(yīng)貯槽5.3，轉(zhuǎn)子、動子致冷劑容器5.4，定子致冷劑容器5.5，回收致冷劑容器5.6，連通各容器的保冷絕熱管道5.7，保冷絕熱機殼5.8，中空轉(zhuǎn)動軸5.9，旋轉(zhuǎn)密封接口5.10，致冷劑輸入閥門5.11，致冷劑排出閥門5.12組成。
2、本發(fā)明的一種驅(qū)動同極無刷交替步進直流電動機的工作方法是以一種同名恒定磁極集合體1和另一種得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體2.1作為電動機的對應(yīng)主磁極，并將這兩種同名對應(yīng)主磁極集合體1、2.1的同名磁極端面相對同組恒定磁極等距間隔或同對電磁極兩組交替等距排列固定在能確保這兩種同名對應(yīng)主磁極的相對端面之間留有互不碰擦的間隙的旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)4.1.1-2或直線移動式整機結(jié)構(gòu)4.1.3-4中的相應(yīng)的各方的工作面上，并以這兩種對應(yīng)主磁極集合體1、2.1的磁極端面的幾何中心線能夠同時重合的對應(yīng)磁極歸納為一組對應(yīng)主磁極集合組，以兩組對應(yīng)主磁極集合的磁極端面幾何中心重合線之間等距間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值的歸納為一對交替對應(yīng)主磁極集合對，同對的兩組對應(yīng)主磁極集合組的磁極端面的幾何中心交替重合，每一組對應(yīng)主磁極集合體并列間隔寬度也是一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，在同一結(jié)構(gòu)中，可以由一對以上交替對應(yīng)主磁極集合對等分一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，等距間隔排列定位合成，整機只需轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1提供最少一對、最多三對交替對應(yīng)主磁極集合對中的兩組對應(yīng)主磁極端面幾何中心交替重合的兩個至六個信息，通過專線交替?zhèn)鬟f給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器3.2.2觸發(fā)提供兩組交替斷續(xù)直流的脈沖勵磁電源，按照右手螺旋法則并聯(lián)連接各對集合對的勵磁電源引線，串聯(lián)連接同組的每個脈沖電磁體繞組的勵磁電源引線，實現(xiàn)一對或一對以上同步重疊交替脈沖勵磁同步重疊交替步進驅(qū)動，實現(xiàn)連續(xù)運作的方法，具體的兩組交替步進驅(qū)動過程是由于每一對交替對應(yīng)主磁極集合對1、2.1中的兩組主磁極端面的幾何中心重合線等距間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值交錯排列，每組的磁極端面之間也等距間隔了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，當(dāng)其中一組得電顯示同名脈沖電磁極2.1與同組同名對應(yīng)的恒定磁極1發(fā)生同性相斥的推動力矩時，兩種同名對應(yīng)磁極相對分離了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的對應(yīng)恒定磁極1的端面送進了同組對應(yīng)的失電失名脈沖電磁極2.1的端面，當(dāng)這兩種同組對應(yīng)主磁極1、2.1幾何中心重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器3.2.2中的一組功率開關(guān)的信號輸入端子S1觸發(fā)導(dǎo)通了該組直流脈沖電磁極2.1的勵磁電源，同時關(guān)斷同對前一組的直流脈沖電磁極2.1的勵磁電源，此時，該組對應(yīng)恒定磁極1端面的幾何中心已越過得電勵磁的同對同組對應(yīng)的脈沖電磁極2.1端面的幾何中心，兩種同名對應(yīng)主磁極1、2.1端面發(fā)生的同性相斥的單向推動力矩，把該組恒定磁極1推進了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的對應(yīng)恒定磁極1端面送進了同對同組的下一個對應(yīng)的失電失名直流脈沖電磁極2.1的端面，當(dāng)這兩種對應(yīng)主磁極1、2.1中心相重合時，又由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器3.2.2的另一組功率開關(guān)的信號輸入端子S2觸發(fā)導(dǎo)通了該組直流脈沖電磁極2.1的勵磁電源，同時關(guān)斷同對前一組的直流脈沖電磁極2.1的勵磁電源，此時的該組對應(yīng)恒定磁極1端面的幾何中已越過得電勵磁的同對同組對應(yīng)的脈沖電磁極2.1端面的幾何中心，兩種同名對應(yīng)主磁極1、2.1端面發(fā)生的同性相斥的單向推動力矩，把該組對應(yīng)恒定磁極1又推進了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的恒定磁極1端面送進了同對同組的下一個對應(yīng)的失電失名脈沖電磁極2.1的端面，完成了同極無刷交替步進直流電動機采用同名極性磁極作為對應(yīng)主磁極，電磁極繞組依靠兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作的技術(shù)特征區(qū)別于現(xiàn)有直流電動機采用異名極性磁極作為對應(yīng)主磁極，電磁極繞組依靠換向逆變交流勵磁變極驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作的技術(shù)特征。
本發(fā)明的一種控制同極無刷交替步進直流電動機正反向啟動的輔助裝置，是由正向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2.1-3，反向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3.1-3，正反向啟動輔助繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4組成，正向啟動輔助電磁繞組2.2.1-3設(shè)置于每組中至少一個脈沖電磁極繞組2.1的左側(cè)或后側(cè)，反向啟動輔助電磁繞組2.3.1-3設(shè)置于每組至少一個脈沖電磁極繞組2.1的右側(cè)或前側(cè)，兩種繞組2.2.3的負(fù)極引線與脈沖電磁極2.1繞組的負(fù)極引線相連接，脈沖電磁極2.1繞組的正極引線與正反向轉(zhuǎn)換控制器3.2.4的中性接線端子相連接，正向繞組2.2.1-3的正極引線與正反向轉(zhuǎn)換控制器3.2.4的正向接線端子相連接，反向繞組2.3.1-3的正極引線與正反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換控制器的反向接線端子相連接，當(dāng)正向繞組2.2.1-3與脈沖電磁極2.1繞組通過正反向轉(zhuǎn)換控制器3.2.4并聯(lián)連通時，得電脈沖電磁極2.1中心兩側(cè)的磁場強度左側(cè)或后側(cè)大于右側(cè)或前側(cè)，重合對應(yīng)的恒定磁極1端面的幾何中心向右或向前偏移形成正向啟動偏向，當(dāng)反向繞組2.3.1-3與脈沖電磁極2.1繞組通過正反向轉(zhuǎn)換控制器3.2.4并聯(lián)連通時，脈沖電磁極2.1中心兩側(cè)的磁場強度右側(cè)或前側(cè)大于左側(cè)或后側(cè)，重合對應(yīng)的恒定磁極1端面的幾何中心向左或向后偏移形成反向啟動偏向，實現(xiàn)控制電動機啟動方向的目的。
本發(fā)明的一種同極無刷交替步進直流電動機的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1，包括由恒定永磁體磁極集合體1.1-4、恒定直流電磁極集合體1.5-8、恒定低溫超導(dǎo)電磁極集合體1.9-12、恒定高溫超導(dǎo)電磁極集合體1.13-16，每一種相同的恒定磁體的N極或S極之一的磁極端面都能作為同名恒定磁極集合體的對應(yīng)主磁極1。
本發(fā)明的一種同極無刷交替步進直流電動機的直流脈沖電磁體2.1包括由常導(dǎo)直流脈沖電磁體2.1.1-4，低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁體2.1.5-8，高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁體2.1.9-12，每一種相同的直流脈沖電磁體得電顯示N極或S極之一的磁極端面都能作為同名直流脈沖電磁極集合體的對應(yīng)主磁極2.1。
本發(fā)明的一種同極無刷交替步進直流電動機的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由一個或一個以上的恒定磁體的N極或S極之一的同名磁極端面等距間隔排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)4.1.1-2或直線移動式結(jié)構(gòu)4.1.3-4的對應(yīng)工作面上集合而成，等距間隔排列固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子4.1.1凸弧形工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1為內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型同名恒定磁極轉(zhuǎn)子1.1、1.5、1.9、1.13；等距間隔排列固定在外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子4.1.2凹弧形工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1為外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型同名恒定磁極轉(zhuǎn)子1.2、1.6、1.10、1.14；等距間隔排列固定在直線移動式軌道型4.1.3工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1為直線上移動式軌道型同名恒定磁極定子1.3、1.7、1.11、1.15，等距間隔排列固定在直線下推動式回轉(zhuǎn)型定子4.1.4工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1為直線下推動式回轉(zhuǎn)型同名恒定磁極動子1.4、1.8、1.12、1.16。
本發(fā)明的一種同極無刷交替步進直流電動機的得電顯示同名直流脈沖電磁集合體對應(yīng)主磁極2.1是由一個或一個以上的直流脈沖電磁體得電顯示N極或S極之一與其相對應(yīng)的同名恒定磁極1極性相同的磁極同組等距間隔或同對兩組等距交替排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)4.1.1-2或直線移動式結(jié)構(gòu)4.1.3-4的對應(yīng)工作面上集合而成，同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在外旋轉(zhuǎn)式定子凸弧形工作面上的得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型得電顯示同名直流脈沖電磁極定子2.1.2、2.1.6、2.1.10；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子4.1.1凹弧形工作面上的得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型得電顯示同名脈沖電磁極定子2.1.1、2.1.5、2.1.9；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在直線上移動式車載型動子工作面上的得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為直線上移動式車載型得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極動子2.1.3、2.1.7、2.1.11；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在直線下推動式支承型定子工作面上的得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為直線下推動式支承型得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極定子2.1.4、2.1.8、2.1.12。
本發(fā)明的一種外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機中的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由外環(huán)型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極1.2制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由內(nèi)軸型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.2制成，所述整機結(jié)構(gòu)4是由機械滾動軸承4.2.1.1支承的外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子和外環(huán)型轉(zhuǎn)子整機結(jié)構(gòu)4.1.2構(gòu)成外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機。
本發(fā)明的一種直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫、半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機中的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由軌道型定子同側(cè)同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁極1.3制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由車載型動子得電顯示同側(cè)同名常導(dǎo)2.1.3、低溫超導(dǎo)2.1.7、高溫超導(dǎo)2.1.11直流脈沖電流電磁極集合體對應(yīng)主磁極制成，所述整機支承結(jié)構(gòu)4是由低溫4.2.2、高溫4.2.3，超導(dǎo)磁懸浮滑動支承的直線上移動式軌道型定子和車載型動子整機結(jié)構(gòu)4.1.3，所述維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分5包括低溫液氦致冷劑5.2.1、高溫液氮致冷劑5.2.2、低溫液氦致冷劑供應(yīng)貯槽5.3.1、高溫液氦致冷劑供應(yīng)貯槽5.3.2、低、高溫致冷劑容器5.4.1、5.4.2、回收低溫致冷劑容器5.6.1、連通各容器的保冷絕熱管道5.7、保冷絕熱機殼5.8、中空轉(zhuǎn)動軸5.9、旋轉(zhuǎn)密封接口5.10致冷劑輸入閥門5.11致冷劑排出閥門5.12構(gòu)成的直線上移動式永磁常導(dǎo)、半超導(dǎo)、高低溫同極無刷交替步進直流電動機。
本發(fā)明的一種內(nèi)旋轉(zhuǎn)式低、高溫全超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機中的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名低、高溫超導(dǎo)恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1.9、1.13制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由外環(huán)型定子得電顯示同名低、高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.5、2.1.9制成，所述直流電源控制部分3.2的兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器及其傳輸專用線路3.2.2是由一對兩組或二對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電流電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.2-3組成，所述整機支承結(jié)構(gòu)4是由低溫4.2.1.2、高溫4.2.1.3、超導(dǎo)磁懸浮軸承支承的內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子和外環(huán)型定子整機結(jié)構(gòu)4.1.1維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分5構(gòu)成的內(nèi)旋轉(zhuǎn)式低、高溫全超導(dǎo)同極無刷重疊交替步進直流電動機。
本發(fā)明的有益效果在于1、開拓性創(chuàng)造了以多種同名恒定磁極集合體和多種得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體作為對應(yīng)主磁極組合在旋轉(zhuǎn)式或直線移動式整機結(jié)構(gòu)中，以一對或一對以上兩組交替斷續(xù)直流電源重疊交替脈沖勵磁重疊交替步進驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作為技術(shù)特征的同極無刷交替步進直流電動機。
2、本發(fā)明為開發(fā)應(yīng)用高電磁轉(zhuǎn)化效率的超導(dǎo)磁體直接作為超導(dǎo)電動機的對應(yīng)主磁極，解決交流損耗發(fā)熱對超導(dǎo)磁體的影響甚至失超的難題提出了新的技術(shù)方案。
3、本發(fā)明的勵磁控制程序簡單，從根本上免除了現(xiàn)有無刷直流電動機的無刷勵磁程序隨著控制相數(shù)增加而增加和控制成本也隨之提高的問題，只需由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器提供一對、最多三對交替對應(yīng)磁極集合對的兩組對應(yīng)磁極中心依次交替重合的位置信息，就能控制整機中不論多少組、對交替對應(yīng)主磁極的勵磁控制程序，降低了控制成本。
4、本發(fā)明免除了現(xiàn)有無刷直流電動機的直流供電交流勵磁變極驅(qū)動的過程中的逆變損耗和在較少相數(shù)的180°通電型工作方式中的“阻力矩”問題。
5、本發(fā)明既具有現(xiàn)有永磁直流電動機的啟動力距大，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的技術(shù)特性，又具有現(xiàn)有步進電動機的角位移誤差不會長期積累，能廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，采用兩組交替斷續(xù)直流電源交替或同步重疊交替脈沖勵磁，交替或同步重疊交替驅(qū)動，啟動力矩更大，更適合于數(shù)字電子技術(shù)控制電機運作。
6、本發(fā)明的直線上移動式同極無刷交替步進電動機，為高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的驅(qū)動機構(gòu)直接利用永磁車道的磁極作為列車驅(qū)動電動機的恒定主磁極一方，提供了新的技術(shù)方案。


圖1至圖4是在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)中的一個轉(zhuǎn)子的同名恒定永磁極端面與另一個定子得電顯示同名直流脈沖電磁極電磁極端面相對的最基本的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。
圖5是一對兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器的基本RS觸發(fā)器邏輯電路圖。
圖6是一對兩組重疊交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器的雙極性電源型諧振逆變器的電路圖。
圖7是三對六組重疊交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器的雙極性電源型諧振逆變器的電路圖。
圖8至圖11是外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁體與內(nèi)軸型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極的一對交替對應(yīng)主磁極集合對的兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動的兩步四狀態(tài)的過程分解示意圖。
圖12至圖15是旋轉(zhuǎn)式或直線移動式同極無刷交替步進直流電動機的兩對四組交替對應(yīng)主磁極集合對的磁極端面的幾何中心重合線之間相互均勻間隔半個主磁極端面跨距值的兩組交替斷續(xù)直流電源四組重疊交替脈沖勵磁重疊交替步進驅(qū)動的兩步四狀態(tài)的過程分解示意圖。
圖16外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷兩對四組重疊交替步進直流電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17是旋轉(zhuǎn)式或直線移動式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的工作系統(tǒng)框圖。
圖18是直線上移動式車載型動子得電顯示同名常導(dǎo)、高、低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體雙道雙層對應(yīng)主磁極與軌道型同名恒定永磁極集合體雙道雙層對應(yīng)主磁極構(gòu)成的常導(dǎo)、半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖19是直線上移動式軌道型定子的兩對四組交替對應(yīng)主磁極集合對中分上、下兩層分布的同側(cè)兩組同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極，兩層之間水平間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，垂直交錯半個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值的同側(cè)上下兩組各自同側(cè)同名同組等距間隔排列分布的側(cè)面示意圖。
圖20至圖23是旋轉(zhuǎn)式或直線移動式同極無刷交替步進電動機的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對的兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動的兩步四狀態(tài)的過程分解示意圖。
圖24是直線上移動式車載型動子的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對的同對兩組同側(cè)同名常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極的同層同組交替排列的分布示意圖。
圖25是直線上移動式軌道型定子的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對的同對兩組同側(cè)同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極的同層左右兩側(cè)各自同側(cè)同名同組等距間隔排列異名相對的分布示意圖。
圖26是直線移動式車載型動子的兩對四組交替對應(yīng)主磁極集合對同層同步并列的兩對各自同對兩組得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極的同層同組等距交替排列的兩對并列異名相對的分布示意圖。
圖27是直線移動式軌道型定子的兩對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對的同層同步并列的兩對三組同側(cè)同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極的同層三組各自同側(cè)同名同組等距間隔排列異名相對的分布示意圖。
圖28至圖31是內(nèi)旋轉(zhuǎn)式全超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名低、高溫超導(dǎo)恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極與外環(huán)型定子勵磁顯示同名低、高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極構(gòu)成的低、高溫全超導(dǎo)型同極無刷交替步進直流電動機的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對的兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動的兩步四狀態(tài)的過程分解示意圖。
圖32是旋轉(zhuǎn)式低、高溫全超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的工作系統(tǒng)框圖。
圖33是旋轉(zhuǎn)式全超導(dǎo)同極無刷重疊交替步進直流電動機的整機結(jié)構(gòu)示意圖。
圖34是常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的正向啟動工作系統(tǒng)框圖。
圖35是常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的反向啟動工作系統(tǒng)框圖。
圖36是常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的正常運作時正向直流電源驅(qū)動勵磁工作系統(tǒng)框圖。
圖37是常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的制動控制時反向直流電源制動勵磁的工作系統(tǒng)框圖。
零部件結(jié)構(gòu)名稱列表1、同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁級包括1.1內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁級1.2外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁級1.3直線上移動式軌道型定子同側(cè)同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁級1.4直線下推動式回轉(zhuǎn)型動子同側(cè)同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁級1.5內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子同名常導(dǎo)直流恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.6外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子同名常導(dǎo)直流恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.7直線上移動式軌道型定子勵磁顯示同側(cè)同名常導(dǎo)直流恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.8直線下推動式回轉(zhuǎn)型動子勵磁顯示同側(cè)同名常導(dǎo)直流恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.9內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名低溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.10外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名低溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.11直線上移動式軌道型定子勵磁顯示同側(cè)同名低溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.12直線下推動式回轉(zhuǎn)型動子勵磁顯示同側(cè)同名低溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.13內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名高溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.14外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名高溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級
1.15直線上移動式軌道型定子勵磁顯示同側(cè)同名高溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級1.16直線下推動式回轉(zhuǎn)型動子勵磁顯示同側(cè)同名高溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁級2、得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)磁極包括2.1得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極包括2.1.1內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.2外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.3直線上移動式車載型動子得電顯示同側(cè)同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.4直線下推動式支承型定子得電顯示同側(cè)同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.5內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子得電顯示同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.6外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子得電顯示同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.7直線上移動式車載型動子得電顯示同側(cè)同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.8直線下推動式支承型定子得電顯示同側(cè)同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.9內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.10外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.11直線上移動式車載型動子得電顯示同側(cè)同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.1.12直線下推動式支承型定子得電顯示同側(cè)同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁級2.2正向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2.1正向啟動得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2.2正向啟動得電顯示同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2.3正向啟動得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3反向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3.1反向啟動得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3.2反向啟動得電顯示同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3.3反向啟動得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組3、直流電源及其控制部分包括3.1直流電源及其端子和連接線路3.1.1市電變壓整流直流電源及其端子和連接線路3.1.2機組發(fā)電直流電源及其端子和連接線路3.1.3蓄電池直流電源及其端子和連接線路3.2直流電源控制部分包括3.2.1轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器及其電源、信號傳輸專用線路3.2.2兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器及其傳輸專用線路3.2.2.1一對兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源基本RS觸發(fā)器及其傳輸專用線路3.2.2.2一對二組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電流源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.3二對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電流源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.4三對六組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電流源型諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.3直流恒定電磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.1常導(dǎo)直流恒定電磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.2低溫超導(dǎo)直流恒定電磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.3.3高溫超導(dǎo)直流恒定電磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路3.2.4正反向啟動輔助電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路
3.2.4.1反向啟動輔助常導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.2正反向啟動輔助低溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.3正反向啟動輔助高溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.5向運行反向制動直流電源換向控制器及其傳輸專用線路4、整機支承結(jié)構(gòu)部分包括4.1整機結(jié)構(gòu)部分包括4.1.1內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子和內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子整機結(jié)構(gòu)4.1.2外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子和外環(huán)型轉(zhuǎn)子整機結(jié)構(gòu)4.1.3直線上移動式軌道型定子和車載型動子整機結(jié)構(gòu)4.1.4直線下推動式支承型定子和回轉(zhuǎn)型動子整機結(jié)構(gòu)4.2整機支承部分包括4.2.1軸承式支承4.2.1.1機械滾動軸承4.2.1.2低溫超導(dǎo)磁懸浮軸承4.2.1.3高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承4.2.2滑道式支承4.2.2.1常導(dǎo)電磁懸浮支承4.2.2.2低溫超導(dǎo)磁懸浮支承4.2.2.3高溫超導(dǎo)磁懸浮支承5、維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分包括5.1致冷機5.2致冷劑5.2.1低溫液氦致冷劑5.2.2高溫液氮致冷劑5.3致冷劑供應(yīng)貯槽5.3.1低溫液氦致冷劑供應(yīng)貯槽5.3.2高溫液氮致冷劑供應(yīng)貯槽5.4轉(zhuǎn)子動子致冷劑容器5.4.1轉(zhuǎn)子動子低溫致冷劑容器5.4.2轉(zhuǎn)子動子高溫致冷劑容器5.5定子致冷劑容器5.5.1定子低溫致冷劑容器5.5.2定子高溫致冷劑容器5.6回收致冷劑容器5.6.1回收低溫致冷劑容器5.7連通各容器的保冷絕熱管道5.8保冷絕熱機殼5.9中空轉(zhuǎn)動軸5.10旋轉(zhuǎn)密封接口5.11致冷劑輸入閥門5.12致冷劑排出閥門
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
圖1是在一個內(nèi)旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)子磁極是由一個恒定永磁體的N極端面構(gòu)成，定子磁極是由一個得電顯示N極的直流脈沖電磁極端面構(gòu)成，轉(zhuǎn)子磁極端面的幾何中心與定子磁極端面的幾何中心端面相對重合于轉(zhuǎn)動軸心的垂線上，在兩種對應(yīng)磁極端面跨距相等的條件下，由于定子直流脈沖電磁極沒有得電勵磁，所以不能與轉(zhuǎn)子恒定永磁極之間發(fā)生電磁力作用關(guān)系，但由于定子直流脈沖電磁極的鐵芯具有鐵磁性能夠與轉(zhuǎn)子恒定永磁極之間發(fā)生磁化吸引力作用，有利于轉(zhuǎn)子恒定永磁極端面接近或到達定子失電失名直流脈沖電磁極的端面，使兩種對應(yīng)主磁極端面的幾何中心共同重合于轉(zhuǎn)動軸心的垂線上，在這一過程中，圖1是轉(zhuǎn)子恒定永磁體N極接近失電失名定子直流脈沖電磁極的啟始狀態(tài)，圖2是轉(zhuǎn)子恒定磁體N極端面的幾何中心與失電失名定子直流脈沖電磁極端面的幾何中心相重合的終止?fàn)顟B(tài)，圖3是上述圖2中轉(zhuǎn)子恒定永磁體N極端面的幾何中心與失電失名定子直流脈沖電磁極端面的幾何中心相重合時，失電失名定子直流脈沖電磁極的勵磁繞組得電勵磁顯示與轉(zhuǎn)子恒定永磁體N極相同的磁極極性時，兩種對應(yīng)主磁極之間產(chǎn)生了同性相斥的推動力矩，把轉(zhuǎn)子恒定永磁極推出得電定子直流脈沖電磁極的步進驅(qū)動過程，其中圖3是這一步進驅(qū)動過程的啟始狀態(tài)，圖4是這一步進驅(qū)動過程的終止?fàn)顟B(tài)，前一步進過程雖然沒有做功，但為后一步進驅(qū)動過程中的兩種對應(yīng)主磁極在過中心軸線后θ≠0時產(chǎn)生的同性相斥的推動力矩做功創(chuàng)造了關(guān)鍵的步進驅(qū)動的技術(shù)條件，這就是一個恒定永磁極與一個電磁極在失電時重合，得電時分離的狀態(tài)中產(chǎn)生電磁能轉(zhuǎn)化為機械能的全過程中的二步四狀態(tài)的最基本的結(jié)構(gòu)和最基本工作原理。
圖5、圖6是應(yīng)用現(xiàn)有數(shù)字電子技術(shù)與轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.1.2極配合觸發(fā)控制直流電源產(chǎn)生雙組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源的實施方式，其中圖5是采用了一種最基本的RS觸發(fā)器產(chǎn)生雙組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源的電路圖，為減少啟動時產(chǎn)生的大電流對開關(guān)管的沖擊，可采用串入啟動電阻Rpa把啟動電流限制在1.5--2.5IN范圍內(nèi)和采用各對集合對的勵磁電源并聯(lián)連接，同組各繞組的勵磁電源串聯(lián)連接的方法，以增加繞組的總阻值，降低啟動電流沖擊的實施方式。
圖6是采用了最新公開的雙極性電流源型諧振逆變產(chǎn)生雙組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源的電路圖，一種軟開關(guān)先進技術(shù)具有耐大電流輸出和零電壓開關(guān)的功能，能有效降低開關(guān)損耗的技術(shù)優(yōu)勢。
圖7是一種每對對應(yīng)磁極的重合線之間相互間隔1/3個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值的三對六組重疊交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器的雙極性電源型諧振逆變器的電路圖，為一個直流電源向多對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對提供兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源，重疊交替勵磁，重疊交替步進驅(qū)動的運轉(zhuǎn)方式提供了實用的實施技術(shù)支持。
圖8至圖17是對一種外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的運轉(zhuǎn)方式作進一步詳細(xì)描述。
一種外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由外環(huán)型轉(zhuǎn)子同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極1.2制成，得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由內(nèi)軸型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.2制成，兩種對應(yīng)主磁極集合部件結(jié)合在同一外旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)4.1.2中構(gòu)成了外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的驅(qū)動硬件，其具體運轉(zhuǎn)方式以圖8至圖11中的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對在同一外旋轉(zhuǎn)式整體結(jié)構(gòu)4.1.2中的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程為例作進一步的詳細(xì)描述，在圖8至圖11中“脈1”表示同對交替對應(yīng)主磁極集合對中的第一組脈沖電磁極，“脈2”表示同對中的第二組脈沖電磁極，“得”表示該組電磁極得電，并用“S”、“N”表示得電電磁體的磁極極性位置，“失”表示該組電磁極是失電失名沒有磁極極性，“恒”表示同名恒定永磁體的磁極，并用“S”、“N”表示磁極極性位置。在圖8至圖9中，當(dāng)內(nèi)軸型定子的第一組脈沖電磁極2.1.2“脈1”端面的幾何中心與外環(huán)型轉(zhuǎn)子的同名對應(yīng)恒定永磁極1.2端面的幾何中心相重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.1.2發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給雙組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器3.2.2的S1組執(zhí)行導(dǎo)通第一組脈沖電磁極2.1.2脈1的勵磁電源，同時關(guān)斷S2組2.1.2“脈2”的勵磁電源，當(dāng)2.1.2“脈1”得電顯示與其相對應(yīng)的同對同名對應(yīng)恒定永磁極1.2相同的磁極極性時，兩種對應(yīng)主磁極1.2、2.1.2之間產(chǎn)生了同性相斥的推動力矩，把這組外環(huán)型轉(zhuǎn)子的同名恒定對應(yīng)永磁極1.2推移了一個主磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時，也把這組外環(huán)型轉(zhuǎn)子的同對同名對應(yīng)恒定永磁極1.2端面的幾何中心送進了同對另一組失電失名的脈沖電磁極2.1.2“脈2”端面的幾何中心，并且使這兩種對應(yīng)主磁極1.2、2.1.2端面的幾何中心相重合，完成了第一步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖8是第一步的啟始狀態(tài)，圖9是第一步的終止?fàn)顟B(tài)，在圖10至圖11中，當(dāng)上述圖9中的失電失名脈沖電磁極2.1.2“脈2”端面的幾何中心與其相對應(yīng)的同名對應(yīng)恒定永磁極1.2端面的幾何中心相重合時，又由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器出發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給雙組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器3.2.2的S2執(zhí)行導(dǎo)通第2組脈沖電磁極2.1.2“脈2”的勵磁電源.同時關(guān)斷S1組2.1.2“脈1”的勵磁電源，當(dāng)2.1.2“脈2”得電顯示與其相對應(yīng)的同對同名恒定對應(yīng)永磁極1.2相同的磁極極性時，兩種對應(yīng)主磁極1.2、2.1.2之間產(chǎn)生了同性相斥的推動力矩，把這組外環(huán)型轉(zhuǎn)子的同對同名恒定對應(yīng)永磁極又推移了一個主磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把這組外環(huán)型轉(zhuǎn)子的同對同名恒定永磁極1.2的端面幾何中心送進了同對另一組的下一個失電失名的脈沖電磁極2.1.2“脈2”端面幾何中心，并且使這兩種對應(yīng)主磁極1.2、2.1.2端面的幾何中心相重合，為下一步進過程作好準(zhǔn)備，完成了第二步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖10是第二步的啟始狀態(tài)，圖11是第二步的終止?fàn)顟B(tài)，實施了在外旋轉(zhuǎn)式4.1.2中的兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵流交替步進驅(qū)動的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，實現(xiàn)了外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的連續(xù)運轉(zhuǎn)的工作方式。
在圖12至圖15是在同一外旋轉(zhuǎn)式或直線上移動式結(jié)構(gòu)中的兩對交替對應(yīng)主磁極集合對的磁極端面的幾何中心重合線之間等距間隔半個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值交錯排列時，并聯(lián)連接兩對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源重疊交替勵磁，串聯(lián)連接各對同組電源勵磁繞組的電源引線實現(xiàn)一對雙組交替斷續(xù)直流電源，帶動兩對交替對應(yīng)磁極集合對的四組對應(yīng)磁極集合同步重疊交替脈沖勵磁，重疊交替步進驅(qū)動的二步四狀態(tài)的運作方式，啟動更有力，運作更平穩(wěn)，更適合于數(shù)字電子技術(shù)控制的永磁式常導(dǎo)同極無刷重疊交替步進直流電動機的運作狀態(tài)。
圖17至圖27是對一種直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫、半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的運作方式作進一步詳細(xì)的描述。
一種直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫、半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由軌道型定子同側(cè)同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極1.3制成，得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極分別由車載型動子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.3；得電顯示同名低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.7；得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極2.1.11集合體對應(yīng)主磁極制成，兩種對應(yīng)主磁極集合部件組合在直線上移動式整體結(jié)構(gòu)4.1.3中構(gòu)成了直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的驅(qū)動硬件，其具體運轉(zhuǎn)方式是以圖20至圖23中的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對在同一直線上移動式4.1.3結(jié)構(gòu)中的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程為例，作進一步的詳細(xì)描述，在圖17至圖27中，“恒”表示軌道型定子中的同側(cè)同名恒定永磁體的磁極1.3，“脈”表示車載型動子中的得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁體的磁極2.1.3、2.1.7、2.1.11，“通”表示該脈沖電磁極勵磁電源導(dǎo)通得電，并用“S”、“N”標(biāo)出該電磁極極性，“斷”表示該脈沖電磁極勵磁電源關(guān)斷失電失名沒有電磁極極性，“1”表示同對對應(yīng)集合體的第一組，“2”表示同對的第二組，“左”表示軌道型定子的左邊一組恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極，“右”表示軌道型定子的右邊一組恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極，在圖20至圖21中當(dāng)車載型動子的第一組脈沖電磁極脈2.1.3“脈1”端面的幾何中心與軌道型定子兩側(cè)的同側(cè)同名的恒定永磁極1.3端面的幾何中心相重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器發(fā)觸發(fā)出導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器3.2.2的S1組執(zhí)行導(dǎo)通2.1.3“脈1”的勵磁電源，同時關(guān)斷S2組2.1.3脈2的勵磁電源，當(dāng)2.1.3“脈1”得電顯示與其對應(yīng)的同側(cè)同名恒定永磁極1.3相同的磁極極性時，得電脈沖電磁極2.1.3“脈1”兩個端面與左右兩組同側(cè)同名恒定永磁極1.3端面之間同時發(fā)生了同側(cè)同性相斥的推動力矩，把車載型動子的得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁極2.1.3“脈1”推進了一個主磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把車載型動子的同對另一組失電失名直流脈沖電磁極2.1.3“脈2”端面的幾何中心送進了軌道型定子兩組同側(cè)同名恒定永磁極1.3的端面的幾何中心，并且使這兩種對應(yīng)主磁極1.3、2.1.3的端面幾何中心相重合，完成了第一步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖19為第一步的啟始狀態(tài)，圖20是第二步的終止?fàn)顟B(tài)。在圖21至圖22中當(dāng)上述圖20中的電磁極2.1.3“脈2”兩個端面的幾何中心與其相對應(yīng)的同側(cè)同名恒定永磁極1.3端面的幾何中心相重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給雙組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器3.2.2的S2組執(zhí)行導(dǎo)通2.1.3“脈2”同時關(guān)斷2.1.3“脈1”的勵磁電源，當(dāng)2.1.3“脈2”得電顯示與其相對應(yīng)的同側(cè)同名恒定永磁極1.3的同側(cè)相同名的磁極極性時，兩種同側(cè)對應(yīng)主磁極1.3、2.1.3的兩個端面同時產(chǎn)生了同側(cè)同性相斥的推動力矩，把車載式動子得電同側(cè)同名直流脈沖電磁極2.1.3“脈2”又推移了一個主磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁極2.1.3“脈1”端面的幾何中心送進了軌道型定子的恒定永磁極1.3端面的幾何中心為下一步進過程作好準(zhǔn)備，完成了第二步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖22是第二步的啟始狀態(tài)，圖23是第二步的終止?fàn)顟B(tài)，實施了在直線上移動式結(jié)構(gòu)中的兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，實現(xiàn)了直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫、半超導(dǎo)同極無刷交替步進的直流電動機的連續(xù)運作的方式。
在圖26至圖27中，是在圖23至圖24的基礎(chǔ)上的在同一層面上增加了一組交替對應(yīng)主磁極，集合對每一次步進過程可以有四個工作面同時產(chǎn)生同性相斥的推動力矩的兩對四組同步交替斷續(xù)直流電源同步重疊交替勵磁同步交替步進驅(qū)動的直線上移動式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流是動機，若采用同名低溫超導(dǎo)2.1.7、高溫2.1.11的得電顯示是直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極代替常導(dǎo)直流脈沖電磁極的集體合體對應(yīng)主磁極，增加維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分(5)，結(jié)合西南交通大學(xué)研制的高溫超導(dǎo)磁懸浮實驗車的致冷技術(shù)就可開發(fā)直線上移動式永磁軌道型，高、低溫超導(dǎo)車載型同極無刷交替步進直流電動機。
圖18至圖19是一種直線上移動式軌道型定子和車載型動力構(gòu)成的永磁常導(dǎo)、低、高溫超導(dǎo)同極無刷雙道雙層兩對四組重疊交替步進直流電動機中的恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極和得電顯示同名直流脈沖電磁極的排列分布的方式中增加了上下兩層相互均勻垂直間隔半個電磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值位置的，水平間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距排列分布方式，增加驅(qū)動作用力點，提高出力均勻度，增加輸出功率的又一個實施方案。
圖28至圖33是對一種內(nèi)旋轉(zhuǎn)式高溫全超導(dǎo)型同極無刷兩對四組重疊交替步進直流電動機的實施方式作進一步的詳細(xì)描述一種內(nèi)旋轉(zhuǎn)式高溫全超導(dǎo)同極無刷兩對四組重疊交替步進直流電動機中的所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極1是由內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名高溫超導(dǎo)恒定電磁極集合體對應(yīng)主磁極1.13制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1是由內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極2.1.9制成，所述正向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2是由正向啟動得電顯示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.2.3制成，所述反向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3是由反向啟動得電示同名高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極輔助電磁繞組2.3.3制成，所述直流電源及其控制部分3還包括，一對轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器及其電源、信號傳輸專用線路3.2.1，兩對兩組重疊交替斷續(xù)直流勵磁電源諧振逆變器及其傳輸專用線路3.2.2.3，高溫超導(dǎo)直流恒定電磁體勵磁直流控制器及其傳輸專用線路3.2.3.3，正反向啟動輔助電磁繞組勵磁電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路3.2.4.3組成，所述整機支承結(jié)構(gòu)4.1是由內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子和內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子4.1.1構(gòu)成，所述整機支承是由高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承4.2.1.3構(gòu)成，維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分5還包括液氮致冷劑5.2.2，液氮供應(yīng)貯槽5.3.2、轉(zhuǎn)子、動子液氮容器5.4.2，定子液氮容器5.5.2，連通各容器的冷絕熱管道5.7，保冷絕熱機殼5.8，中空轉(zhuǎn)動軸5.9，旋轉(zhuǎn)密封接口5.10，致冷劑輸入閥5.11，致冷劑排出閥門5.12組成。其具體運轉(zhuǎn)方式以圖28至圖31中的一對兩組交替對應(yīng)主磁極集合對在同一內(nèi)旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)4.1.1中的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程為例作進一步的詳細(xì)描述，在圖28至圖31中“恒”表示一個恒定磁極“S”、“N”分別表示這個恒定磁極的極性位置，“得脈1”表示得電顯示同名磁極極性的第一組脈沖電磁極，“得脈2”表示得電顯示同名磁極極性的第二組脈沖電磁極，并用“S”、“N”表示得電顯示同名磁極的極性位置，“失脈1”表示第一組脈沖電磁極失電沒有顯示磁極極性，“失脈2”表示第二組脈沖電磁極失電沒有顯示磁極極性，在圖28至圖29中，當(dāng)外環(huán)型定子的第二組脈沖電磁極2.1.9“脈2”端面的幾何中心與內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子恒定磁極1.13端面的幾何中心相重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給兩組交替斷續(xù)直流電源控制器3.2.2.2的S2組執(zhí)行導(dǎo)通2.1.9“脈2”的勵磁電源，同時關(guān)斷S1組2.1.9“脈1”的勵磁電源，當(dāng)2.1.9“脈2”得電顯示與其相對應(yīng)的同名恒定磁極1.13相同磁極極性時，兩種同名對應(yīng)主磁極1.13、2.1.9之間產(chǎn)生了同性相斥的推動力矩，把內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子的同名恒定磁極1.13推移了一個磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把這個同名恒定磁極1.13送進了同對另一組失電失名的第一組脈沖電磁極2.1.9“脈1”端面的幾何中心，并且使這兩種對應(yīng)主磁極1.13、2.1.9端面的幾何中心相重合，完成了第一步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖28是第一步的啟始狀態(tài)，圖29是第一步的終止?fàn)顟B(tài)。在圖30至圖31中，當(dāng)上述圖29中的第一組失電失名電磁極2.1.9“脈1”端面的幾何中心與其相對應(yīng)的同名恒定磁極1.13端面的幾何中心相重合時，又由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器3.2.1發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳輸給兩組交替斷續(xù)直流電源控制器3.2.2.2的S1組執(zhí)行導(dǎo)通2.1.9“脈1”的勵磁電源，同時關(guān)斷S2組2.1.9“脈2”的勵磁電源，當(dāng)2.1.9“脈1”得電顯示與其相對應(yīng)的同名恒定磁極1.13相同的主磁極極性時，兩種同名對應(yīng)主磁極1.13、2.1.9之間產(chǎn)生了同性相斥的推動力矩，又把內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子的同名恒定磁極1.13推移了一個主磁極端面的標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把這個同名恒定磁極1.13送進了同對另一組失電失名的第二組脈沖電磁極2.1.9“脈2”端面的幾何中心，并且使這兩種對應(yīng)主磁極1.13、2.1.9端面的幾何中心相重合，完成了第二步的兩個狀態(tài)的步進驅(qū)動過程，其中圖30是第二步的啟始狀態(tài)，圖31是第二步的終止?fàn)顟B(tài)，實施了在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)4.1.1中的一對兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁，交替步進驅(qū)動的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程。
圖12至圖15也可以是兩對兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源諧振逆變器其及傳輸專用線路，帶動兩對交替對應(yīng)磁極集合對的對應(yīng)磁極重合線之間間隔半個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值的四組同步重疊交替勵磁同步重疊交替驅(qū)動的二步四狀態(tài)的步進驅(qū)動過程示意圖，來說明內(nèi)旋轉(zhuǎn)式高溫全超導(dǎo)同極無刷兩對四組重疊交替步進直流電動機實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)的工作方式。
在一個整機結(jié)構(gòu)中，由三對六組交替對應(yīng)磁極集合對的對應(yīng)磁極重合線之間等距間隔1/3個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值同步重疊交替勵磁時，只要選擇其中一組顯示步進方向與理想啟動方向一致的對應(yīng)磁極集合組作為首先勵磁啟動組就能控制啟動方向，無需啟用正反向輔助啟動裝置也能起到同樣的效果。
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)要點是1、每個對應(yīng)磁極組中的兩種對應(yīng)磁極端面的幾何中心必須是任意兩個對應(yīng)磁極端面的幾何中心重合時，同組其他各對應(yīng)磁極端面的幾何中心同時對應(yīng)重合，以防止不同步產(chǎn)生的“阻力距”。
2、每組中的直流脈沖電磁極單獨排列在相應(yīng)結(jié)構(gòu)的工作面上時，是按組磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值等距間隔排列，為縮小體積，同對的兩組直流脈沖電磁極可以等距交替排列在相應(yīng)結(jié)構(gòu)的工作面上。
3、同對的兩組直流脈沖電磁極等距交替排列在相應(yīng)結(jié)構(gòu)的工作面上時，可以共用一組與其相對應(yīng)結(jié)構(gòu)的工作面上等距間隔排列的恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極。
4、直流脈沖電磁極的外磁場涉及恒定永磁體的最大磁場強度不能大于永磁體的矯頑力BHc。
5、超導(dǎo)脈沖電磁極的外磁場涉及超導(dǎo)恒定磁體的最大磁場強度不能大于恒定超導(dǎo)磁體的臨界磁場強度Hc。
權(quán)利要求
1.一種同極無刷交替步進直流電動機，包括由同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)，得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1)，直流電源及其控制部分(3)，整機支承結(jié)構(gòu)部分(4)組成，采用超導(dǎo)磁體作為對應(yīng)主磁極的增加維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分(5)組成，其特征在于所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)是由一個或一個以上的恒定磁體的N極或S極之一的同名磁極端面同組等距間隔排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)或直線移動式結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)的一方對應(yīng)工作面上集合而成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1)是由一個或一個以上的直流脈沖電磁體的得電顯示N極或S極之一并與其相對應(yīng)的同名恒定磁極(1)極性相同的磁極端面，同組等距間隔或同對兩組等距交替排列固定在相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)或直線移動式結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)中的另一方對應(yīng)工作面上集合而成，所述直流電源及其端子和連接線路(3.1)是由市電變壓整流直流電源及其端子和連接線路(3.1.1)、機組發(fā)電直流電源及其端子和連接線路(3.1.2)、蓄電池直流電源及其端子和連接線路(3.1.3)提供的直流電源，所述直流電源的控制部分(3.2)包括轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器及其電源、信號傳輸專用線路(3.2.1)，兩組交替斷續(xù)直流勵磁控制器及其傳輸專用線路(3.2.2)，包括一對兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源基本RS觸發(fā)器及其傳輸專用線路(3.2.2.1)、一對二組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路(3.2.2.2)、二對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路(3.2.2.3)、三對六組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路(3.2.2.4)，恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路(3.2.3)包括常導(dǎo)直流恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路(3.2.3.1)，低溫超導(dǎo)恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路(3.2.3.2)，高溫超導(dǎo)恒定磁體勵磁直流電源控制器及其傳輸專用線路(3.2.3.3)，正反向啟動輔助繞組勵磁電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路(3.2.4)包括正反向啟動輔助常導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路(3.2.4.1)、正反向啟動輔助低溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路(3.2.4.2)、正反向啟動輔助高溫超導(dǎo)電磁繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路(3.2.4.3)，制動反向直流電源換向控制器及其傳輸專用線路(3.2.5)組成，所述整機支承結(jié)構(gòu)部分(4)包括機械支承(4.2.1.1)、(4.2.2.1)，高、低溫超導(dǎo)磁懸浮支承(4.2.1.2-3)、(4.2.2.2-3)的旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)，直線移動式整機結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)組成，所述維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分(5)是由致冷機(5.1)，致冷劑(5.2)、致冷劑供應(yīng)貯槽(5.3)，轉(zhuǎn)子、動子致冷劑容器(5.4)，定子致冷劑容器(5.5)，回收致冷劑容器(5.6)，連通各容器的保冷絕熱管道(5.7)，保冷絕熱機殼(5.8)，中空轉(zhuǎn)動軸(5.9)，旋轉(zhuǎn)密封接口(5.10)，致冷劑輸入閥門(5.11)，致冷劑排出閥門(5.12)組成。
2.一種驅(qū)動權(quán)利要求1所述的同極無刷交替步進直流電動機的工作方法，其特征在于以一種同名恒定磁極集合體(1)和另一種得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體(2.1)作為電動機的對應(yīng)主磁極，并將這兩種同名對應(yīng)主磁極集合體(1)、(2.1)的同名磁極端面相對同組恒定磁極等距間隔或同對電磁極兩組交替等距排列固定在能確保這兩種同名對應(yīng)主磁極的相對端面之間留有互不碰擦的間隙的旋轉(zhuǎn)式整機結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)或直線移動式整機結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)中的相應(yīng)的各方的工作面上，并以這兩種對應(yīng)主磁極集合體(1)、(2.1)的磁極端面的幾何中心線能夠同時重合的對應(yīng)磁極歸納為一組對應(yīng)主磁極集合組，以兩組對應(yīng)主磁極集合的磁極端面幾何中心重合線之間等距間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值的歸納為一對交替對應(yīng)主磁極集合對，同對的兩組對應(yīng)主磁極集合組的磁極端面的幾何中心交替重合，每一組對應(yīng)主磁極集合體并列間隔寬度也是一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，在同一結(jié)構(gòu)中，可以由一對以上交替對應(yīng)主磁極集合對等分一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，等距間隔排列定位合成，整機只需轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器(3.2.1)提供最少一對、最多三對交替對應(yīng)主磁極集合對中的兩組對應(yīng)主磁極端面幾何中心交替重合的兩個至六個信息，通過專線交替?zhèn)鬟f給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器(3.2.2)觸發(fā)提供兩組交替斷續(xù)直流的脈沖勵磁電源，按照右手螺旋法則并聯(lián)連接各對集合對的勵磁電源引線，串聯(lián)連接同組的每個脈沖電磁體繞組的勵磁電源引線，實現(xiàn)一對或一對以上同步重疊交替脈沖勵磁同步重疊交替步進驅(qū)動，實現(xiàn)連續(xù)運作的方法，具體的兩組交替步進驅(qū)動過程是由于每一對交替對應(yīng)主磁極集合對(1)、(2.1)中的兩組主磁極端面的幾何中心重合線等距間隔一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值交錯排列，每組的磁極端面之間也等距間隔了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，當(dāng)其中一組得電顯示同名脈沖電磁極(2.1)與同組同名對應(yīng)的恒定磁極(1)發(fā)生同性相斥的推動力矩時，兩種同名對應(yīng)磁極相對分離了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的對應(yīng)恒定磁極(1)的端面送進了同組對應(yīng)的失電失名脈沖電磁極(2.1)的端面，當(dāng)這兩種同組對應(yīng)主磁極(1)、(2.1)幾何中心重合時，由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器(3.2.1)發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器(3.2.2)中的一組功率開關(guān)的信號輸入端子S1觸發(fā)導(dǎo)通了該組直流脈沖電磁極(2.1)的勵磁電源，同時關(guān)斷同對前一組的直流脈沖電磁極(2.1)的勵磁電源，此時，該組對應(yīng)恒定磁極(1)端面的幾何中心已越過得電勵磁的同對同組對應(yīng)的脈沖電磁極(2.1)端面的幾何中心，兩種同名對應(yīng)主磁極(1)、(2.1)端面發(fā)生的同性相斥的單向推動力矩時，這兩種同組對應(yīng)主磁極相對分離了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的對應(yīng)恒定磁極(1)端面送進了同對同組的下一個對應(yīng)的失電失名直流脈沖電磁極(2.1)的端面，當(dāng)這兩種同組對應(yīng)主磁極(1)、(2.1)中心相重合時，又由轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器(3.2.1)發(fā)出觸發(fā)導(dǎo)通該組勵磁電源的信號，通過專線傳給兩組交替斷續(xù)直流脈沖勵磁電源控制器(3.2.2)的另一組功率開關(guān)的信號輸入端子S2觸發(fā)導(dǎo)通了該組直流脈沖電磁極(2.1)的勵磁電源，同時關(guān)斷同對前一組的直流脈沖電磁極(2.1)的勵磁電源，此時的該組對應(yīng)恒定磁極(1)端面的幾何中已越過得電勵磁的同對同組對應(yīng)的脈沖電磁極(2.1)端面的幾何中心，兩種同名對應(yīng)主磁極(1)、(2.1)端面發(fā)生的同性相斥的單向推動力矩時，這兩種同組對應(yīng)主磁極相對分離了一個主磁極端面標(biāo)準(zhǔn)跨距值，同時也把同對另一組的恒定磁極(1)端面送進了同對同組的下一個對應(yīng)的失電失名脈沖電磁極(2.1)的端面，完成了同極無刷交替步進直流電動機采用同名極性磁極作為對應(yīng)主磁極，電磁極繞組依靠兩組交替斷續(xù)直流電源交替脈沖勵磁交替步進驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作的技術(shù)特征區(qū)別于現(xiàn)有直流電動機采用異名極性磁極作為對應(yīng)主磁極，電磁極繞組依靠換向逆變交流勵磁變極驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作的技術(shù)特征。
3.一種控制權(quán)利要求1所述的同極無刷交替步進直流電動機正反向啟動的輔助裝置，是由正向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組(2.2.1-3)，反向啟動得電顯示同名直流脈沖電磁極輔助電磁繞組(2.3.1-3)，正反向啟動輔助繞組勵磁直流電源轉(zhuǎn)換控制器及其傳輸專用線路(3.2.4)組成，其特征在于正向啟動輔助電磁繞組(2.2.1-3)設(shè)置于每組中至少一個脈沖電磁極繞組(2.1)的左側(cè)或后側(cè)，反向啟動輔助電磁繞組(2.3.1-3)設(shè)置于每組至少一個脈沖電磁極繞組(2.1)的右側(cè)或前側(cè)，兩種繞組(2.2.3)的負(fù)極引線與脈沖電磁極(2.1)繞組的負(fù)極引線相連接，脈沖電磁極(2.1)繞組的正極引線與正反向轉(zhuǎn)換控制器(3.2.4)的中性接線端子相連接，正向繞組(2.2.1-3)的正極引線與正反向轉(zhuǎn)換控制器(3.2.4)的正向接線端子相連接，反向繞組(2.3.1-3)的正極引線與正反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換控制器的反向接線端子相連接，當(dāng)正向繞組(2.2.1-3)與脈沖電磁極(2.1)繞組通過正反向轉(zhuǎn)換控制器(3.2.4)并聯(lián)連通時，得電脈沖電磁極(2.1)中心兩側(cè)的磁場強度左側(cè)或后側(cè)大于右側(cè)或前側(cè)，重合對應(yīng)的恒定磁極(1)端面的幾何中心向右或向前偏移形成正向啟動偏向，當(dāng)反向繞組(2.3.1-3)與脈沖電磁極(2.1)繞組通過正反向轉(zhuǎn)換控制器(3.2.4)并聯(lián)連通時，脈沖電磁極(2.1)中心兩側(cè)的磁場強度右側(cè)或前側(cè)大于左側(cè)或后側(cè)，重合對應(yīng)的恒定磁極(1)端面的幾何中心向左或向后偏移形成反向啟動偏向，實現(xiàn)控制電動機啟動方向的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)，包括由恒定永磁體磁極集合體(1.1-4)、恒定直流電磁極集合體(1.5-8)、恒定低溫超導(dǎo)電磁極集合體(1.9-12)、恒定高溫超導(dǎo)電磁極集合體(1.13-16)，其特征在于每一種相同的恒定磁體的N極或S極之一的磁極端面都能作為同名恒定磁極集合體的對應(yīng)主磁極(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的直流脈沖電磁體(2.1)包括由常導(dǎo)直流脈沖電磁體(2.1.1-4)，低溫超導(dǎo)直流脈沖電磁體(2.1.5-8)，高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁體(2.1.9-12)，其特征在于每一種相同的直流脈沖電磁體得電顯示N極或S極之一的磁極端面都能作為同名直流脈沖電磁極集合體的對應(yīng)主磁極(2.1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)是由一個或一個以上的恒定磁體的N極或S極之一的同名磁極端面等距間隔排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)或直線移動式結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)的對應(yīng)工作面上集合而成，其特征在于等距間隔排列固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子(4.1.1)凸弧形工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)為內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型同名恒定磁極轉(zhuǎn)子(1.1)、(1.5)、(1.9)、(1.13)；等距間隔排列固定在外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型轉(zhuǎn)子(4.1.2)凹弧形工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)為外旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型同名恒定磁極轉(zhuǎn)子(1.2)、(1.6)、(1.10)、(1.14)；等距間隔排列固定在直線移動式軌道型(4.1.3)工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)為直線上移動式軌道型同名恒定磁極定子(1.3)(1.7)(1.11)(1.15)，等距間隔排列固定在直線下推動式回轉(zhuǎn)型定子(4.1.4)工作面上的同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)為直線下推動式回轉(zhuǎn)型同名恒定磁極動子(1.4)(1.8)(1.12)(1.16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的得電顯示同名直流脈沖電磁集合體對應(yīng)主磁極(2.1)是由一個或一個以上的直流脈沖電磁體得電顯示N極或S極之一與其相對應(yīng)的同名恒定磁極(1)極性相同的磁極同組等距間隔或同對兩組等距交替排列固定在旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)(4.1.1-2)或直線移動式結(jié)構(gòu)(4.1.3-4)的對應(yīng)工作面上集合而成，其特征在于同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在外旋轉(zhuǎn)式定子凸弧形工作面上的得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型得電顯示同名直流脈沖電磁極定子(2.1.2)、(2.1.6)、(2.1.10)；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型定子(4.1.1)凹弧形工作面上的得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為內(nèi)旋轉(zhuǎn)式外環(huán)型得電顯示同名脈沖電磁極定子(2.1.1)、(2.1.5)、(2.1.9)；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在直線上移動式車載型動子工作面上的得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為直線上移動式車載型得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極動子(2.1.3)、(2.1.7)、(2.1.11)；同組電磁極等距間隔或同對兩組電磁極等距交替排列固定在直線下推動式支承型定子工作面上的得電顯示同側(cè)同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極為直線下推動式支承型得電顯示同側(cè)同名脈沖電磁極定子(2.1.4)、(2.1.8)、(2.1.12)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的同極無刷交替步進直流電動機其特征在于所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)是由外環(huán)型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名恒定永磁極集合體對應(yīng)主磁極(1.2)制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1)是由內(nèi)軸型定子得電顯示同名常導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1.2)制成，所述整機結(jié)構(gòu)(4)是由機械滾動軸承(4.2.1.1)支承的外旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型定子和外環(huán)型轉(zhuǎn)子整機結(jié)構(gòu)(4.1.2)的構(gòu)成外旋轉(zhuǎn)式永磁常導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的同極無刷交替步進直流電動機，其特征在于，所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)是由軌道型定子同側(cè)同名恒定永磁磁極集合體對應(yīng)主磁極(1.3)制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1)是由車載型動子得電顯示同側(cè)同名常導(dǎo)(2.1.3)、低溫超導(dǎo)(2.1.7)、高溫超導(dǎo)(2.1.11)直流脈沖電流電磁極集合體對應(yīng)主磁極制成，所述整機支承結(jié)構(gòu)(4)是由低溫(4.2.2)、高溫(4.2.3)，超導(dǎo)磁懸浮滑動支承的直線上移動式軌道型定子和車載型動子整機結(jié)構(gòu)(4.1.3)，所述維持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分(5)包括低溫液氦致冷劑(5.2.1)、高溫液氮致冷劑(5.2.2)、低溫液氦致冷劑供應(yīng)貯槽(5.3.1)、高溫液氦致冷劑供應(yīng)貯槽(5.3.2)、低、高溫致冷劑容器(5.4.1)、(5.4.2)、回收低溫致冷劑容器(5.6.1)、連通各容器的保冷絕熱管道(5.7)、保冷絕熱機殼(5.8)、中空轉(zhuǎn)動軸(5.9)、旋轉(zhuǎn)密封接口(5.10)致冷劑輸入閥門(5.11)致冷劑排出閥門(5.12)構(gòu)成的直線上移動式永磁常導(dǎo)、低、高溫、半超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的同極無刷交替步進直流電動機其特征在于所述同名恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1)是由內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子勵磁顯示同名低、高溫超導(dǎo)恒定磁極集合體對應(yīng)主磁極(1.9)、(1.13)制成，所述得電顯示同名直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1)是由外環(huán)型定子得電顯示同名低、高溫超導(dǎo)直流脈沖電磁極集合體對應(yīng)主磁極(2.1.5)、(2.1.9)制成，所述直流電源控制部分(3.2)的兩組交替斷續(xù)直流勵磁電源控制器及其傳輸專用線路(3.2.2)是由一對兩組或二對四組交替斷續(xù)直流勵磁電源雙極性電源型諧振逆變器及其傳輸專用線路(3.2.2.2-3)組成，所述整機支承結(jié)構(gòu)(4)是由低溫(4.2.1.2)、高溫(4.2.1.3)、超導(dǎo)磁懸浮軸承支承的內(nèi)旋轉(zhuǎn)式內(nèi)軸型轉(zhuǎn)子和外環(huán)型定子整機結(jié)構(gòu)(4.1.1)，持超導(dǎo)態(tài)的致冷絕熱部分(5)構(gòu)成的內(nèi)旋轉(zhuǎn)式低、高溫全超導(dǎo)同極無刷重疊交替步進直流電動機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同極無刷交替步進直流電動機，旨在提供一種低能耗，低內(nèi)耗，高效率，多用途，勵磁控制簡單的同極無刷交替步進直流電動機，包括由同名恒定磁極體(1)；同名脈沖電磁極體(2)；直流電源及其控制部分(3)；整機支承結(jié)構(gòu)部分(4)組成，采用超導(dǎo)磁極的增加致冷絕熱部分(5)組成，其技術(shù)要點是電機的主磁極(1)、(2)采用同名極性的對應(yīng)磁極，電磁極繞組的勵磁電源是由直流電源控制器提供的雙組交替斷續(xù)直流電源脈沖勵磁交替驅(qū)動實現(xiàn)連續(xù)運作的方法，區(qū)別于現(xiàn)有直流電動機的異名極性對應(yīng)主磁極必須依靠換向交流勵磁變極驅(qū)動的傳統(tǒng)運作方法。本發(fā)明特別適用于開發(fā)以超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)脈沖磁體作為對應(yīng)主磁極的全超導(dǎo)同極無刷交替步進直流電動機的新產(chǎn)品。
文檔編號H02K37/00GK1671030SQ200410039820
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者俞惠東 申請人:俞惠東