專利名稱：可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，特別涉及一種永磁式馬達安裝有多套用以感測轉(zhuǎn)子磁鐵，并使定子線圈的激磁電流產(chǎn)生可變換導(dǎo)通角度的磁傳感器。
制造一個高運轉(zhuǎn)效率的電動機須視其運轉(zhuǎn)工作范圍而設(shè)計搭配一適當(dāng)?shù)呐ちΤ?shù)KT值，如下列公式說明E＝KE·QKE＝B·D·L·Z/2T＝KT·Ia KT＝B·D·L·Z/2E反電動熱電壓(Volt)T輸出扭力(N-m)KE反電動勢常數(shù)KT扭力常數(shù)Ω電樞轉(zhuǎn)速(red/sec)Ia電樞電流(Ampere)B氣隙磁通密度(Gauss) D電樞外徑(cm)L疊層厚度(cm) Z總導(dǎo)體數(shù)(匝數(shù)敲)上式中扭力常數(shù)KT值＝反電動勢常數(shù)KE值，又反電動勢常數(shù)KE值和電樞轉(zhuǎn)速Ω成反比，因此在固定的反電動勢電壓E值且額定電樞轉(zhuǎn)速Ω較低時反電動勢常數(shù)KE值將相對較高，額定電樞轉(zhuǎn)速Ω較高時反電動勢常數(shù)KE值將相對較低。因此馬達如果設(shè)計于較高額定電樞轉(zhuǎn)速時扭力常數(shù)KT值將相對較低，結(jié)果馬達如果操作于較低運轉(zhuǎn)速度則必須以較高的電樞電流Ia才能提升扭力T值(T＝KT·Ia)，又馬達如果設(shè)計一較高的扭力常數(shù)KT值則因(KT＝KE)、(E＝KE·Ω)式中所述馬達將無法達到較高的額定運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。按照本發(fā)明的實施例，可使一個馬達不但擁有較高的扭力常數(shù)KT值，也因可切換到提前感測角度的磁傳感器而使馬達的電樞反應(yīng)產(chǎn)生弱磁控制的效果而導(dǎo)致電樞氣隙磁通密度減少，由前述式中KE＝B·D·L·Z/2以及E＝KE·Ω，因電樞氣隙磁通密度B值減少反電動勢常數(shù)KE值必然下降，所以電樞轉(zhuǎn)速Ω必然會提升。
有鑒于公知馬達的扭力常數(shù)KT值是單一值，但是一個馬達如果通常工作于較低的轉(zhuǎn)速范圍偶而才操作運轉(zhuǎn)于較高的轉(zhuǎn)速范圍(例如輕便型電動代步車輛)。為了使馬達必要時運轉(zhuǎn)到不常運轉(zhuǎn)使用的最高轉(zhuǎn)速范圍，因KE＝KT、(E＝KE·Ω)、(T＝KT·Ia)，如果反電動勢電壓E值不變，則扭力常數(shù)KT值及反電勢常數(shù)KE值必須降低才能提升該馬達轉(zhuǎn)速達到不常運轉(zhuǎn)使用的最高轉(zhuǎn)速范圍。但是因為扭力常數(shù)KT值的變小同時馬達若是經(jīng)常工作于較低的運轉(zhuǎn)速度范圍，則因為T＝KT·Ia，也就是電樞電流Ia值必然需提高才可相對比例提升扭力T值。但是，加大的電樞電流Ia值對馬達的運轉(zhuǎn)效率并非好事，由下式中可知P＝I2·R P＝電動機的線圈損耗功率I電樞電流 R＝線圈阻抗其中電樞電流I的平方值×線圈阻抗＝馬達的損耗功率，因此以加大電流的方式加大馬達的扭力，馬達必然會以電流的平方值而使定子線圈的損耗功率P值變得太大而產(chǎn)生熱量于線圈的線阻中，金屬線圈的物理現(xiàn)象也因熱度的上升而使線圈的阻抗又對應(yīng)地上升，惡性循環(huán)中將使馬達變成為高溫度且輸出功率效率較差的現(xiàn)象。
有鑒于公知馬達的定子部是單一線圈的繞線方式，其反電動勢常數(shù)KE值以及扭力常數(shù)KT值都是一定值，因此其KT值及KE值若設(shè)計于較高值則電樞轉(zhuǎn)速Ω將按相對比例降低。按照本發(fā)明的實施例，將永磁式馬達內(nèi)部安裝多套用以感測轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁極變換的磁傳感器，定子部其中至少一套以上的磁傳感器必須安裝于可使定子線圈的激磁電流切換角度和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁極異步正交切換角度的位置，非正交切換的傳感器所感測到的信號輸出到馬達驅(qū)動控制電路，驅(qū)動控制電路據(jù)此信號將使馬達定子線圈激磁電流造成弱磁控制的效果而使轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速加快；上述必要時可提升馬達轉(zhuǎn)速的漏磁控制效果的裝置，因此可使馬達以正常激磁電流切換角度的磁傳感器而使馬達設(shè)計于較大的扭力常數(shù)KT值，較大KT值的馬達于低速運轉(zhuǎn)時因可相對比例的減少電樞電流Ia值(T＝KT·Ia)，因此馬達定子線圈的損耗功率也將減少(P＝I2·R)并因此降低馬達的工作溫度和提升馬達低速運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)效率。
附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明實施例的線路連結(jié)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)子部、定子部和多套磁感測器的位置角度示意圖；圖3A、B為本發(fā)明實施例的內(nèi)轉(zhuǎn)子部、外定子部和多套磁傳感器的位置角度立體組合示意圖；圖4A、B為本發(fā)明實施例的外轉(zhuǎn)子部、內(nèi)定子部和多套磁傳感器的位置角度立體組合示意圖。
請參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置包含有一永磁式馬達11，其內(nèi)部包含有定子部21是供繞組型態(tài)的定子線圈211安裝于定子線槽座212，線槽座212并提供定位裝置213供磁傳感器電路板214固定對位，永磁式轉(zhuǎn)子部31是提供轉(zhuǎn)軸311、導(dǎo)磁軛鐵312、筒形磁鐵313結(jié)合成同心圓的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子31，筒形磁鐵313對應(yīng)定子激磁線圈而電樞反應(yīng)導(dǎo)磁旋轉(zhuǎn)；多套磁傳感器41，是對應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鐵313而感測多套磁感測信號，該信號并使定子線圈211對應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鐵旋轉(zhuǎn)磁極的變換可產(chǎn)生各種激磁電流切換角度的磁傳感器411、412，多套磁傳感器41都定位安裝于上述磁傳感器電路板214；磁感測角度選擇電路51，是一經(jīng)由控制端515指令而選擇多個磁傳感器41其中之一感測信號的電路51，多套磁傳感器41的感測信號都輸入于開關(guān)器的輸入端512，開關(guān)器的輸出端513則僅供其中一套磁傳感器的信號輸出，輸出的感測信號則經(jīng)由馬達驅(qū)動控制電路61使馬達定子線圈211和轉(zhuǎn)子磁鐵313起激磁電樞反應(yīng)而進行運轉(zhuǎn)；其中可控制開關(guān)器511是指繼電器有接點的形態(tài)，開關(guān)器511經(jīng)由磁感測信號選擇電路51的切換控制并僅輸出多套磁傳感器41其中之一的感測信號；其中可控制開關(guān)器511是指電子半導(dǎo)體無接點的形態(tài)，開關(guān)器511經(jīng)由磁感測信號選擇電路51的切換控制并僅輸出多套磁傳感器41其中之一的感測信號；其中多套磁傳感器41的輸出信號的選擇，是參考馬達運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的位級而產(chǎn)生一切換控制信號，該切換控制信號應(yīng)輸入磁感測信號選擇電路51的控制端515，磁感測信號選擇電路51將視馬達運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的位級而自動切換開關(guān)器511；其中多套磁傳感器41的輸出信號的選擇，是采用人工切換方式將切換控制信號輸入磁感測信號選擇電路51的控制端515，磁感測信號選擇電路51將視人工切換的控制信號而切換開關(guān)器511；其中定子部21是指馬達的外定子部、轉(zhuǎn)子部31是指永磁式內(nèi)轉(zhuǎn)子部，即是永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子式馬達；其中定子部21是指馬達的內(nèi)定子部、轉(zhuǎn)子部31是指永磁式外轉(zhuǎn)子部，即是永磁外轉(zhuǎn)子式馬達。
多套磁傳感器41之中的一套是定位安裝于相鄰定子齒部的中心角度的位置(θ1)411，該位置感測轉(zhuǎn)子磁鐵313旋轉(zhuǎn)磁極變換的感測信號將使定子線圈211的激磁電流切換角度和轉(zhuǎn)子磁鐵313的旋轉(zhuǎn)磁極正交變換，兩者電樞反應(yīng)產(chǎn)生對應(yīng)流通的氣隙磁通密度應(yīng)為最高，另外至少一套以上的磁傳感器41定位安裝于相鄰定子齒部非中心角度(θ2)412的位置，該位置感測轉(zhuǎn)子磁鐵313旋轉(zhuǎn)磁極變換的感測信號將使定子線圈211的激磁電流切換角度和轉(zhuǎn)子磁鐵313的旋轉(zhuǎn)磁極非正交變換，兩者電樞反應(yīng)產(chǎn)生對應(yīng)流通的氣隙磁通密度將降低以上所述僅為本發(fā)明的最佳可行的實施例，并不因此即限制本發(fā)明專利權(quán)利要求書保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均同理都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置包含有一永磁式馬達，其內(nèi)部包含有定子部是供繞組型態(tài)的定子線圈安裝于定子線槽座，線槽座提供定位裝置供磁傳感器電路板固定對位，永磁式轉(zhuǎn)子部是提供轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)磁軛鐵、筒形磁鐵結(jié)合成同心圓的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，筒形磁鐵對應(yīng)定子激磁線圈而電樞反應(yīng)導(dǎo)磁旋轉(zhuǎn)；多套磁傳感器，是對應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鐵而感測多套磁感測信號，該信號使定子線圈對應(yīng)轉(zhuǎn)子磁鐵旋轉(zhuǎn)磁極的變換可產(chǎn)生各種激磁電流切換角度的磁傳感器，多套磁傳感器都定位安裝于上述磁傳感器電路板磁感測信號選擇電路，是一經(jīng)由控制端指令而使選擇多個磁傳感器其中之一感測信號的電路，多套磁傳感器的感測信號都輸入到開關(guān)器的輸入端，開關(guān)器的輸出端則僅供其中一套磁傳感器的信號輸出，輸出的感測信號則經(jīng)由馬達驅(qū)動控制電路使馬達定子線圈和轉(zhuǎn)子磁鐵起激磁電樞反應(yīng)而進行運轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的開關(guān)器是繼電器有接點的形態(tài)，開關(guān)器經(jīng)由磁感測信號選擇電路的切換控制并僅輸出多套磁傳感器其中之一的感測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的開關(guān)器是電子半導(dǎo)體無接點的形態(tài)，開關(guān)器經(jīng)由磁感測信號選擇電路的切換控制并僅輸出多套磁傳感器其中之一的感測信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的多套磁傳感器的輸出信號的選擇，是參考馬達運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的位級而產(chǎn)生一切換控制信號，該切換控制信號輸入磁感測信號選擇電路的控制端，磁感測信號選擇電路將根據(jù)馬達運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的位級而自動切換開關(guān)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的多套磁傳感器的輸出信號的選擇，是采用人工切換的方式將切換控制信號輸入磁感測信號選擇電路的控制端，磁感測信號選擇電路將根據(jù)人工切換的控制信號而切換開關(guān)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的定子部是馬達的外定子部、轉(zhuǎn)子部是永磁式內(nèi)轉(zhuǎn)子部，即是永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子式馬達。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的定子部是馬達的內(nèi)定子部、轉(zhuǎn)子部是永磁式外轉(zhuǎn)子部，即是永磁外轉(zhuǎn)子式馬達。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其特征在于所述的多套磁傳感器的其中一套是定位安裝于相鄰定子齒部的中心角度的位置，在該位置感測轉(zhuǎn)子磁鐵旋轉(zhuǎn)磁極變換的感測信號將使定子線圈的激磁電流切換角度和轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁極正交變換，兩者電樞反應(yīng)產(chǎn)生對應(yīng)流通的氣隙磁通密度為最高，另外至少一套以上的磁傳感器定位安裝于相鄰定子齒部非中心角度的位置，在該位置感測轉(zhuǎn)子磁鐵旋轉(zhuǎn)磁極變換的感測信號將使定子線圈的激磁電流切換角度和轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁極非正交變換，兩者電樞反應(yīng)產(chǎn)生對應(yīng)流通的氣隙磁通密度將降低。
全文摘要
一種可提升永磁式馬達轉(zhuǎn)速的裝置，其中一套磁傳感器使定子線圈的激磁電流和轉(zhuǎn)子磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁極正交變換而使馬達電樞氣隙磁通密度值為最高，其它套磁傳感器則使定子線圈的激磁電流和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁極非正文變換而使電樞氣隙磁通密度值降低并導(dǎo)致電樞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快。本發(fā)明的馬達有較大扭力常數(shù)K
文檔編號H02K29/06GK1392655SQ01129378
公開日2003年1月22日 申請日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者許俊甫 申請人:許俊甫