[发明专利]特种永磁电机

说明书

本发明公开了特种永磁电机，包括定子、转子和外壳及外接控制器，所述定子硅钢磁芯有线槽和相同的若干线圈绕组，磁芯上有凹槽，凹槽中安装定子永磁体，凹槽有封闭口和开口二种类型，相互叠压成定子栅栏状磁芯，有二个相同的定子1和定子2安装在同一轴线上组成一个定子结构，定子1和定子2与磁通套的联接构成U型磁铁空间结构；所述转子包括转子硅钢磁芯，闭合鼠笼和转子永磁体，控制器输出三相具有相同的正负正弦波或梯波脉冲半波电源，本发明是绿色环保，节能安全，使用成本低，可在无空气环境中长期稳定工作，其广泛用于各种动力设备，具有很高的社会和经济价值。

技术领域

本发明涉及一种将磁能间接转换为机械能的特种永磁电机，具体涉及一种交流永磁电机，属于电磁场与稀土永磁场叠加的应用技术领域。

背景技术

目前，永磁电机的转子上采用稀土钕铁硼永磁铁替代励磁线圈电磁场，比传统老式电机节电明显，但定子上仍采用电磁主线圈是定子产生热量耗能的主要源头，经常会发生过热烧毁绕组的不安全事故，因此需继续进一步研究节电的方案，确保电机更加高效安全，针对上述问题，从现有的永磁电机入手探索，能否在定子线圈中采用永磁铁，使其与转子上的永磁铁，在遵循电磁原理的基础上，叠加形成新的变化复合磁场，让新的变化复合磁场与转子上的磁场相互作用而转动起来对外做功？依据专利号ZL201720376551.7交流永磁电机，以及专利号201821133703.1一种交流永磁电机，它们的毎个定子磁芯上的线圈由一个交流线圈分成二个直流线圈，但这二个直流线圈及硅钢片磁芯是以径向位置安排在同一个定子上，使定子直径变大且接线头数较多，在实际制作过程中又创新设计出新型装置：如果将分成的二个直流线圈及硅钢片磁芯位置安排在同一个轴线上，相同功率的电机对比，就能够缩小定子直径使电机外壳直径减小，且接线头简易明确，不易接错线头，转子外径尺寸的缩小对减小噪音也有积极作用，能够进一步提高效率，更好地使得电磁场与永磁场相互干扰叠加的新的变化复合磁场原理展现出良好的特性。

发明内容

本发明就是针对上述存在的问题提供一种绿色安全、结构新颖、节能降噪、运转可靠的特种永磁电机系统，采用在定子线圈中的硅钢叠压片磁芯内安装有永磁铁，并将传统电机的一个定子设计制作成二个单独且相同的定子1和定子2，定子1和定子2安装在同一个轴线位置上，假设定子1的直流线圈限定通入全波整流中的正向脉冲直流电，定子2的直流线圈限定通入全波整流中的另外半幅负向脉冲直流电，这样二个单独的定子1直流线圈一个通电，另一个定子2相对应的直流线圈则处于断电状态，它们在控制器调控下相互交替通电变换电磁场运行，硅钢磁芯凹槽中安装的定子永铁铁表面极性与相应的直流线圈电磁场极性相同，通电产生的脉冲电磁场与永磁铁恒磁场叠加形成动态脉冲新的复合磁场，这两个定子的复合磁场在气隙位置产生波动的脉冲磁场，且具有旋转磁场特点，转子上的金属鼠笼框架受动态磁场作用而转动且决定旋转方向，转子上还有若干永磁铁组合受定子复合磁场作用而转动，通过控制器频率和差位角是设计可调节的；创新改进内容是：本发明由特种永磁电机，包括，定子、转子和外壳以及外接的控制器四大部分组成，定子的硅钢叠压片磁芯上有若干相同线槽和若干相同线圈绕组，磁芯内有相同的凹槽，凹槽中安装定子永磁铁，有二个相同的定子1和定子2安装在同一轴线上组成一个定子结构，定子1和定子2之间的间隔有磁通套联接并容纳线圈外露部分，定子1和定子2与磁通套的联接构成U型磁铁空间结构，在定子线圈通入正、负正弦波脉冲直流电时，产生动态的正弦脉冲复合磁场，在三相全波整流电源控制下，这个复合磁场在气隙位置形成旋转磁场，带动转子旋转；在转子鼠笼闭合结构没有倾斜角状态时，定子1和定子2安装时有一个倾斜角，倾斜角为一个线槽的角度，或者转子鼠笼闭合结构有倾斜角度状态时，定子1和定子2安装时没有倾斜角；定子1安装的永磁铁极性和定子2安装的永磁铁极性相反，且安装的定子永磁铁极性与相应的定子线圈电磁场的电磁极性相同；定子硅钢片凹槽有封闭口和开口二种类型相互叠压，形成具有栅栏状的定子磁芯，可以在设计制造阶段调节复合磁场参数；当定子1通入正向脉冲直流电，则定子2通入反向脉冲直流电，这样定子1线圈一个通电，另一个定子2线圈则处于断电状态，相互交替通电变换电磁场运行，由若干组相同线圈及磁芯组合构成定子线圈单元，由3个相同的定子线圈单元构成相序线圈，每三组相序线圈构成一个A十、B十、C十和A-、B-、C-及O线的接线端头组合，这种正负相对组合的以及若干整数倍的相同线圈单元组合构成完整的定子线圈；紧邻的二个定子线槽之间硅钢片的最小宽度，小于定子轭高尺寸；所述转子，包括转子硅钢磁芯、磁芯上的闭合鼠笼和凹槽中的转子永磁铁，构成一个完整的转子结构，转子是整体不分段的；控制器输出三相全波整流具有相同的正、负正弦波或修正波脉冲半波直流电源，经过专用插头插座接通定子线圈7个出线端头；定子硅钢磁芯内有凹槽叠压后表面呈现栅栏状，使凹槽内安装的永磁铁有明显的交替外露空间，同一个凹槽内安装若干块同极性的定子永磁铁，通电线圈产生的电磁场强度须接近或小于定子永磁铁断电时的恒磁场强度数值；定子的有效磁长L是由一个整段或者若干个相同的分段构成；线圈采用漆包铜线或铜导条绕制；电源由控制器输入，控制器按供给电源及配置分别有若干系列产品，供给控制器的电源分为电厂三相电源或者蓄电池直流电源或太阳能电池等多种电源，输入的是三相交流电源直接接入匹配的控制器经整流后输出，输入的电源是直流电需先通过逆变器振荡后再输入控制器经整流后输出，控制器中整流的主要基本电路是三相全波整流电路，产生三相正弦脉冲半波，根据需要的电源电压、电流、功率不同要求，三相全波整流基本电路中的电子元器件及电路相应做出调整，比如：三相全控二极晶闸管整流电路主要供小功率电机、三相全控MOS管整流电路主要供中小功率电机、三相全控IGBT管整流电路主要供大中功率电机，特大功率要由更复杂的集成整流电路来承担，形成控制器的不同系列产品；为提高供电质量控制器在整流过程中还需经过单片机控制逻辑、变频调压、脉宽调节、稳压稳流、滤波电路、智控电路调节以及超级电容器充放电路切换开关等组成控制中心集成器，配置的适当容量超级电容器对瞬时提高定子直流线圈的电磁场强度作用很大，能直接影响到转子的瞬时输出功率，控制器上留有若干联接智控电路调节插座，将分别具有上半波形和下半波形的半个正弦波或修正波脉冲电流，分开供给定子线圈中的两大组合成对的线圈，产生出旋转磁场；转子的硅钢叠压片上有由铜材或铝材构成鼠笼结构，在鼠笼条间隙的转子硅钢叠压片上开有凹槽，凹槽中安装转子永磁铁，定转子槽数比及线圈的接线方法采用常规旋转电机的规范设计；转子上的闭合鼠笼条因切割旋转磁力线产生力矩推动转子朝同一个方向转动，能够决定零启动的旋转方向，转子上的永磁铁同时也受到定子复合磁场的作用推动转子旋转；为了散热，外壳表面做出皱纹和花纹增加外壳表面积，转子内附带有固定扇叶，机壳外可以采用风冷或水冷散热装置；特种永磁电机具有旋转外殼内定子型结构或者外殼固定旋转内枢型结构，转子和定子的内外壳结构样式按配套装备的要求设计设置，以便能够满足设备的总体要求；它的定子线圈绕组的若干引出线接线端头是预先按设计要求接到6个火线插杆和1个零线插杆共7个插杆的专用插头上，使用时将专用插头插到与之相配套的专用插座上，专用插头的金属杆的数量及断面形状尺寸与专用插座孔眼完全一致，控制器的电源输出线接到6个火线插孔和1个零线插孔共7个插孔的专用插座上，这样不但使用方便而且安全可靠；外壳上有二个穿线孔与接线盒相通，接线盒上有出线口。