发明名称 永磁式电动机及控制其电磁铁激磁之方法
摘要 本发明揭示一种电动机,其含有一转子与一定子,此转子具有永久磁铁且定子具有电磁铁,其可高效率运作以产生机械功率输出与电功率输入之高比值。在转子于第一方向(74,图5)旋转期间,第一永久磁铁(44A’)移动远离与〝先前之〞电磁铁(46A)之磁心对准之位置,而第二永久磁铁(44B’)则移动朝向与其接近之〝其次之〞电磁铁(46C)之磁心对准之位置。先前之电磁铁(46A)之激磁方向系用以消除其磁心(50)对于第一永久磁铁(44A’)之吸引力。其次之电磁铁(46C)并未实质上予以激磁,故第二永久磁铁对于其次之电磁铁(46C)之吸引力在未激磁其次之电磁铁之情况下主要系来自于该二者磁心之吸引力。因此,供应至电磁铁之大部分电功率系用以消除介于永久磁铁与此永久磁铁正移动远离之先前之电磁铁间之吸引力。此使得大部分之电动机输出转矩系由永久磁铁对于其正接近之未激磁电磁铁之磁心之吸引力所产生。
申请公布号 TW234213 申请公布日期 1994.11.11
申请号 TW082109137 申请日期 1993.10.30
申请人 法力拉马达公司 发明人 佛詹姆;林德威;强威廉
分类号 H02K21/04 主分类号 H02K21/04
代理机构 代理人 蔡中曾 台北巿敦化南路一段二四五号八楼
主权项 1.一种电动机,其包含:一转子,其具有一旋转轴并具有多数个环绕上述轴间隔设置之永久磁铁;一定子,其具存多数个环绕上述转子轴间隔设置之电磁铁,各电磁铁具有一由磁性材料形成之磁心并具有一线圈,上述电磁铁与永久磁铁互相间隔,以使得转子依一第一方向旋转,然后于预定之转子移动角度期间,一第一永久磁铁移动远离与一先前之电磁铁最近到达之中央对准位置且一第二永久磁铁移动朝向与一其次之电磁铁即将到达之对准位置;一控制电路,其与电磁铁耦合以激磁电磁铁,上述电路系经由规划以于电动机在平稳负载期间,使得上述电路在第二永久磁铁移动朝向与其次之电磁铁对准位置时并未实质上激磁其次之电磁铁,从而介于第二永久磁铁与其次之电磁铁间之大部分吸引力系由第二永久磁铁对于其次之电磁铁之磁心之吸引力所产生,并且上述电路激磁先前之电磁铁主要系用以消除第一永久磁铁对于先前之电磁铁之磁心之反向吸引力,此使得用以依第一方向旋转转子之由先前之及其次之电磁铁与第一及第二永久磁铁交互作用产生之转矩之大部分系由第二永久磁铁对于未激磁之其次之电磁铁之磁心之吸引力所产生而非由第一永久磁铁对于先前之电磁铁之任何排斥力以及由于激磁其次之电磁铁所产生之第二永久磁铁与其次之电磁铁间之任何吸引力所产生。2.如申请专利围第1项之电动机,其中:电路系经由规划以使得介于第一永久磁铁与先前之电磁铁对准位置与第二永久磁铁与其次之电磁铁对准位置间之转子旋转之一角度期间,介于第一永久磁铁与先前之电磁铁间之平均排斥力实质上系零。3.如申请专利范围第1项之电动机,其中:电磁铁数目与永久磁铁数目之比系3比2,且电磁铁与永久磁铁以组之方式操作,各组含有三个称为EMA、EMB及EMC之电磁铁,其中EMB位于EMA与EMC之间,并含有两个称为PM1与PM2之永久磁铁,当一组之PM1与EMA系中央对准时,此组之PM2大约位于此组之EMB与EMC之中央对准位置间之中间处;控制电路系经由规划以使得当PM1位于与EMA中央对准时,仅将EMB予以相当地激磁,此EMB之激磁方向系泰半用以消除PM2与EMB间之任何吸引力。4.如申请专利范围第1项之电动机,其中:电磁铁数目与永久磁铁数目之比系2比1。5.如申请专利范围第1项之电动机,其中:各永久磁铁具有第一与第二相反磁极性之相反磁极,各磁极具有一磁表面,各电磁铁之磁心具有第一与第二相反之磁心磁极,各磁心磁极具有一磁心表面,以及永久磁铁及磁心系经由规划以使得当转子旋转时,第一磁极以面对面接近方式移动横越磁心磁极且第二磁极以接近方式移动横越第二磁心磁极。6.如申请专利范围第1项之电动机,其中:控制电路系经由规划以改变于与电磁铁于转子之一先前之第一完整旋转期间激磁相比较之转子之一第二完整旋转期间予以激磁之电磁铁。7.一种用以于平稳负载状况下控制电动机电磁铁激磁之方法,其中电动机具有一定子组件与一转子组件,其中一组永久磁铁系安置在上述组件之一第一组件上且系在此第一组件上之一圆中间隔设置,以及一组电磁铁系安置在上述组件之一第二组件上且系在此第二组件上之一圆中间隔设置,各电磁铁具有一由磁性吸引力材料形成之磁心以及一可激磁之线圈,其包含:在至少当最接近之永久磁铁正移动远离上述最接近之永久磁铁先前接近之先前之邻近电磁铁时之一些时间期间,激磁多数个电磁铁之各电磁铁,各先前之邻近电磁铁系予以激磁用以实质上消除介于最接近之永久磁铁与先前之邻近电磁铁之磁心间之磁性吸引力,从而由所有永久磁铁与电磁铁产生用以依转子正旋转之第一方向旋转转子之大部分电动机转矩系来自于各最接近之永久磁铁对于最接近之永久磁铁正接近之各其次之邻近电磁铁之磁心之磁性吸引力,上述其次之邻近电磁铁系处于未激磁之状态。8.如申请专利范围第7项之方法,其中:各永久磁铁移动介于与一先前之及一其次之电磁铁磁心中央对准之位置间之对准间隔角度之100;上述激磁步骤含有施加电流至一先前之电磁铁,当相对应之永久磁铁移动离开一第一位置及一第二位置时此电流增加,上述第一位置系位于与先前之电磁铁对准之位置远离且相距对准间隔角度之10处,以及上述第二位置系位于与先前之电磁铁远离且相距对准间隔角度之30处。9.一种电动机,其含有一转子及一定子,此转子具有多数个永久磁铁且定子具有多数个电磁铁,各电磁铁包含一由铁磁性材料形成之磁心及一线圈,各永久磁铁与各磁心至少具有一表面位于一假想之介面圆上,其中电动机亦含有一控制电路其系向应于转子之旋转角度以控制电磁铁之激磁,其特征在于:控制电路系规划为主要于一时间周期期间激磁各第一电磁铁,在上述时间周期期间中,先前刚与第一电磁铁之电磁铁磁心表面对准之一第一永久磁铁表面正移动远离上述第一电磁铁之电磁铁磁心表面,上述激磁直到正接近第一电磁铁之一第二永久磁铁表面与第一电磁铁之距离相同于第一永久磁铁与第一电磁铁之距离时为止,在上述时间周期期间之第一电磁铁之激磁之量实质上系用以于电动机在平稳负载状况下操作期间消除第一永久磁铁对于第一电磁铁之磁心之反向吸引力。图1系依据本发明之一实施例所构建之电动机之局部等角图。图2系图1电动机之前视图。图3系图2电动机之局部剖面侧视图。图4系图2电动机之简化局部视图,其第一永久磁铁在中央对准位置。图5系类似于图4者,惟转子顺时针转10。图6系类似于图4者,惟转子顺时针转20。图7显示单一磁铁相对于单一电磁铁以线性方式移动时力与位移之关系,并显示用以产生零吸引力之电流变化。图8显示图1电动机转子旋转时用以在永久磁铁与先前之电磁铁间产生实质上为零之吸引力之电流变化。图9系图1电动机控制电路之主要方块图。图10系依据本发明另一实施例所构建之电动机之转子-定子模组之局部等角图。图11系图10模组之永久磁铁装置与电磁铁之部面图。图12系包含图10
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