[發明專利]一種微型永磁同步電動機

有效

• 申請號: 201110100111.6
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102751922A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 卓春光;池文茂;區長釗
• 申請（專利權）人: 江門市地爾漢宇電器股份有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16;H02P6/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微型永磁同步電動機，尤其涉及一種直接驅動小功率離心式水泵的微型永磁同步電動機，在國際專利分類表中，分類可屬于H02P6/20。

背景技術

傳統的直接驅動小功率離心式水泵的微型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和轉矩偏低或運轉欠平穩影響了使用效果，現有技術一直為改善該不足而努力，可見于中國發明專利申請公開說明書CN1275257A和中國實用新型專利說明書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。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提出一種微型永磁同步電動機，可以在預定的旋轉方向有較佳的啟動和運轉性能，而控制結構比較簡單。

本發明解決技術問題的技術方案是，一種微型永磁同步電動機，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旋轉方向收窄，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，沿設定的旋轉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，并對交流電源逐個半波進行控制：

——在電動機啟動時，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；

——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：

——氣隙沿設定的旋轉方向收窄的設計，使得在電動機啟動的一刻，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；

——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；

——結果是，在每個電源半波通電期間，按照磁場校直原理，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。

其有益的效果是：

——電動機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；

——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；

——電動機設定為逆時針旋轉，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；