专利名称：全桥回收能量式永磁电机的制作方法
技术领域：
本发明属于电磁学领域。
本发明是利用转子上的永磁体的N、S磁极与定子上的电磁铁产生的N或S磁极形成同性相吸异性相斥使电机运行的，工作时采用不连续方波脉冲电流，电磁铁断电时产生的自感电流通过全桥电路回收电能再次利用，电机的电路实际上是一台自动控制的无次级线圈全桥逆变器。本发明将直流电机与全桥逆变器完美的结合为一体，所以本发明与传统的无触点开关永磁电机相比，耗电少，效率高。
本发明如
图1所示，由定子A、转子B、转子位移检测器C、全桥回收能量电路D、支架F所组成。
本发明的原理是这样的，如图2、图4所示。图2的a、b、c为电机定子上的电磁铁，a、b、c为电磁铁的铁芯截面，线圈绕在铁芯b上，铁芯a、c为电磁铁磁回路铁芯。安装有永磁体的圆盘为转子，转子磁极与定子上的电磁铁的铁芯截面相互垂直，当转子永磁体的N极与铁芯b相重合(永磁体与铁芯吸合)，电磁铁通入直流电流，(图4所示开关管T1、T3开通，60伏直流电径T1，电磁铁L、T3回路)，铁芯b产生电磁N极(图中虚线所示的N极，为电磁铁与转子接触面的截面所产生的电磁磁极)。与转子上的永磁N相斥，使转子向前运动(设为反时针旋转)，同时转子上的S磁极与电磁铁的N磁极产生相吸效应，继续使转子旋转。当转子的S极的前沿分界线h与铁芯b的前沿分界线h′重合之前(提前角为0.5度角左右)电磁铁线圈断电。转子靠永磁与铁芯的吸合力，运动惯性继续向前旋转。在断电时，图4所示，开关管T1、T3关断，电磁铁L产生的自感电流，一部分被电容CI、C3吸收，另一部分经二极管D4、D2返还给电源。当转子的S磁极运动到h与h′重合以后，再向前运动1度角左右，电磁铁通反向直流电(图4所示，开关管T2、T4开通，60伏电流经T2、电磁铁L、T4回路)，铁芯b产生S磁极，与转子上的S磁极相斥，与转子上的N极相吸，使转子旋转。当转子上的N磁极的前沿分界线h″与铁芯h的前沿分界线h′重合之前(提前角为0.5度角左右)，开关管T2、T4关断，电磁铁L产生自感电流，一部分被电容C2、C4吸收，另一部分经二极管D3、D1返还电源。转子靠永磁体与铁芯b的吸合力、运动贯性向前旋转。依照上述原理循环工作，电机就可以高效的输出功率。
本发明的最佳实施方案如下，如图3所示，传统的电机的铁芯的磁极是向圆心的，而本发明的电磁铁的磁极方向与圆心相平行，铁芯截面b为工作磁极，线圈绕在上面，两旁铁芯a、c也有与主铁芯b相同的截面，分别置于铁芯b的里外两侧，构成有气隙的铁芯环路，定子由12个相同的(数目可增减)电磁铁组成，将12个电磁铁用铸塑方法铸压成型。得到一个有两个圆截面的定子。定子上的铁芯b的硅钢片在叠成时，由外向内叠，使硅钢片与定子直径垂直，这样放置的铁芯产生的力矩最大。铁芯b为工字形，每一片的宽度尺寸不等，其宽度尺寸刚好为叠成向心的梯形，如图3所示。线圈绕在铁芯b工字形的中间，两头留有余地，铁芯a、c的硅钢片，片向与定子圆直径方向平行。12个铁芯b在通电时产生的磁极为相邻N、S极，即6个N极和6个S极互相间隔。铁芯b在绕线和铸塑成形时两头都留有空隙，在铁芯b的四周放置永磁体，设产生N磁极的6个b铁芯，在四周安放永磁体时，永磁体N极与铁芯b连接(吸合)，如图1和图3下半部图所示(上半部图没有安放永磁体是方便看清线圈的安装位置)，S磁极则与相邻的b铁芯连接(吸合)。安装永磁体能使铁芯b增大磁通量，提高电机的力矩。转子有两个，如图1所示，两个转子B，分别置于定子A的两侧面，每个转子有12块永磁体(数目可增减)，分别依N、S、N磁极的顺序嵌入转子的凹朝内，使转子上的磁极沿圆周等分排列成互为相邻的南北磁极。转子的支架采用纯铁加工成圆凹型结构，使永磁体只棵露三分之一的磁极，其余都被铁包住，这种结构有两个好处，一是使永磁体能牢牢地安装在转子上，二是减小了磁回路的磁阻，使相邻的磁极叠加，增大了磁通量。使电机动力增大。
本发明与传统的永磁电机区别在于一是采用了全新的结构，转子与定子的工作面不在传统的圆线上，而在圆柱的截平面上，这一结构使定子的总截面积扩大，有利于在定子上放置永磁体，增强定子磁极的磁通量，提高电机工作效率。二是工作时不是采用传统的连续的一正一反的脉冲电流，传统的电流波形为
，而是采用波形为
不连续的一正一反的脉冲电流，这种工作方式给永磁电机获得了回收能量的机会，使电磁铁工作时，变成了无次级线圈的逆变器，输入的电能基本上都能返回电源，根据逆变器的原理可知，本发明的电机可回收80％的电能，所以电机的工作效率很高，三是永磁电机转子上永磁体与定子的铁芯的吸合力表现为一种固有的扭力，传统的电机是不考虑充分利用这一固有的动力，而本发明就充分利用这一固有的动力。
权利要求
本发明是一种全桥回收能量式永磁电机。其特征是使用不连续的脉冲电流工作，通电方式为正→断电→负→断电→正。在转子永磁体与定子铁芯吸合之前关断电流，使永磁体吸合铁芯的固有的吸力得以充分利用。转子支架使用纯铁加工成圆凹形，永磁体按N、S、N的顺序嵌入凹形中，两转子分别置于定子的两端。定子的中心磁极铁芯的硅钢片按圆周方向放置，硅钢片与定子圆直径垂直，中心铁芯为工字形。中芯铁芯里外放置有磁回路铁芯，铁芯互相有间隙并按规律放置永磁体，达到增强磁通量的目的。利用定子上的电磁铁产生的N、S磁极与转子上的N、S磁极相吸相斥力，使电机运转。通电时电磁铁将电变为磁，使电机运转，断电时，电磁铁磁变为电流，经全桥电路回收再次利用。
全文摘要
本发明是一种全桥回收能量式永磁电动机。把永磁电机与逆变器完善的结合为一体,既具备永磁电机的性能又具备逆变器将磁能变换为电能的性能。由于采用新型结构,扩大了定子铁芯的总截面积,有利于在定子上放置永磁体,使电机在相同的工作电流下获得更大的磁通量,使电机的效率显著提高。
文档编号H02K29/06GK1229299SQ9810458
公开日1999年9月22日 申请日期1998年3月14日 优先权日1998年3月14日
发明者王秉平, 王芳 申请人:王秉平