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带有永磁增能磁路的步进式磁动装置

阅读:73发布:2020-08-09

专利汇可以提供带有永磁增能磁路的步进式磁动装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种带有永磁增能磁路的步进式磁动 力 装置,步进 电机 的 定子 上每两个相邻凸极磁极设置为与 转子 成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对,每副N/S磁极对的两个凸极极身上均安装单极性激磁绕组,每副N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上设置同极性并联的永磁 铁 磁路。本 发明 实用性强、稳定可靠,可为各行各业提供强劲的绿色动力和 能源 ,市场前景巨大。,下面是带有永磁增能磁路的步进式磁动装置专利的具体信息内容。

1.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动装置,其特征在于,在公知VR型单段式反应式或变磁阻式步进电机的凸极式定子上设置适配的永磁增能磁路,凸极式定子上每两个相邻凸极磁极设置为与转子成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对,每副N/S磁极对的两个凸极极身上均安装单极性激磁绕组,每副N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上设置同极性并联的永磁磁路,即磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性和与之并联永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能磁极对,并把它视作定子上的一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对,或视作圆周对称布设的一相多副N/S激磁永磁增能磁极对组之其中一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对,依照反应式或变磁阻式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距、磁极位距角、每副N/S磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器
2.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知VR型轴向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机的分段环盘式定子上设置适配的永磁增能磁路,每段定子环形绕组之定子环盘形铁芯两端之间、环形单极性激磁绕组的圆周内侧或外侧设置轴向并联的同磁极性的永磁铁磁路,永磁铁呈环盘状或条围成筒状轴向适配设置,每段定子上的环形单极性激磁绕组磁路的磁极性与其轴向并联的永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得每段环盘定子构建成一段激磁永磁增能N/S磁极盘,依照轴向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、定子磁齿分度数、定子分段/分相布局、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
3.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知VR型径向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机的分段凸极式定子上设置适配的永磁增能磁路,每段凸极式定子之凸极极身上均安装单极性激磁绕组,相邻的两凸极磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上均设置并联的同极性的永磁铁磁路,即磁极上并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以同端同极性设置,使得相邻的永磁铁磁路呈-N-S-S-N-或-S-N-N-S-磁极布设构成激磁永磁增能N/S磁极对或对称布设的多副激磁永磁增能N/S磁极对组,依照径向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、磁极位距角、定转子磁齿齿距、分度数、定子分段/分相布局、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
4.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知PM型凸极式永磁式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,凸极式定子圆周上同一相中的N-S凸极磁极对或者间隔至少一相至少一个凸极磁极的两个凸极磁极设置为与转子成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对,每副磁极对的两个凸极极身上均安装单极性激磁绕组,该磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上设置同极性并联的永磁铁磁路,即并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能N/S磁极对,且作为定子上的一副激磁永磁增能N/S磁极对或圆周对称布设的一相多副激磁永磁增能N/S磁极对组,依照凸极式永磁式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、磁极位距角、每副N/S凸极磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
5.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知PM型爪极式永磁式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,定子上适配的单极性激磁绕组之N/S极爪对或极爪盘的之间设置并联的同极性的永磁铁磁路,即相并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以轴向同端同极性设置,使得相应的极爪对或极爪盘构建成一副激磁永磁增能N/S磁极爪对或对应布设的多副激磁永磁增能N/S磁极爪对组或N/S磁极爪盘,依照PM型爪极式永磁式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、定转子磁极爪齿距、分度数、定转子极爪布局、定子磁极爪或其上磁齿与转子磁极/磁齿/磁爪的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
6.一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在凸极式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,定子圆周上的所有凸极磁极之极身上均安装单极性激磁绕组,凸极单极性激磁绕组极身两端之间径向设置并联的永磁铁磁路,即并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以径向同端同极性设置,使得每个凸极构建成激磁永磁增能凸极磁极,轴对称或相邻的激磁永磁增能凸极磁极之磁极性同端相异,并作为定子上的一副激磁永磁增能N/S磁极对或对称布设的一相多副激磁永磁增能N/S磁极对组,另外的一种特别结构是,即在针对永磁式凸极式步进电机的情况时,要把永磁式凸极式步进电机的定子分成两段适配,其轴向相邻的凸极磁极成对且极性相异设置,以满足永磁式定子凸极双磁极性交替变化之结构要求,依照相应的凸极式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置凸极数、相数、步距角、磁极位距角、每副N/S凸极磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
7.如1、2、3、4、5或6所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,它属于带有永磁增能磁路的直线型步进式磁动力装置,把所述的的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置的定子与转子之间的耦合气隙分别展开并伸长,即对应成为相应类型的带有永磁增能磁路的直线型步进式磁动力装置的结构。
8.如1或4所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在相邻的不同相的N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间设置同极性并联的跨相永磁铁磁路,使得跨相永磁铁磁路的磁极性和与之并联磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性以同端同极性设置,使得定子上所有相邻的凸极磁极之间均布设有永磁铁磁路,并呈-N-S-S-N-或-S-N-N-S-脸对脸背靠背的磁极性布设在定子圆周上,构成带激磁永磁增能跨相永磁铁磁路的激磁永磁增能N/S磁极对之结构。
9.如1、2、3、4、5或6所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,永磁铁磁路分别为单体方条状稀土磁铁、多体/分体组合式稀土磁铁组件进行适配选择安装,所述的步进式磁动力装置适配相应的公知电机零部件,包括相适配的转子、端盖、底座、轴承、两端支架、角度传感器位置传感器、温度传感器、转速传感器电压传感器、电流传感器、冷/散热组件、启动电瓶和备用电源组件,并从中选择适配,传感器分别适配接驳到控制驱动器中的运行状态获取单元输入端上,控制驱动器的输出端分别接驳各相的激磁绕组,并按不同的时序、频率节拍和励磁电流大小可调,提供脉冲激磁电流,步进式磁动力装置之定转子结构分别有外定子内转子筒式结构、内定子外转子筒式结构、左定子右转子盘式结构、右定子左转子盘式结构、外定子内转子锥式结构、内定子外转子锥式结构,或者为提高单一装置的功率进而由筒式结构、盘式结构和锥式结构之中的至少两种结构适配组合成组合式定转子结构、多层定转子复合嵌套筒式结构,或制成多定转子单元同轴串级结构。
10.如1、2、3、4、5或6所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,其转子轴直接适配与负载设备相连接的联轴器即构成磁能动力系统,或者联接发电机的转轴以发电输出电源动力,发电机的电能输出同时分流出较少的输出电能反馈接驳智能驱动控制器或智能控制器的电源电路单元的输入端以维持系统工作,从而构成步进式磁动力装置或称为磁能发电机,或者在转轴与定子之间加装嵌入式/微型自用电发电机,嵌入式/微型自用电发电机的定子设置在磁动机装置的定子端盖上,嵌入式/微型自用电发电机的转子设置在转轴上,另一种结构是嵌入式/微型自用电发电机安装在定子端盖或支架上,转轴上设置主动轮,通过传动机构带动嵌入式/微型自用电发电机的转子工作发电,嵌入式/微型自用电发电机的输出端子一方面接驳智能驱动控制器的备用电源输入端子建立自反馈供电电源,另一方面接驳到外部设备的电源输入端子用作外部设备的供电电源,并且转轴联结外部传动负载设备的传动轴输入端,为外部传动负载设备提供动力转矩,构建成自备电步进式磁动力系统。

说明书全文

带有永磁增能磁路的步进式磁动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及的技术领域包括:动力设备技术领域、能源技术领域,特别是一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置。

背景技术

[0002] 在人们熟悉的工农业生产和日常生活中经常看到各种动力设备和需要能源做支撑,能够输出动力的设备是各种人类生活的基础,目前全球范围内石化能源等非再生重污染能源消耗占有大部分份额,但是随着石化类能源的大量消耗和逐渐枯竭、日益严重的环境污染,节能减排、环境保护和能源枯竭方面的压力和紧迫感已上升到空前高度,迫切需要可替代传统动力和传统能源的新动力和新能源技术,以降低能源消耗和环境污染,提高人民的生活质量
[0003] 因此,挖潜永磁能量,研制新型结构的磁动力技术和新能源技术势在必行,以克服现有各种电动机和拖动设备或内燃机技术的能耗大等缺点,为各种负载设备提供普惠和价廉的新动力和新能源,以满足市场和社会发展的需要,带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置的研制成功,使动力设备领域和能源领域发生革命性技术进步。

发明内容

[0004] 目前高性能稀土永磁材料和超级永磁材料(英国剑桥大学最新发明成果,以下统称永磁材料或永磁)日新月异出现,各种新型磁性材料(新型电工材料、非晶合金高导磁材料)的广泛应用,加速了各种永磁电机和非晶电机的推广;同时,永磁磁路理论也与时俱进并得到了很大发展,我国科学家李国坤教授在国际上率先提出“静磁能拉、推方程”理论,被称为“李氏拉推磁路”而享誉世界,稀土磁性磁路的磁饱和及其反向漏磁理论、永磁磁路可控及磁路叠加技术等等研究成果,都为研制新型结构的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置奠定了物资基础和坚实的理论基础。
[0005] 本发明的具体技术方案如下:
[0006] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知VR型单段式反应式或变磁阻式步进电机的凸极式定子上设置适配的永磁增能磁路,凸极式定子上每两个相邻凸极磁极设置为与转子成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对,每副N/S磁极对的两个凸极极身上均安装单极性激磁绕组,每副N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上设置同极性并联的永磁铁磁路,即磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性和与之并联永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能磁极对,并把它视作定子上的一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对,或视作圆周对称布设的一相多副N/S激磁永磁增能磁极对组之其中一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对,依照反应式或变磁阻式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距、磁极位距角、每副N/S磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器
[0007] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知VR型轴向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机的分段环盘式定子上设置适配的永磁增能磁路,每段定子环形绕组之定子环盘形铁芯两端之间、环形单极性激磁绕组的圆周内侧或外侧设置轴向并联的同磁极性的永磁铁磁路,永磁铁呈环盘状或条围成筒状轴向适配设置,每段定子上的环形单极性激磁绕组磁路的磁极性与其轴向并联的永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得每段环盘定子构建成一段激磁永磁增能N/S磁极盘,依照轴向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、定子磁齿分度数、定子分段/分相布局、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
[0008] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知VR型径向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机的分段凸极式定子上设置适配的永磁增能磁路,每段凸极式定子之凸极极身上均安装单极性激磁绕组,相邻的两凸极磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上均设置并联的同极性的永磁铁磁路,即磁极上并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以同端同极性设置,使得相邻的永磁铁磁路呈-N-S-S-N-或-S-N-N-S-磁极布设构成激磁永磁增能N/S磁极对或对称布设的多副激磁永磁增能N/S磁极对组,依照径向磁路多段/分相式反应式或变磁阻式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、磁极位距角、定转子磁齿齿距、分度数、定子分段/分相布局、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
[0009] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知PM型凸极式永磁式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,凸极式定子圆周上同一相中的N-S凸极磁极对或者间隔至少一相至少一个凸极磁极的两个凸极磁极设置为与转子成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对,每副磁极对的两个凸极极身上均安装单极性激磁绕组,该磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间圆周弧弦上设置同极性并联的永磁铁磁路,即并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能N/S磁极对,且作为定子上的一副激磁永磁增能N/S磁极对或圆周对称布设的一相多副激磁永磁增能N/S磁极对组,依照凸极式永磁式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、磁极位距角、每副N/S凸极磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
[0010] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在公知PM型爪极式永磁式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,定子上适配的单极性激磁绕组之N/S极爪对或极爪盘的之间设置并联的同极性的永磁铁磁路,即相并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以轴向同端同极性设置,使得相应的极爪对或极爪盘构建成一副激磁永磁增能N/S磁极爪对或对应布设的多副激磁永磁增能N/S磁极爪对组或N/S磁极爪盘,依照PM型爪极式永磁式步进电机之工作结构模式及其相适配的转子来设置相数、步距角、定转子磁极爪齿距、分度数、定转子极爪布局、定子磁极爪或其上磁齿与转子磁极/磁齿/磁爪的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
[0011] 一种带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在凸极式步进电机的定子上设置适配的永磁增能磁路,定子圆周上的所有凸极磁极之极身上均安装单极性激磁绕组,凸极单极性激磁绕组极身两端之间径向设置并联的永磁铁磁路,即并联的永磁铁磁路和单极性激磁绕组磁路之磁极性以径向同端同极性设置,使得每个凸极构建成激磁永磁增能凸极磁极,轴对称或相邻的激磁永磁增能凸极磁极之磁极性同端相异,并作为定子上的一副激磁永磁增能N/S磁极对或对称布设的一相多副激磁永磁增能N/S磁极对组,另外的一种特别结构是,即在针对永磁式凸极式步进电机的情况时,要把永磁式凸极式步进电机的定子分成两段适配,其轴向相邻的凸极磁极成对且极性相异设置,以满足永磁式定子凸极双磁极性交替变化之结构要求,依照相应的凸极式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子来设置凸极数、相数、步距角、磁极位距角、每副N/S凸极磁极对及其磁极磁靴布局和分度数、定子磁极/磁靴上磁齿与转子磁极/磁齿的适配参数,并配置相应的控制驱动器。
[0012] 如上述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,它属于带有永磁增能磁路的直线型步进式磁动力装置,把所述的的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置的定子与转子之间的耦合气隙分别展开并伸长,即对应成为相应类型的带有永磁增能磁路的直线型步进式磁动力装置的结构。
[0013] 如上所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,在相邻的不同相的N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间设置同极性并联的跨相永磁铁磁路,使得跨相永磁铁磁路的磁极性和与之并联磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性以同端同极性设置,使得定子上所有相邻的凸极磁极之间均布设有永磁铁磁路,并呈-N-S-S-N-或-S-N-N-S-脸对脸背靠背的磁极性布设在定子圆周上,构成带激磁永磁增能跨相永磁铁磁路的激磁永磁增能N/S磁极对之结构。
[0014] 如上所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,永磁铁磁路分别为单体方条状稀土磁铁、多体/分体组合式稀土磁铁组件进行适配选择安装,所述的步进式磁动力装置适配相应的公知电机零部件,包括相适配的转子、端盖、底座、轴承、两端支架、角度传感器位置传感器、温度传感器、转速传感器电压传感器、电流传感器、冷/散热组件、启动电瓶和备用电源组件,并从中选择适配,传感器分别适配接驳到控制驱动器中的运行状态获取单元输入端上,控制驱动器的输出端分别接驳各相的激磁绕组,并按不同的时序、频率节拍和励磁电流大小可调,提供脉冲激磁电流,步进式磁动力装置之定转子结构分别有外定子内转子筒式结构、内定子外转子筒式结构、左定子右转子盘式结构、右定子左转子盘式结构、外定子内转子锥式结构、内定子外转子锥式结构,或者为提高单一装置的功率进而由筒式结构、盘式结构和锥式结构之中的至少两种结构适配组合成组合式定转子结构、多层定转子复合嵌套筒式结构,或制成多定转子单元同轴串级结构。
[0015] 如上所述的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,其特征在于,其转子轴直接适配与负载设备相连接的联轴器即构成磁能动力系统,或者联接发电机的转轴以发电输出电源动力,发电机的电能输出同时分流出较少的输出电能反馈接驳智能驱动控制器或智能控制器的电源电路单元的输入端以维持系统工作,从而构成步进式磁动力装置或称为磁能发电机,或者在转轴与定子之间加装嵌入式/微型自用电发电机,嵌入式/微型自用电发电机的定子设置在磁动机装置的定子端盖上,嵌入式/微型自用电发电机的转子设置在转轴上,另一种结构是嵌入式/微型自用电发电机安装在定子端盖或支架上,转轴上设置主动轮,通过传动机构带动嵌入式/微型自用电发电机的转子工作发电,嵌入式/微型自用电发电机的输出端子一方面接驳智能驱动控制器的备用电源输入端子建立自反馈供电电源,另一方面接驳到外部设备的电源输入端子用作外部设备的供电电源,并且转轴联结外部传动负载设备的传动轴输入端,为外部传动负载设备提供动力转矩,构建成自备电步进式磁动力系统。
[0016] 工作机理:本发明技术方案的工作原理与公知的步进电机和磁阻电机之工作机理基本相同,相关的技术术语和技术结构及其工作机理,可参阅《图解步进电机和伺服电机的应用于维修》/杜增辉孙克军著化学工业出版社出版、《步进电机应用技术》/[日]坂本正文著王自强译科学出版社出版。即转子和定子之间通过定转子耦合气隙、转子磁极/磁齿、定子磁极/磁齿对以及定转子本体构建成闭合磁路,不同之处是在上述公知的不同类型的步进式电机或磁阻电机的定子结构的现有基础上设置了永磁铁磁路,以提高电机的工作效率,并以工艺制造更经济、结构更简单和性能更实用等优越性挖掘出永磁铁中蕴含的能量,开辟出了一条可行的新动力新能源技术路径,其技术特征有以下特点:一方面,定子单极性激磁绕组之铁芯(磁极极身)的磁饱和度磁通量应适配于永磁铁磁路磁通量,使得在形成闭合磁路之磁极极身的单极性激磁绕组没有励磁电流时,永磁铁磁路的磁通只会经磁极极身铁芯成闭合磁路,此时,定子磁靴/磁齿与转子磁极/磁齿之间因有耦合气隙磁阻较大阻隔了磁力线而无磁通;另一方面,定子磁靴/磁齿的磁通饱和度应大于或近似于电控单极性激磁绕组产生的磁通和永磁铁磁路磁通的之和,对应的定子磁极/磁齿与转子磁极/磁齿之间,因电控单极性激磁绕组通电励磁时产生同端同极性的电磁磁通排斥并挤出原单极性激磁绕组铁芯中的永磁铁磁路磁通(永磁铁产生的磁通),使得两部分磁通之和一起走磁极/磁靴及气隙路径,共同在定转子磁极/磁齿之间产生磁吸引力或磁排斥力,进而产生步进扭矩,当单极性激磁绕组按节拍、频率和顺序给各相的单极性激磁绕组通电脉冲时,转子即发生步进转动。附图说明
[0017] 图1为实施例1三相VR型单段式反应式或变磁阻式凸极式步进电机的结构示意图及A相A1和A2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0018] 图2为图1之B相B1和B2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0019] 图3为图1之C相C1和C2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0020] 图4为图1三相单拍后A相A1和A2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0021] 图5为实施例2带跨相永磁铁磁路的三相VR型单段式反应式或变磁阻式凸极式步进电机的结构示意图及A相A1和A2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0022] 图6为图5之B相B1和B2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0023] 图7为图5之C相C1和C2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。
[0024] 图8为图5三相单拍后A相A1和A2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对加电时的磁路和旋转示意图。

具体实施方式

[0025] 实施例1
[0026] 如图1至图4所示,它为三相VR型单段式反应式或变磁阻式凸极式步进电机,是一个外定子内转子筒式结构的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,凸极(2)式定子(1)上每两个相邻凸极磁极设置为与转子(7)成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对(4),每副N/S磁极对(4)的两个凸极极身(2)上均安装单极性激磁绕组(3),每副N/S磁极对(4)的两磁极端部/极靴靴腰之间设置同极性并联的永磁铁磁路(6),即磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性和与之并联永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能磁极对,并把它视作定子上的一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对(4),或视作对称布设的一相多副N/S激磁永磁增能磁极对组之其中一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对(4),依照反应式或变磁阻式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子(7)来设置转子齿(8)数是100,相数是三相,步距角为1.2°/0.6°,转子齿距角为3.6°,共6副N/S磁极对及其磁极磁靴布局以60°分度数均布,定子(1)磁靴上磁齿(5)与转子齿(8)的适配参数为104/100,配置单极性三相单拍或三相六拍的斩波恒流型步进电机控制驱动器。
[0027] 工作原理:当定子上的激磁绕组(3)均不加电时,根据磁路定理可知,磁力线走最小磁阻和最近路径,因此,每副N/S激磁永磁增能凸极磁极对中的永磁铁磁路(6)、极身(3)和定子本体(1)构建成闭合磁路即闭合的永磁铁磁力线(10),此时,因定转子之间因存在气隙,磁阻较大,永磁铁的磁力线不会走磁靴(4)磁齿(5)、耦合气隙和转子(7)磁齿(8)路径;
[0028] 当A相A1和A2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对上的4个激磁绕组(3)加电时,如图1所示,由于稀土永磁铁(6)具有反向漏磁磁阻非常强之特点,而且永磁铁(6)和激磁绕组(3)同端同极性磁力线相排斥,使得永磁铁(6)的磁力线(11)和激磁绕组(3)的电磁磁力线(12)只能走走磁靴(4)磁齿(5)、耦合气隙和转子(7)磁齿(8)路径,二者之和,形成定子A相两副凸极磁对上的磁齿(5)吸引相邻转子磁齿(8)之电磁永磁合力扭矩,并使得磁齿对正;
[0029] 同理,当B相B1和B2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对上的4个激磁绕组(3)加电时,如图2所示,由于稀土永磁铁(6)具有反向漏磁磁阻非常强之特点,而且永磁铁(6)和激磁绕组(3)同端同极性磁力线相排斥,使得永磁铁(6)的磁力线(11)和激磁绕组(3)的电磁磁力线(12)只能走走磁靴(4)磁齿(5)、耦合气隙和转子(7)磁齿(8)路径,二者之和,形成定子B相两副凸极磁对上的磁齿(5)吸引相邻转子磁齿(8)之电磁永磁合力扭矩,并使得磁齿对正,其结果使得转子(7)转动1.2°;
[0030] 同理,当C相C1和C2两副N/S激磁永磁增能凸极磁极对上的4个激磁绕组(3)加电时,如图3所示,由于稀土永磁铁(6)具有反向漏磁磁阻非常强之特点,而且永磁铁(6)和激磁绕组(3)同端同极性磁力线相排斥,使得永磁铁(6)的磁力线(11)和激磁绕组(3)的电磁磁力线(12)只能走走磁靴(4)磁齿(5)、耦合气隙和转子(7)磁齿(8)路径,二者之和,形成定子C相两副凸极磁对上的磁齿(5)吸引相邻转子磁齿(8)之电磁永磁合力扭矩,并使得磁齿对正,其结果使得转子(7)再转动1.2°;
[0031] 以此类推,转子就按节拍快慢决定的转速旋转了,由于在此过程中加入了永磁铁磁路的磁力所产生的扭矩,转子主轴(9)上输出的功率是绕组电磁磁力和永磁磁力出力之和。
[0032] 实施例2
[0033] 如图5至图8所示,它为带跨相永磁铁磁路的三相VR型单段式反应式或变磁阻式凸极式步进电机,是一个外定子内转子筒式结构的带有永磁增能磁路的步进式磁动力装置,凸极(22)式定子(21)上每两个相邻凸极磁极设置为与转子(27)成气隙耦合磁回路的一副N/S磁极对(24),每副N/S磁极对(24)的两个凸极极身(22)上均安装单极性激磁绕组(23),每副N/S磁极对(24)的两磁极端部/极靴靴腰之间设置同极性并联的永磁铁磁路(26),即磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性和与之并联永磁铁磁路的磁极性以同端同极性设置,使得一副磁极对构建成一副激磁永磁增能磁极对,并把它视作定子上的一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对(24),或视作对称布设的一相多副N/S激磁永磁增能磁极对组之其中一副N/S激磁永磁增能凸极磁极对(24),在相邻的不同相的N/S磁极对的两磁极端部/极靴靴腰之间分别设置同极性并联的跨相永磁铁磁路(36),跨相永磁铁磁路(36)的磁极性和与之并联磁极上的单极性激磁绕组磁路的磁极性以同端同极性设置,定子上所有相邻的凸极磁极(24)之间均布设有永磁铁磁路,并呈-N-S-S-N-或-S-N-N-S-脸对脸背靠背的磁极性布设在定子圆周上,构成带激磁永磁增能跨相永磁铁磁路的激磁永磁增能N/S磁极对(24)之结构。依照反应式或变磁阻式步进电机之工作机理结构模式及其相适配的转子(27)来设置转子齿(28)数是100个,相数是三相,步距角为1.2°/0.6°,磁极位距角为28.8°,共6副N/S磁极对及其磁极磁靴布局以60°分度数均布,定子(21)磁靴上磁齿(25)与转子齿(28)的适配参数为104/100,配置单极性三相单拍或三相六拍的斩波恒流型步进电机控制驱动器。
[0034] 该实施例的工作原理与实施例1的工作原理基本相同,不同之处在于,该实施例的结构中增加了跨相永磁铁回路(36)及其相应的永磁磁力线(37)的磁力叠加作用,可更有利于挖掘永磁铁中藏匿的取之不尽且用之不竭的永磁能。
[0035] 特别要指出的是,上述两个实施例仅仅给出了本发明中的两个代表性结构的具体实施技术方案,利用权利要求书中所述技术特征实施,可排列组合出几百种甚至几千种不同的实施例和产品技术方案。因此只要未背离本发明技术方案的实质而作出的改变、修饰、替代、融合、各种技术特征的搭配组合及简化的技术方案,都应受到本发明的权利约束和保护。说明:①本说明书和本案的权利要求书中多处使用了标点符号“/”,它代表“或者”或“并列”的意思,即“A/B”表示有A或者有B两种情况,“A或/和B”表示既有A或者有B、也有A和B三种情况;②本文中“至少一个”、“至少一种”、“至少一对”、“至少一副”、“至少一套”、“至少一级”或“至少一组”等表述用语,指的是既可以由一个、一种、一对、一副、一套、一级或一组相关特征构成,也可以由两个及两个以上、两种及两种以上、两对及两对以上、两副及两副以上、两套及两套以上、两级及两级以上、或两组及两组以上相关特征构成。
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