專(zhuān)利名稱(chēng)：新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全新的單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)。適用于普通的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及無(wú)芯、平板等變種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)
背景技術(shù)：
目前公知的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)都是三相電動(dòng)機(jī)。由三組線(xiàn)圈控制電磁極,在三組線(xiàn)圈中依次輸入電流來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因?yàn)槊咳龑?duì)電磁極只對(duì)應(yīng)一對(duì)永磁極。同一時(shí)間內(nèi)每三對(duì)電磁極中只能有一對(duì)電磁極在工作，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，效率低下，控制電路也非常復(fù)雜。為了克服現(xiàn)有無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)。比現(xiàn)有的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊，體積小巧、效率高，控制電路簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩密度和功率密度 聞。

發(fā)明內(nèi)容
采用了擾動(dòng)均勻磁場(chǎng)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩的結(jié)構(gòu)，發(fā)明了只需要一組驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。在新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組中輸入交變電流，或者在定子電磁極和轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置時(shí)，控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)，新型單相電動(dòng)機(jī)就可以旋轉(zhuǎn)。當(dāng)新型單相電動(dòng)機(jī)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，只需要在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組上并聯(lián)反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組，輸入交變電流，或者在定子電磁極和轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置時(shí)，控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)。


；圖I是四極外轉(zhuǎn)子新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意圖。為了簡(jiǎn)單明了的說(shuō)明問(wèn)題，就只畫(huà)了說(shuō)明工作原理所需要的部件。I電動(dòng)機(jī)外轉(zhuǎn)子。2、7、11、16轉(zhuǎn)子永磁極。3、9、12、17定子電磁極。4、8、13、18驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈。5、14線(xiàn)圈。6、15小齒。10、20電磁異常區(qū)。19電動(dòng)機(jī)定子。圖2是外轉(zhuǎn)子新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的局部示意圖。為了簡(jiǎn)要的標(biāo)明檢測(cè)、控制驅(qū)動(dòng)輸入線(xiàn)圈組電流反轉(zhuǎn)的特定位置，只畫(huà)了一個(gè)沒(méi)有加工電磁異常區(qū)和小齒的定子電磁極和一個(gè)轉(zhuǎn)子永磁極。I外轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)、控制電路控制驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)的特定位置。2電動(dòng)機(jī)外轉(zhuǎn)子。3轉(zhuǎn)子永磁極。4定子電磁極。5外轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)、控制電路控制驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組電流反轉(zhuǎn)的特定位置。圖3是定子電磁極電磁異常區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，為了簡(jiǎn)要的說(shuō)明問(wèn)題，只畫(huà)了電磁異常區(qū)和部分定子電磁極。I定子電磁極。2電磁異常區(qū)。3被切除的電磁異常區(qū)的部分。圖4是定子電磁極電磁異常區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，為了簡(jiǎn)要的說(shuō)明問(wèn)題，只畫(huà)了電磁異常區(qū)和部分定子電磁極。I定子電磁極。2被切除的電磁異常區(qū)。
具體實(shí)施方式
；現(xiàn)在用一個(gè)四極外轉(zhuǎn)子新型單相電動(dòng)機(jī)的示意圖(附圖I)來(lái)敘述本發(fā)明的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。為了更清楚簡(jiǎn)要的說(shuō)明問(wèn)題，就不再?gòu)?fù)述外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)公知的端蓋、軸、
軸承、軸承蓋、接線(xiàn).....等等結(jié)構(gòu)和組裝方式了。只把涉及本新型單相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原 理講解一下。1，定子的電磁極的數(shù)目必須是2的任意整數(shù)倍。2,轉(zhuǎn)子永磁極固定在轉(zhuǎn)子上。每個(gè)轉(zhuǎn)子永磁極和相鄰的轉(zhuǎn)子永磁極的磁場(chǎng)極性都是相反的。3,每對(duì)定子電磁極都對(duì)應(yīng)一對(duì)轉(zhuǎn)子永磁極。4，選取一定數(shù)量的定子電磁極，在特定的區(qū)域制造一個(gè)增加磁阻的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成電磁異常區(qū)(附圖I的10、20)。5，增加磁阻的結(jié)構(gòu)可以加工成任何形狀，只要不影響新型單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、能達(dá)到使電磁異常區(qū)的磁場(chǎng)強(qiáng)度小于定子電磁極上其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度的目的就可以了。如，可以按照附圖3所示的結(jié)構(gòu)圖，在定子電磁極(附圖3的I)上的電磁異常區(qū)(附圖3的2)的部位，切除一部分電磁異常區(qū)的導(dǎo)磁材料(附圖3的3)，制造成增加磁阻的結(jié)構(gòu)。因?yàn)闃?gòu)成電磁異常區(qū)的導(dǎo)磁材料被切除了一部分，導(dǎo)致了被切除部位(附圖3的3)的磁阻增大。所以，造成了電磁異常區(qū)(附圖3的2)的磁場(chǎng)強(qiáng)度小于定子電磁極(附圖3的I)上其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度。也可以按照附圖4所示的結(jié)構(gòu)圖，切除定子電磁極(附圖4的I)上的電磁異常區(qū)(附圖4的2)，制造成增加磁阻的結(jié)構(gòu)。因?yàn)闃?gòu)成電磁異常區(qū)的導(dǎo)磁材料被切除了，導(dǎo)致了被切除的電磁異常區(qū)(附圖4的3)的磁阻增大。所以，造成了電磁異常區(qū)(附圖4的2)的磁場(chǎng)強(qiáng)度小于定子電磁極(附圖4的I)上其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度。6，在每個(gè)定子電磁極(附圖I的3、9、12、17)上繞制驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈(附圖I的4、8、13、18)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈和相鄰定子電磁極上的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈繞向相反。把所有的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈串聯(lián)或者并聯(lián)在一起，組成驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組。 7，在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組中通電時(shí)，相鄰定子電磁極上的磁場(chǎng)方向是相反的。8，選取一定數(shù)量的，沒(méi)有加工電磁異常區(qū)的定子電磁極，在特定的位置上制造一個(gè)小尺寸的，類(lèi)似定子電磁極的小齒(附圖I的6、15，約定叫做反轉(zhuǎn)小齒)。9，在小齒上繞制和同一個(gè)定子電磁極上的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈同向的線(xiàn)圈(附圖I的5、14，約定叫做反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈)，把所有的反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈并聯(lián)或者串聯(lián)起來(lái)組成一組反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組。10,驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組并聯(lián)通電后，因?yàn)榉崔D(zhuǎn)線(xiàn)圈和同一電磁極上的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈是同向繞制的，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在反轉(zhuǎn)小齒上(附圖I的6、15)疊加，所以反轉(zhuǎn)小齒上的磁場(chǎng)強(qiáng)度就大于定子電磁極(附圖I的3、9、12、17)上其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度。11，只要在新型單相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組上并聯(lián)反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組，就可以實(shí)現(xiàn)新型單相電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。12，如果不需要新型單相電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，只需要取消制造小齒和取消在小齒上繞制線(xiàn)圈就可以了。這樣，新型單相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制電路就更簡(jiǎn)單了。
13，當(dāng)采用在定子電磁極和轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置時(shí)，控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組(或者驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組)的電流反轉(zhuǎn)，使新型單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的模式時(shí)，只需要改變加載在新型單相電動(dòng)機(jī)上的電壓就可以實(shí)現(xiàn)新型單相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變(既電壓調(diào)速，也有稱(chēng)“直流變頻”的。所以效率比變頻調(diào)速高)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，當(dāng)給新型單相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組輸入交變電流時(shí)，因?yàn)殡姶女惓^(qū)(附圖I的10、20)的磁場(chǎng)強(qiáng)度小于定子電磁極(附圖I的3、9、12、17)其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此電磁異常區(qū)(附圖I的10)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的11)的電磁吸引力就小于定子電磁極(附圖I的12)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的7)的電磁吸引力，產(chǎn)生的力就使外轉(zhuǎn)子按照順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。電磁異常區(qū)(附圖I的20)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的2)的電磁吸引力也小于定子電磁極(附圖I的3)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的16)的電磁吸引力，產(chǎn)生的力也使外轉(zhuǎn)子按照順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。所有使外轉(zhuǎn)子按照順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的 力相加，形成了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力，在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力的作用下，外轉(zhuǎn)子就順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了(約定順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn))。當(dāng)需要新型單相電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要在新型單相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組上并聯(lián)反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組。當(dāng)輸入交變電流時(shí)，因?yàn)榉崔D(zhuǎn)小齒(附圖I的6、15)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于定子電磁極(附圖I的3、9、12、17)上其余部位的磁場(chǎng)強(qiáng)度，所以反轉(zhuǎn)小齒(附圖I的6)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的7)的電磁吸引力就大于定子電磁極(附圖I的9)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的2)的電磁吸引力，產(chǎn)生的力就使外轉(zhuǎn)子按照逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)小齒(附圖I的15)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的16)的電磁吸引力也大于定子電磁極(附圖I的17)和轉(zhuǎn)子永磁極(附圖I的11)的電磁吸引力，產(chǎn)生的力也使外轉(zhuǎn)子按照逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。所有使外轉(zhuǎn)子按照逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的力相加，形成逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力。在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力大于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力的情況下(在設(shè)計(jì)需要反轉(zhuǎn)的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)時(shí)，一定要保證逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力必須大于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)合力)，外轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了(約定逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn))。附圖I所示意的新型單相電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以在圖2所示的轉(zhuǎn)子永磁極3和定子電磁極4運(yùn)行到特定位置5時(shí)，檢測(cè)、控制電路控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)。直至檢測(cè)、控制電路檢測(cè)到下一個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置5時(shí)，再度控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)。如此循環(huán)使新型單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。附圖I所示意的新型單相電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可以在圖2所示的轉(zhuǎn)子永磁極3和定子電磁極4運(yùn)行到特定位置I時(shí)，檢測(cè)、控制電路控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)。直至檢測(cè)、控制電路檢測(cè)到下一個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置I時(shí)，再度控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組和反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)。如此循環(huán)使新型單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明所涉及的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩密度、功率密度和效率比現(xiàn)在普遍使用的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)高，控制電路也比三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制電路簡(jiǎn)單，所以使用領(lǐng)域非常廣范。例如，可以替代現(xiàn)在普遍使用的變頻電動(dòng)機(jī)和車(chē)用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。也可以替代現(xiàn)在普遍使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在這些領(lǐng)域的使用可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。特別是本發(fā)明所涉及的無(wú)刷無(wú)芯新型單相電動(dòng)機(jī)，尤其適用于電動(dòng)汽車(chē)的輪轂直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和控制電路特別簡(jiǎn)單，對(duì)整車(chē)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常有利。對(duì)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也非常有利。本發(fā)明所涉及的不需要反轉(zhuǎn)的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)也非常適用于電動(dòng)自行車(chē)、 電動(dòng)摩托車(chē)的輪轂直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和變頻壓縮機(jī)、變頻風(fēng)機(jī)等的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，只有一組驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，只需要在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組中輸入交變電流，或者在定子電磁極和轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置時(shí)，控制輸入驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組的電流反轉(zhuǎn)，新型單相電動(dòng)機(jī)就可以運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，在定子電磁極上特定的區(qū)域制造一個(gè)增加磁阻的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成電磁異常區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，在定子電磁極上特定的區(qū)域制造小齒，在小齒上繞制線(xiàn)圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，只要把反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組并聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，每對(duì)定子電磁極都對(duì)應(yīng)一對(duì)轉(zhuǎn)子永磁極。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，其特征是，適用于所有類(lèi)型的變種無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
為了克服現(xiàn)有無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，以適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)輪轂直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，本發(fā)明采用了一種新型單相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的全新原理和結(jié)構(gòu)。只用一組驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組控制電磁極，每對(duì)定子電磁極都對(duì)應(yīng)一對(duì)轉(zhuǎn)子永磁極，只要在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組中輸入交變電流，電動(dòng)機(jī)就可以旋轉(zhuǎn)。也可以在定子電磁極和轉(zhuǎn)子永磁極運(yùn)行到特定位置時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組的電流反相，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，只需要在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈組上并聯(lián)一組反轉(zhuǎn)線(xiàn)圈組，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02K29/00GK102761224SQ20121024923
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
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