一种新型节能电机及其控制方法与流程

本发明属于节能电机领域，具体涉及一种新型节能电机及其控制方法，可用于电动车、风机、水泵等惯性负载领域。

背景技术：

1、常规的电机的设计是利用电生磁的原理，当电流通过绕在由硅钢片构成的定子铁芯时，定子铁芯的各个绕组就会产生不同极性磁力牵引转子铁芯转动。只需按照某种预先设定好的顺序持续工作就会产生需要的磁力，带动电机的转子连续旋转，继而带动机械机构工作。

2、电机分交流电机和直流电机，在传统的三相交流电机中，三相对称绕组中通入三相对称电流后产生圆形旋转磁场；转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流；转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动。

3、现今各种常规的电机的应用场所十分广泛，数量巨大，由于其工作时必须持续通电才能维持其工作状态，因而其所消耗的电能也十分可观。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供了一种新型节能电机及其控制方法，通过新颖的结构使其在工作时能够尽量少的消耗电能，以达到节能的目的，解决了传统电机耗电大的问题。

2、众所周知，在三相交流电机中，当定子的三相对称绕组中通入三相对称电流后会产生圆形旋转磁场，转子在该磁场中受到电磁力的作用驱动转子旋转。因而可以设想若能采用其他的方法使定子产生类似对称的旋转磁势，也将必然能够驱动转子旋转。

3、本发明依据的原理是：在一个被分成二部分的导磁材料中，利用磁性材料的位置改变所形成的磁回路的变化来实现该导磁体外部磁性的变化。

4、本发明其基本结构为：在一个矩形(或其它外形)导磁材料的中心钻一个圆柱形的孔，先将其沿中心切开分成二部分，再用非导磁材料把二部分隔离后将其合拢固定成一个整体，在对应转子的方向设置有定子极轭。再将一径向充磁的具有n、s磁极的圆柱形磁极(或类似的结构)插入圆柱形的孔内。通过旋转圆柱形磁极来改变其在导磁体中的磁回路，即可使导磁材料上所设置的定子极轭呈现为有磁性和无磁性二种状态，当n、s磁极在导磁材料内部形成闭合回路且位于中心时，即n、s磁极的剖面线与导磁材料的剖开中心线相垂直时，其对外的定子极轭呈现为无磁状态，而当n、s磁极的剖面线与导磁材料的剖开中心线发生偏移时，n、s磁极在导磁材料中的面积差之外产生的剩余磁通必须依靠外部的导磁材料才能构成闭合回路时，则其对外的定子极轭上呈现为有磁状态，且该定子极轭上所呈现的极性与面积大的磁极的极性相同，即在该导磁材料被分开的二个部分对外的定子极轭上所呈现的有磁状态将具有确定的n或s极性，且将随其位置的连续变化出现由最大值至最小值之间的连续改变。

5、而三相电机的定子绕组则是接通三相电源产生对称的三相磁势，因而，若将上述的基本结构视为一个基本单元(简称为定子旋转磁极，等同于电机定子铁芯上的一相绕组)，而若干个这样的定子旋转磁极通过合理的排序且同步工作，即可获得与电机相媲美的效果。

6、本发明的目的通过下述技术方案来实现：

7、一种新型节能电机，包括转子和定子，定子由若干定子旋转磁极构成，若干定子旋转磁极的导磁侧朝向转子，定子旋转磁极包括导磁体及其包裹的旋转磁极，旋转磁极内设有磁极旋转轴，驱动装置与磁极旋转轴连接，驱动装置控制旋转磁极在导磁体包裹的范围内旋转，旋转磁极的旋转运动使定子旋转磁极的导磁侧在保持最大磁力与最小磁力之间周期性变化。

8、进一步的，所述的转子包括转子内芯，转子内芯内设有转子输出轴，转子内芯的表面设有永磁体瓦片、转子绕组或鼠笼式结构。

9、进一步的，所述的定子旋转磁极分为中心对称布置的三相，且每相至少包含一个定子旋转磁极，各相邻两相的定子旋转磁极之间呈120°夹角。

10、进一步的，所述的定子旋转磁极之间采用非导磁材料填充。

11、进一步的，所述的定子旋转磁极包括第一导磁体和第二导磁体，第一导磁体与第二导磁体之间设有非导磁隔挡体，第一导磁体与第二导磁体之间形成的圆柱形安置孔内设置可旋转的旋转磁极。

12、进一步的，所述的定子旋转磁极上设有两个定子极轭，定子极轭与转子内芯上的永磁体瓦片、转子绕组或鼠笼式结构相对应。

13、进一步的，所述的定子旋转磁极的磁极对数大于转子的磁极对数。

14、进一步的，所述的驱动装置包括转角控制机构、同步驱动机构和驱动力传递机构，各磁极旋转轴均与一转角控制机构连接，同步驱动机构控制各转角控制机构同步运动，驱动力传递机构将动力传递给同步驱动机构。

15、进一步的，所述的转角控制机构为伞形齿轮组件构成，同步驱动机构为行星齿轮组件构成。

16、进一步的，所述的驱动力传递机构为链条、链轮、变速器组件构成，由外部的电力或非电力驱动。

17、一种新型节能电机的控制方法，针对上述的新型节能电机，包括如下步骤：通过驱动力传递机构将外部的作用力传递给驱动装置，驱动三相定子旋转磁极中的旋转磁极同步旋转，旋转磁极的旋转运动使定子旋转磁极的导磁侧在保持最大磁力与最小磁力之间周期性变化，三相定子旋转磁极的导磁侧形成圆形旋转磁场，带动转子旋转运动。

18、进一步的，当旋转磁极的n、s磁极的剖面线与导磁体的剖开中心线相垂直时，n、s磁极在导磁体内部形成闭合回路且位于中心时，其对外的导磁侧呈现为无磁状态；当旋转磁极的n、s磁极的剖面线与导磁体的剖开中心线发生偏移时，n、s磁极在导磁体中的面积差之外产生的剩余磁通必须依靠外部的导磁材料才能构成闭合回路时，则其对外的导磁侧上呈现为有磁状态，且将随其位置的连续变化出现由最大值至最小值之间的连续改变。

19、本发明的有益效果：

20、一、因为电机的应用广泛，因而使用本发明的三相节能电机可产生良好的节能效果。

21、二、由于工作时本节能电机可以减少电能的消耗，因而可适用于供电有局限性的场所。

22、三、尤其适用用于电动车、风机、水泵等惯性负载领域的系统。

23、四、可方便的实现正反转。

24、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；并且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

技术特征：

1.一种新型节能电机，包括转子(1)和定子，定子由若干定子旋转磁极(2)构成，其特征在于：所述的若干定子旋转磁极(2)的导磁侧朝向转子(1)，定子旋转磁极(2)包括导磁体和其包裹的旋转磁极(204)，旋转磁极(204)内设有磁极旋转轴(205)，驱动装置(3)与磁极旋转轴(205)连接，驱动装置(3)控制旋转磁极(204)在导磁体所包裹的范围内旋转，旋转磁极(204)的旋转运动使定子旋转磁极(2)的导磁侧在保持最大磁力与最小磁力之间周期性变化。

2.根据权利要求1所述的新型节能电机，其特征在于：所述的转子(1)包括转子内芯(101)，转子内芯(101)内设有转子输出轴(102)，转子内芯(101)的表面设有永磁体瓦片(103)、转子绕组或鼠笼式结构。

3.根据权利要求1所述的新型节能电机，其特征在于：所述的若干定子旋转磁极(2)分为中心对称布置的三相，且每相至少包含一个定子旋转磁极(2)，各相邻两相的定子旋转磁极(2)之间呈120°夹角。

4.根据权利要求1所述的新型节能电机，其特征在于：所述的定子旋转磁极(2)包括第一导磁体(201)和第二导磁体(202)，第一导磁体(201)与第二导磁体(202)之间设有非导磁隔挡体(203)，第一导磁体(201)与第二导磁体(202)之间形成的圆柱形安置孔内设置可旋转的旋转磁极(204)。

5.根据权利要求1或5所述的新型节能电机，其特征在于：所述的定子旋转磁极(2)上设有两个定子极轭(206)，定子极轭(206)与转子内芯(101)上的永磁体瓦片(103)、转子绕组或鼠笼式结构相对应。

6.根据权利要求1所述的新型节能电机，其特征在于：所述的定子旋转磁极(2)的磁极对数大于转子(1)的磁极对数。

7.根据权利要求1所述的新型节能电机，其特征在于：所述的驱动装置(3)包括转角控制机构(301)、同步驱动机构(302)和驱动力传递机构，各磁极旋转轴(205)均与一转角控制机构(301)连接，同步驱动机构(302)控制各转角控制机构(301)同步运动，驱动力传递机构将动力传递给同步驱动机构(302)。

8.根据权利要求8所述的新型节能电机，其特征在于：所述的转角控制机构(301)为伞形齿轮组件构成，同步驱动机构(302)为行星齿轮组件构成；所述的驱动力传递机构为链条、链轮、变速器组件构成，由外部的电力或非电力驱动。

9.一种新型节能电机的控制方法，针对权利要求1～8任一所述的新型节能电机，其特征在于，包括如下步骤：通过驱动力传递机构将外部的作用力传递给驱动装置(3)，驱动三相定子旋转磁极(2)中的旋转磁极(204)同步旋转，旋转磁极(204)的旋转运动使定子旋转磁极(2)的导磁侧在保持最大磁力与最小磁力之间周期性变化，三相定子旋转磁极(2)的导磁侧形成圆形旋转磁场，带动转子(1)旋转运动。

10.根据权利要求9所述的新型节能电机的控制方法，其特征在于：当旋转磁极(2)的n、s磁极的剖面线与导磁体的剖开中心线相垂直时，n、s磁极在导磁体内部形成闭合回路且位于中心时，其对外的导磁侧呈现为无磁状态；当旋转磁极(2)的n、s磁极的剖面线与导磁体的剖开中心线发生偏移时，n、s磁极在导磁体中的面积差之外产生的剩余磁通必须依靠外部的导磁材料才能构成闭合回路时，则其对外的导磁侧上呈现为有磁状态，且将随其位置的连续变化出现由最大值至最小值之间的连续改变。

技术总结本发明公开了一种新型节能电机及其控制方法。该节能电机包括转子和定子，定子由若干定子旋转磁极构成，若干定子旋转磁极的导磁侧朝向转子，定子旋转磁极包括导磁体及其包裹的旋转磁极，旋转磁极内设有磁极旋转轴，驱动装置与磁极旋转轴连接，驱动装置控制旋转磁极在导磁体包裹的范围内旋转。该控制方法包括：旋转磁极的旋转运动使导磁侧在保持最大磁力与最小磁力之间周期性变化，三相定子旋转磁极的导磁侧形成圆形旋转磁场，带动转子旋转运动。本发明的有益效果：可产生良好的节能效果；可适用于供电有局限性的场所；尤其适用用于电动车、风机、水泵等惯性负载领域的系统；可方便的实现正反转。技术研发人员：陈奚平,陈美淇,姜景予,陈彦伯受保护的技术使用者：陈奚平技术研发日：技术公布日：2024/7/23