一種微型單相永磁同步電動機制造技術

一種微型永磁單相同步電動機，包括同極數的定子和永磁轉子，交流電源經控制電路的開關向定子供電；氣隙于每一極下沿同一圓周方向收窄，使轉子各極軸線在自由狀態以最靠近的定子一極的軸線為參照偏轉一銳角；線性磁性位置傳感器安裝于轉子圓周設定位置以檢測轉子的極性和位置，控制電路以該設定位置為參照和傳感器的輸出，確定轉子各極永磁磁通的軸線方向；控制電路檢測電源供給定子的電壓極性以確定在各極產生的主磁通的軸線方向并按照對轉子設定的旋轉方向對交流電源逐個半波進行控制。該電動機可按照設定轉向啟動和運轉，且性能較佳，控制結構簡單可靠。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種微型單相永磁同步電動機，尤其涉及一種直接驅動小功率離心式水泵的微型單相永磁同步電動機，在國際專利分類表中，分類可屬于H02P6/20。
技術介紹
傳統的直接驅動小功率離心式水泵的微型單相永磁同步電動機相比異步電動機明顯節能節材，但其旋轉方向不確定，影響了被傳動機械的高效和多用途設計，現有技術一直為改善該不足而努力，可見于中國專利技術專利申請公開說明書CN1275257A和中國技術專利說明書CN201409107Y。但現有技術這些設計的控制結構偏于復雜，且實際使用效果仍然欠佳。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提出一種微型單相永磁同步電動機，可以按照設定的旋轉方向運行，因而便于被傳動機械的高效和多用途設計，而控制結構比較簡單。本專利技術解決技術問題的技術方案是，一種微型單相永磁同步電動機，包括—同樣極數的定子和永磁轉子；—開關，交流電源經該開關向定子供電；——控制電路，控制開關的通斷；其特征在于a)所述定子的繞組按規定繞向接往交流電源；b)所述定子與轉子間氣隙的寬度于每一極下沿設定的圓周方向收窄，因而在自由狀態下，轉子各極的軸線以最靠近的定子一極的軸線為參照，沿設定的圓周方向偏轉一銳角角度；c)所述控制電路包括一安裝于所述轉子圓周設定位置以隨時檢測所述轉子的極性和位置的線性磁性位置傳感器，并以該設定位置為參照和按該傳感器的輸出，確定轉子各極穿越氣隙的永磁磁通軸線的方向；d)所述控制電路隨時檢測外部交流電源供給定子的電壓的極性，確定其將在定子各極產生穿越氣隙的主磁通軸線的方向，并按照對所述轉子設定的旋轉方向對交流電源逐個半波進行控制-在電動機啟動時，如果對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相同，所述開關在所述主磁通軸線的相反方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度時接通此時的交流電源半波；如果對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相反，所述開關在所述主磁通軸線的方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度時，接通此時的交流電源半波；—在電動機運轉時，所述開關在所述主磁通軸線與永磁磁通軸線方向完全相反或接近相反時，接通此時的交流電源半波。該設計的巧妙之處在于——氣隙沿設定的圓周方向收窄的設計，使得在電動機啟動的一刻，若對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相同，永磁磁通軸線處在沿設定的旋轉方向超越主磁通軸線的相反方向一銳角角度；或者對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相反，永磁磁通軸線處在沿設定的旋轉方向落后主磁通軸線的方向一銳角角度；—在電動機運轉時，設計在永磁磁通軸線旋轉至主磁通軸線的完全相反或接近相反的方向時接通電源，使主磁通在永磁磁通軸線沿設定的旋轉方向稍微超越主磁通軸線的相反方向后出現。該設計的有益效果在于—按照磁場校直原理，在電動機啟動第I個電源半波通電期間，若對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相同，轉子磁極即首先被與其最靠近的定子磁極沿旋轉方向推斥而靠往極性相反的下一定子磁極，接著受到該下一定子磁極吸引，因而有較高的啟動轉矩；若對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相反，轉子磁極即首先被與其最靠近的定子磁極沿旋轉方向吸引而進入運轉；在電動機運轉時，在每個電源半波通電期間，轉子磁極均首先被與其最靠近的定子磁極沿旋轉方向推斥而靠往極性相反的下一定子磁極，接著受到該下一定子磁極吸引，電磁斥力和吸力均得到利用，提高了啟動和運轉的平均轉矩，因而運轉轉矩較高且脈動較小。—同一電動機可具有順、逆時針2個可控的旋轉方向，特別適用于傳動雙出口或雙功能泵；且所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相同時，啟動和運轉中所受到的電磁力均為設定的旋轉方向的電磁力，確保按設定旋轉方向啟動和運轉，并減輕了啟動和運轉的脈動，不會發生轉子磁極被與其最靠近的定子磁極吸住而阻滯的情況，尤其是電磁斥力和吸力均得到利用，提高了啟動和運轉的平均轉矩。—使用線性磁性位置傳感器可實現與轉子永磁磁通軸線方向的關系接近正弦波的連續輸出特性，以其所安裝的轉子圓周設定位置為參照檢測轉子的極性和位置，轉子的極性和位置均可按傳感器的輸出和安裝位置計算確定。因此，傳感器可安裝于轉子圓周任何位置，可免除現有技術對其安裝位置的限定，有利于結構設計。該技術方案最好設計在電動機運轉時，所述開關在所述永磁磁通軸線旋轉至與主磁通軸線方向完全相反之前，接通此時的交流電源半波，所提前的時間短于繞組電流滯后電壓的時間。由于電動機繞組的感性電流的滯后于電壓，該設計可更充分地利用電源電壓。該技術方案的典型設計之一為—所述定子的鐵芯為U形鐵芯，軛部穿入繞組，上開口成形為供轉子插入的二極，所述永磁轉子也為二極；—所述開關為雙向晶閘管，雙向晶閘管主電極與所述繞組串聯后接往交流電源；——所述設定的圓周方向為逆時針，所述鐵芯二極的左側一極與轉子間氣隙的寬度自上而下收窄，右側一極與轉子間氣隙的寬度自下而上收窄，因此在自由狀態下，轉子永磁磁通軸線以定子鐵芯二極的水平軸線為參照，沿逆時針方向偏轉一銳角角度；—所述傳感器為霍爾元件，安裝于所述定子鐵芯二極的水平軸線靠近轉子圓周的位置；—繞組的繞向及連接使所述電壓的半波為正和霍爾元件輸出為最高電平或接近最高電平，或者所述電壓的半波為負和霍爾元件輸出為最低電平或接近最低電平時，達到在電動機啟動且所述轉子設定的旋轉方向為逆時針時所述主磁通軸線的相反方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度或者所述轉子設定的旋轉方向為順時針時所述主磁通軸線的方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度，或者在電動機運轉時所述主磁通軸線與永磁磁通軸線方向相反或接近相反；——所述控制電路包括一同或門邏輯控制，該同或門邏輯輸入之一為相應于主磁通軸線方向的交流電源供給所述繞組的電壓的極性，且正半波時為I而負半波時為O ;輸入之二是為相應于永磁磁通軸線方向的霍爾元件的輸出電平，且最高電平或接近最高電平時為I而最低電平或接近最低電平時為O ;——所述同或門輸出為I時，所述控制電路向所述雙向晶閘管的觸發極輸出電壓脈沖，脈沖寬度不超出所述電壓極性再次轉換的時刻。該技術方案的典型設計之二為—所述定子的鐵芯為U形鐵芯，軛部穿入繞組，上開口成形為供轉子插入的二極，所述永磁轉子也為二極；—所述開關為雙向晶閘管；雙向晶閘管的主電極與所述繞組串聯后接往交流電源；——所述設定的圓周方向為逆時針，所述鐵芯二極的左側一極與轉子間氣隙的寬度自上而下收窄，右側一極與轉子間氣隙的寬度自下而上收窄，因此在自由狀態下，轉子永磁磁通軸線以定子鐵芯二極的水平軸線為參照，沿逆時針方向偏轉一銳角角度；——所述傳感器為霍爾元件，安裝于所述鐵芯中心線上方靠近轉子圓周的位置；—繞組的繞向及連接使所述電壓的半波為正和霍爾元件輸出電平的瞬時值到達或接近高、低電平的中間值且在升高時，或者所述電壓的半波為負和霍爾元件輸出電平的瞬時值到達或接近高、低電平的中間值且在降低時，達到在電動機啟動且所述轉子設定的旋轉方向為逆時針時所述主磁通軸線的相反方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度或者所述轉子設定的旋轉方向為順時針時所述主磁通軸線的方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度，或者在電動機運轉時所述主磁通軸線與永磁磁通軸線方向相反或接近相反；——所述控制電路包括一同或門邏輯控制，該同或門邏輯輸入之一為相應于主磁通軸線方向的交流電源供給所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微型單相永磁同步電動機，包括：——同樣極數的定子和永磁轉子；——開關，交流電源經該開關向定子供電；——控制電路，控制開關的通斷；其特征在于：a)所述定子的繞組按規定繞向接往交流電源；b)所述定子與轉子間氣隙的寬度于每一極下沿設定的圓周方向收窄，因而在自由狀態下，轉子各極的軸線以最靠近的定子一極的軸線為參照，沿設定的圓周方向偏轉一銳角角度；c)所述控制電路包括一安裝于所述轉子圓周設定位置以隨時檢測所述轉子的極性和位置的線性磁性位置傳感器，并以該設定位置為參照和按該傳感器的輸出，確定轉子各極穿越氣隙的永磁磁通軸線的方向；d)所述控制電路隨時檢測外部交流電源供給定子的電壓的極性，確定其將在定子各極產生穿越氣隙的主磁通軸線的方向，并按照對所述轉子設定的旋轉方向對交流電源逐個半波進行控制:——在電動機啟動時，如果對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相同，所述開關在所述主磁通軸線的相反方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度時，接通此時的交流電源半波；如果對所述轉子設定的旋轉方向與所述圓周方向相反，所述開關在所述主磁通軸線的方向與永磁磁通軸線相交為所述銳角角度時，接通此時的交流電源半波；——在電動機運轉時，所述開關在所述主磁通軸線與永磁磁通軸線方向完全相反或接近相反時，接通此時的交流電源半波。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：區長釗，卓春光，
申請(專利權)人：江門市地爾漢宇電器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：