一种微型永磁同步电动机制造技术

微型永磁同步电动机，包括同极数的定子和永磁转子，交流电源经控制电路的开关向定子供电；气隙于每一极下沿转向收窄，使转子各极轴线在自由状态以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿转向偏转一锐角；线性磁性位置传感器安装于转子圆周设定位置以检测转子的极性和位置，控制电路以该设定位置为参照和传感器的输出，确定转子各极永磁磁通的轴线方向；控制电路检测电源供给定子的电压极性以确定在各极产生的主磁通的轴线方向；开关在电动机启动和主磁通轴线方向与永磁磁通轴线方向相交为所述锐角时或者电动机运转和主磁通轴线方向与永磁磁通轴线方向相反或接近相反时接通此时的电源半波。该电动机在预定转向启动和运转性能较佳，控制结构简单可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微型永磁同步电动机，尤其涉及一种直接驱动小功率离心式水泵的微型永磁同步电动机，在国际专利分类表中，分类可属于H02P6/20。
技术介绍
传统的直接驱动小功率离心式水泵的微型永磁同步电动机相比异步电动机明显节能节材，但其旋转方向不确定和转矩偏低或运转欠平稳影响了 使用效果，现有技术一直为改善该不足而努力，可见于中国专利技术专利申请公开说明书CN1275257A和中国技术专利说明书CN201409107Y。但现有技术这些设计的控制结构偏于复杂，且实际使用效果仍然欠佳。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提出一种微型永磁同步电动机，可以在预定的旋转方向有较佳的启动和运转性能，而控制结构比较简单。本专利技术解决技术问题的技术方案是，一种微型永磁同步电动机，包括—同样极数的定子和永磁转子；—开关，交流电源经该开关向定子供电；——控制电路，控制开关的通断；其特征在于a)所述定子的绕组按规定绕向接往交流电源；b)所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的旋转方向收窄，因而在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；c)所述控制电路包括一安装于所述转子圆周设定位置以随时检测所述转子的极性和位置的线性磁性位置传感器，并以该设定位置为参照和按该传感器的输出，确定转子各极穿越气隙的永磁磁通轴线的方向；d)所述控制电路随时检测外部交流电源供给定子的电压的极性，确定其将在定子各极产生穿越气隙的主磁通轴线的方向，并对交流电源逐个半波进行控制-在电动机启动时,所述开关在所述主磁通轴线的相反方向与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度时接通此时的交流电源半波；—在电动机运转时，所述开关在所述主磁通轴线与永磁磁通轴线方向完全相反或接近相反时，接通此时的交流电源半波。该设计的巧妙之处在于-气隙沿设定的旋转方向收窄的设计，使得在电动机启动的一刻，永磁磁通轴线处在沿设定的旋转方向超越主磁通轴线的相反方向一锐角角度；—在电动机运转时，设计在永磁磁通轴线旋转至主磁通轴线的完全相反或接近相反的方向时接通电源，使主磁通在永磁磁通轴线沿设定的旋转方向稍微超越主磁通轴线的相反方向后出现；——结果是，在每个电源半波通电期间，按照磁场校直原理，转子磁极即首先被与其最靠近的定子磁极沿旋转方向推斥而靠往极性相反的下一定子磁极，接着受到该下一定子磁极吸引。其有益的效果是——电动机启动和运转中所受到的电磁力均为设定的旋转方向的电磁力，确保按设定旋转方向启动和运转，并减轻了启动和运转的脉动，不会发生转子磁极被与其最靠近的定子磁极吸住而阻滞的情况；—电磁斥力和吸力均得到利用，提高了启动和运转的平均转矩。 使用线性磁性位置传感器可实现与转子永磁磁通轴线方向的关系接近正弦波的连续输出特性，以其所安装的转子圆周设定位置为参照检测转子的极性和位置，转子的极性和位置均可按传感器的输出和安装位置计算确定。因此，传感器可安装于转子圆周任何位置，可免除现有技术对其安装位置的限定，有利于结构设计。该技术方案最好设计在电动机运转时，所述开关在所述永磁磁通轴线旋转至与主磁通轴线方向完全相反之前，接通此时的交流电源半波，所提前的时间短于绕组电流滞后电压的时间。由于电动机绕组的感性电流的滞后于电压，该设计可更充分地利用电源电压。该技术方案的典型设计之一为—所述定子的铁芯为U形铁芯，轭部穿入绕组，上开口成形为供转子插入的二极，所述永磁转子也为二极；—所述开关为双向晶闸管，双向晶闸管主电极与所述绕组串联后接往交流电源；—电动机设定为逆时针旋转，所述铁芯二极的左侧一极与转子间气隙的宽度自上而下收窄，右侧一极与转子间气隙的宽度自下而上收窄，因此在自由状态下，转子永磁磁通轴线以定子铁芯二极的水平轴线为参照，沿逆时针方向偏转一锐角角度；—所述传感器为霍尔元件，安装于所述定子铁芯二极的水平轴线靠近转子圆周的位置；—绕组的绕向及连接使所述电压的半波为正和霍尔元件输出为最高电平或接近最高电平，或者所述电压的半波为负和霍尔元件输出为最低电平或接近最低电平时，达到在电动机启动时所述主磁通轴线的相反方向与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度，或者在电动机运转时所述主磁通轴线与永磁磁通轴线方向相反或接近相反；——所述控制电路包括一同或门逻辑控制，该同或门逻辑输入之一为相应于主磁通轴线方向的交流电源供给所述绕组的电压的极性，且正半波时为I而负半波时为0 ;输入之二是为相应于永磁磁通轴线方向的霍尔元件的输出电平，且最高电平或接近最高电平时为I而最低电平或接近最低电平时为0 ; ——所述同或门输出为I时，所述控制电路向所述双向晶闸管的触发极输出电压脉冲，脉冲宽度不超出所述电压极性再次转换的时刻。该技术方案的典型设计之二为—所述定子的铁芯为U形铁芯，轭部穿入绕组，上开口成形为供转子插入的二极，所述永磁转子也为二极；—所述开关为双向晶闸管；双向晶闸管的主电极与所述绕组串联后接往交流电源；—电动机设定为逆时针旋转，所述铁芯二极的左侧一极与转子间气隙的宽度自上而下收窄，右侧一极与转子间气隙的宽度自下而上收窄，因此在自由状态下，转子永磁磁通轴线以定子铁芯二极的水平轴线为参照，沿逆时针方向偏转一锐角角度；——所述传感器为霍尔元件，安装于所述铁芯中心线上方靠近转子圆周的位置；—绕组的绕向及连接使所述电压的半波为正和霍尔元件输出电平的瞬时值到达或接近高、低电平的中间值且在升高时，或者所述电压的半波为负和霍尔元件输出电平的瞬时值到达或接近高、低电平的中间值且在降低时，达到在电动机启动时所述主磁通轴线的相反方向与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度，或者在电动机运转时所述主磁通轴线与永磁磁通轴线方向相反或接近相反； ——所述控制电路包括一同或门逻辑控制，该同或门逻辑输入之一为相应于主磁通轴线方向的交流电源供给所述绕组的电压的极性，且正半波时为I而负半波时为0 ;输入之二为相应于永磁磁通轴线方向的霍尔元件输出电平的瞬时值及其变化方向，且当该电平的瞬时值到达或接近高、低电平的中间值且在升高时为1，降低时为0 ;——所述同或门输出为I时，所述控制电路向所述双向晶闸管的触发极输出电压脉冲，脉冲宽度不超出所述电压极性再次转换的时刻。本专利技术的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。附图说明图I是本专利技术第I实施例微型永磁同步电动机电磁基本结构示意图；图2是本专利技术第I、第2、第3实施例微型永磁同步电动机控制电路示意图；图3是本专利技术第I实施例微型永磁同步电动机霍尔元件输出特性图；图4是本专利技术第2、第3实施例微型永磁同步电动机霍尔元件输出特性图；图5是本专利技术第I、第2、第3实施例微型永磁同步电动机控制信号波形图；图6是本专利技术第2实施例微型永磁同步电动机电磁基本结构示意图；图7是本专利技术第3实施例微型永磁同步电动机电磁基本结构示意图。具体实施例方式本专利技术第I实施例和第2实施例微型永磁同步电动机是在诸如中国专利技术专利申请公开说明书CN1275257A和中国技术专利说明书CN201409107Y所述传统的直接驱动小功率离心式水泵的微型永磁同步电动机的基础上改进而成。本专利技术第I实施例微型永磁同步电动机电磁基本结构如图I所示，其继承CN1275257A中图I或CN201409107Y中图3和图4所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型永磁同步电动机，包括：——同样极数的定子和永磁转子；——开关，交流电源经该开关向定子供电；——控制电路，控制开关的通断；其特征在于：a)所述定子的绕组按规定绕向接往交流电源；b)所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的旋转方向收窄，因而在自由状态下，转子各极的轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的旋转方向偏转一锐角角度；c)所述控制电路包括一安装于所述转子圆周设定位置以随时检测所述转子的极性和位置的线性磁性位置传感器，并以该设定位置为参照和按该传感器的输出，确定转子各极穿越气隙的永磁磁通轴线的方向；d)所述控制电路随时检测外部交流电源供给定子的电压的极性，确定其将在定子各极产生穿越气隙的主磁通轴线的方向，并对交流电源逐个半波进行控制：——在电动机启动时，所述开关在所述主磁通轴线的相反方向与永磁磁通轴线相交为所述锐角角度时，接通此时的交流电源半波；——在电动机运转时，所述开关在所述主磁通轴线与永磁磁通轴线方向完全相反或接近相反时，接通此时的交流电源半波。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卓春光，池文茂，区长钊，
申请(专利权)人：江门市地尔汉宇电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：