CN1037805A - 永久磁铁型同步电动机 - Google Patents

Abstract

面对具有多个槽缝(107)的定子(106)的永久磁 铁型同步电动机的转子(101)包括安装在电动机轴 (105)上的转子铁芯(103)和安装在转子铁芯圆周方 向上的偶数永久磁铁。以在每个永久磁铁间突进一 部分的形状形成突出部分(103A)。每个突出部分的 宽度(A)与定子槽缝间距(B)不同。检测转子的永久 磁铁位置的位置检测器包括正向旋转的检测器和反 向旋转的检测器。这些检测器的排列对于中心线有 预定的相位差(α，β)。

Description

本发明涉及永久磁铁型同步电动机，尤其涉及具有突出磁极转子的永久磁铁型同步电动机，当引擎加速或减速时能使所用电流减小，且能获得低的齿槽转矩。

铁芯的一些部分突出伸入到转子的永久磁铁的磁极中去的传统的永久磁铁型同步电动机已经有所公开，如1987年7月10日公布的题为“永久磁铁型同步电动机的高功率因数控制方法”的公开号为62-155796（1987）日本专利的图1（a）、1（b）和1（c）中所示和1987年6月5日公布的题为“永久磁铁型同步电动机的转子”的公开号为62-88463日本实用新型中的图1到图4所示。这些公布的专利讨论了在电流控制180°电PWM控制系统中利用磁阻（阻抗）转矩时，转子直轴电感与正交轴电感的最佳比。在这系统中电流相位的超前和滞后按照那儿的检测流入电机的电流的电流敏感元件（检测器）测得的电流大小来控制。

这样构成并用于工业用缝纫机的电动机电路示于图1。参见图1，图中编号1表示永久磁铁型同步电动机（下面简称电动机），2表示磁极敏感元件（检测器），用来检测电动机1的磁极位置。3表示编码器，用来检测电动机1的旋转速度和方向。4是电动机1的驱动电路，它通常作为倒相驱动电路工作，且由来自速度-位置控制电路5的正向旋转指令13或反向旋转指令14来驱动它。6表示运行速度指令电路。7表示构成负载的缝纫机。8表示缝纫机针位置敏感元件（用在缝纫机7上的），它用来检测两个位置，即缝纫机针的较低位和较高位。9表示信号处理电路，它根据检测到的来自编码器3的原始信号来决定正向旋转和反向旋转的旋转速度（旋转的转数），且把信号输出给速度-位置控制电路5。10表示缝纫机控制电路，它控制缝纫机的各种功能，按照来自缝纫机操作指令电路11的信号来驱动缝纫机7，指令电路11由操作者的缝纫命令信号来激励。

电动机1和缝纫机7用皮带连在一起，电动机1是一具有120°馈电脉冲宽度（PWM）调制电压控制系统。编号12表示连接电动机1和缝纫机7的皮带。

当操作者的缝纫命令送到缝纫机操作指令电路11，运行速度命令送到运行速度指令电路6时，一信号从缝纫机控制电路10送到速度-位置控制电路5，以便使电动机1按照速度命令运行。速度-位置控制电路5在加速时间根据操作指令信号，选择一正向旋转方式通过驱动电路4以由120°馈给脉宽控制的电压指令电平加速电动机，然后进入稳定运行。在这期间，有待选择加给它的电流的定子绕组，由速度-位置控制电路5处理一来自磁极敏感元件（检测器）2的信号而加以确定，倒相器中多个被选择的晶体管按照此电路5的信号被导通，使绕组电流流过。

从编码器3获得的并代表电动机1的实际速度的信号被反馈到速度-位置控制电路5和缝纫机控制电路10，运行速度与这个信号和速度命令一致，该速度命令通过脚踏板（未画出）从运行速度指令电路6加到控制电路5。

当缝纫机中的预定的缝纫步骤结束时，为了使缝纫机的运行停止，从操作指令电路11发出一个指令，且反向旋转指令14从速度-位置控制电路5加到倒相器驱动电路4以起动反向减速（产生反向转矩）。结果电动机1的速度减低。当电动机速度已到达电动机能够停止的水平时，安装在缝纫机7中的缝纫机针位置敏感元件（检测器）8检测出一缝纫机7中预先决定的停针位置，即缝纫机7的缝纫机针的较高部分或较低部分（由缝纫机操作指令电路11确定）被选定，且反向制动力切断使缝纫机停转。

以这种方式工作的机器需要以高频率执行大量多次开关缝纫操作。

用于缝纫机的电动机起动和停止非常频繁，电动机每次起动和停止都有大电流流过。工业用缝纫机和工厂自动化机器人都需要高频率地起动和停止。因为在这类缝纫机中，在电动机如图2被加速或减速时，需要大的转矩和馈电电流，因此电动机1、驱动电路4和其它结构元件在它们运行期间温度上升相当显著，以致这些元件需要有大的容量以避免这些元件的温升。

上面提到的先前公布的专利没有讨论带有120°电脉冲宽度调制（PWM）电压控制系统的永久磁铁型同步电动机，在这种电动机中也没有对缌飨辔唤谐昂椭秃罂刂啤Ｍ保庑┳ɡ挥刑致垡愿咂德实刂葱屑铀俸图跛俚牡缍目刂品椒ǎ炊灾葱姓蛐头聪蛐浅Ｆ捣钡牡缍目刂品椒ā?

图3示出了一个在转子的永久磁铁的磁极间具有突出铁芯的并带有120°电脉冲宽度调制电压控制系统的永久磁铁型同步电动机的旋转相位的转矩特性。在图3中，实线表示在转子的永久磁铁的磁极中没有突出铁芯的传统的永久磁铁型同步电动机的转矩特性，虚线表示在永久磁铁磁极中间有突出铁芯（突出磁极）的本发明的永久磁铁型同步电动机的转矩特性。参阅图3，具有突出磁极的本发明的永久磁铁型同步电动机与没有突出磁极的传统的永久磁铁型同步电动机相比较，在同样的外加电流下所产生的转矩要大得多。在正向旋转范围中或在电动机从反转变为正转范围内的制动状态中与传统电动机相比较，电动机的转矩（

转矩）被延迟了α°，如图3中从（30°+α°）到（30°+α°）+（30°）的大转矩发生部分所示。在反向旋转范围中或电动机从正向旋转范围变为反向旋转范围的制动状况中的电动机转矩（

转矩）与传统电动机转矩比较，超前了一个相角β°，如图3中从｛（180°）-（30°-β°）-（30°）｝到｛（180°-（30°-β°）｝的另一个大的转矩发生部分中所示。如上所述，传统的不具有突出磁极的永久磁铁型同步电动机的缺陷是它不能获得大的转矩。然而上面提到的公开的专利在这一点上没有讨论。

在上述已有技术的专利中所揭示的同步电动机中，没有讨论过结构部件的温升及不能耐受电流容量增大的问题，当引擎以高频率加速和减速时，这些都是会成为问题的。

本发明采用的永久磁铁型同步电动机的转子结构现在参照图4加以叙述。参阅附图，图中编号101表示整个转子，102表示安装在转子铁心外圆周部分上的永久磁铁，而104表示确定定子绕组（未画出）电流换向期的检测磁铁，它安装在轴105上。从图5所示沿图4A-A线的剖视图中可以清楚地看到，永久磁铁102分为4个相等的块，它们通过粘合剂粘合到转子铁芯103的外圆周表面上。永久磁铁102也可以用一个小厚度的圆柱形不锈钢构件固定在转子铁芯103的外圆周表面上。

如果粘合剂和圆柱形不锈钢构件两者都用上，则永久磁铁能更牢地安装在转子铁芯上。

参阅图4，已有技术检测磁铁104由金属磁化物体组成，它们以与永久磁铁相同的角度和相同的极性排列而且它们面对着永久磁铁102的侧表面。如果定子线圈采用三相，则在磁极敏感元件（检测器）2上必需用三个磁极检测元件（检测器）30，如图6所示。

传统电动机转子的构成如图4所示。

根据图4中转子的结构，由于电抗作用，不可能增大电抗转矩。先前提到已公开的专利中揭示了能解决增大转矩问题的同步电动机。然而，即使在这些同步电动机中，也没有考虑过例如怎样减小齿槽转矩方面的问题。

本发明的第一个目的是提供一种永久磁铁型同步电动机，它能增大磁阻（阻抗）转矩，并减小电动机的齿槽转矩。

本发明的第二个目的是提供一种永久磁铁型同步电动机，它能在电动机正向旋转和反向旋转两方面利用大大提高了的磁阻转矩。

本发明的第三个目的提供一种永久磁铁型同步电动机，它能提供简单的磁铁固定结构。

上面提到的增大磁阻转矩并减小齿槽转矩的第一个目的能通过这样一种永久磁铁型同步电动机获得，这种电动机有一个包含多个槽缝的定子和一个与定子相对而接近放置并能旋转的转子，该转子含有一个固定地安装在电动机轴上的转子铁芯和一组安装在转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，其特征在于转子铁芯有突出部分突出在永久磁铁之间，每个突出部分的宽度设置得与定子中的槽缝间距不同。

上面提到的利用磁阻转矩的第二个目的是通过这样一种永久磁铁型同步电动机获得的，它有一个包含多个槽缝的定子和一个与定子相对而接近放置并能旋转的转子，该转子含有一个固定地安装在电动机轴上的转子铁芯和一组安装在转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，该定子有确定转子上永久磁铁位置的检测器，其特征在于该位置检测器包括两组位置检测器，即电动机的正向旋转位置检测器和电动机反向旋转位置检测器，两组位置检测器有预定的相位差，这将在下面加以解释。因为两组位置检测器包括正向旋转和反向旋转检测器，相应的两组位置检测信号即前面所解释过的图3中的

转矩或

转矩信号，必须在模式产生电路里进行处理，以便在模式产生电路中把它们区分为正向旋转信号和反向旋转时的反向旋转信号，（后面将对些作出解释），用这些信号去使驱动电路分别准确地工作于正向旋转和反向旋转，使用图7中所示的突出磁极，产生比图5中传统电动机大得多的转矩和相移如图3所示。

提供简单的磁铁固定结构的第三个目的是通过这样的永久磁铁型同步电动机获得的：它有一个包含多个槽缝的定子和一个与定子相对而接近放置并能旋转的转子，该转子含有一个固定地安装在电机轴上的转子铁芯和一组安装在转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，其特征在于转子铁芯有突出部分突出在永久磁铁之间，固定永久磁铁的构件设在突出部分的自由端上。

在这些电动机中，因为突出部分有磁集中效应，磁阻转矩在起动时尤其大，而齿槽转矩下降。

因为在这样的电动机的每个电动机中可以装两组位置检测器使位置检测组有一相对于正向和反向旋转的相位差，电动机的特性可以提高。

上面解释的相位差与换向电流成正比。正向或反向运转可以通过这样的过程来有效地实现：先检测出相位差，然后变换定子的电流，将一相应于旋转磁极检测信号和正向或反向操作指令的信号输入驱动电路。

磁铁固定件，即突出部分的部件，能从外面压住磁铁。因此，没有必要使用另外的磁铁固定件，从而使电动机的结构简化。

图1例举了一个用于解释已有技术的永久磁铁型同步电动机的控制方法的框图;

图2是解释图1中已有技术的永久磁铁型同步电动机的运行状态的图;

图3是已有技术的永久磁铁型同步电动机和本发明的一个实施例的旋转角和转矩之间的关系曲线;

图4表明转子和磁极敏感元件（检测器）间的位置关系;

图5是沿图4中A-A线

图6是传统的磁极敏感元件（检测器）的视图;

图7是本发明一个实施例中的转子的视图;

图8表明了本发明实施例中的电流和电动机速度之间的关系;

图9是具有突出磁极的本发明的电动机和无突出磁极的已有技术间的特性比较图;

图10表明出现齿槽转矩的状态;

图11表明突出磁极宽度和齿槽转矩间的关系的曲线;

图12是显示安装在突出部分上的磁铁固定件的正视图;

图13是另一也具有磁铁固定件的转子的结构图;

图14是显示检测磁铁和磁极敏感元件（检测器）之间关系的图形;

图15是传统的位置检测器的连接图;

图16是应用于本发明的位置检测器的连接图;

图17是对图14中的实施例有所变化的实施例;

图18是磁极敏感元件（检测器）的一个实施例，在磁极敏感元件（检测器）中装有正向旋转和反向旋转敏感元件（检测器）;

图19是对图18中的实施例有所变化的实施例;

图20是显示转矩常数和馈入电流间的关系曲线图;

图21显示了应用本发明的一个框图;

下面结合图7对本发明的能够获得高转矩和低齿槽转矩的转子结构加以描述。

在图7中的转子和图5中的传统转子间的差别在于由突出部件构成的突出部分103A，或更确切地说，由高导磁率材料组成的转子103的外圆周区域的4个部件，插入永久磁铁102之间。突出部分103A的外圆周表面与永久磁铁102的外表面取（齐）平。

因为突出部分的103A是用和转子芯103同样的硅钢片材料叠成的，所以这里的导磁率比永久磁铁102的高。

因此，在使用高电流强度电流期间，即引擎起动期间和加反向旋转转矩的制动期间，转矩常数可以得到很大程度的改进。图8显示了电动机速度和电流之间的关系。图9是特性比较图，它显示了转矩和电流之间的关系，实线16代表传统电动机的上述关系，虚线17代表本发明电动机的上述关系，它还显示了转矩与每分钟转数之间的关系，实线18代表了传统电动机的这种关系，虚线19表示了本发明电动机的这种关系。

在电动机中起动和制动时的电流强度通常达到恒速旋转时的电流强度的几倍，这一情况是众所周知的。

如果在有大电流流过时的起动和制动转矩特性能得到改进的话，则效率就可以得到提高，而且热的影响能减至最小。

显示在图7中的本发明的突出部分103A有磁力集中效应，所以当大电流加上时在突出部分103A和定子间的磁通量较大。因此本发明有这样一种效应，即通过的电流越大上述效应愈强烈。图9中，转矩用水平方向轴表示，电流和每分钟转数用垂直轴表示，图中清楚表明本发明比上述传统电动机优越。本发明能在很大程度上改进大电流通过时呈现的转矩特性。下面来叙述减小齿槽转矩的结构。

这种电动机中的整个齿槽转矩的幅值正比于磁通密度。因此突出磁极的比，即突出部分103A的角度对于永久磁铁102和突出部分103A的总角度之比随图7中A/C变大而减小。

磁铁每转一周的齿槽转矩出现数主要取决于转子和定子的极数。然而，鉴于极的数目与在多个突出极周围的一相绕组相同，齿槽转矩的出现数最终趋于与定子突出磁极数相应的程度。

例如，当转子磁极数和定子绕组交错排列的槽缝数分别为4和6时，则齿槽转矩在磁铁每转一圈出现4×6＝24次。即转子每转动15度齿槽转矩出现一次（如图10所示），这15度是由一圈（360°）除以24所得的商数。参阅图7，图中编号106表示定子铁芯，107为槽缝。字母B表示两相邻槽缝间的距离（角度），即槽缝间距。齿槽转矩由槽缝和永久磁铁结合产生。图7显示的B区域中，齿槽转矩的变化如图10中所示。

因此，如果槽缝107上磁通密度变化减少，则齿槽转矩减低。

减少磁通密度变化的问题可通过设置不同的槽缝间距B和突出部分103A的角度加以解决。

槽缝间距B和突出部分的角度A之间的关系可表达为不等式

B≠nA    ……（1）

这儿n为不低于1的整数。

本发明的发明者们做了实验来测定齿槽转矩随比率B/A的变化情况，得出了图11中的齿槽转矩和比率B/A的关系特性。图11的垂直轴表示齿槽转矩的幅值，基值1.0是图5中没有突出部分的转子中发生的齿槽转矩的幅值，该轴的标度是根据基值按预定的比例确定的。图11横轴表示槽缝间距B与角度A的比，即B/A。

试验的结果很清楚，当槽缝间距B为突出部分103A宽度的整数倍时，会发生大的齿槽转矩。当B/A为0.5、1.5和2.5时，齿槽效应转矩大大下降。

A＝（n+0.5）B    ……（2）

这儿n是一个整数。

即仅通过突出部分103A在永久磁铁102中的位置安排是不可能减少齿槽转矩的。除非突出部分103A和槽缝这样来安排，即每个突出部分的宽度和槽缝间距B有预定的关系，否则减少齿槽转矩是徒劳的。本发明的发明者们通过满足上面提及关系式（2），使本发明实施例中的齿槽转矩减低到传统电动机的齿槽转矩的1/3-1/5。

本发明的永久磁铁型的同步电动机与该领域中传统电动机相比能高速运行或以每分钟数万次的转速旋转，且本发明的电动机能得到广泛的应用。如果永久磁铁102和转子的粘着和焊接强度低的话，在电动机旋转期间永久磁铁会飞离而产生严重事故。我们（发明者们）讨论了种种方面，提出了一个简单结构以改进永久磁铁102和转子103的粘合强度。这种结构的例子显示在图12和13中。在图12的例子中，磁铁固定件103B与突出部分103A形成一个整体，在突出部分沿103A的圆周方向伸展。这些磁铁固定件103B从两侧固定磁铁102的外圆周边。转子铁芯103和磁铁固定件103B之间的距离，即磁铁固定部分的径向尺寸稍大于永久磁铁102的尺寸，以便磁铁较易固定在转子上。在磁铁与转子铁芯固定之后，用塑料、硬橡胶或弹性材料组成的插入件108插入永久磁铁102和磁铁固定件103B之间的间隙中，至此，便完成转子101的组装。

在插入插入件时，传统的粘合方法和传统的圆柱形固定件也能使用而不会引起任何麻烦。

图13显示了一种不用图12实例中插入件108而将永久磁铁102与转子铁芯103相结合的结构。参阅图13，图中编号103C表示与磁铁固定件103B构成整体的爪状物。转子铁芯中心部和爪状物103C的终端间的距离比转子铁芯中心部和相对应的永久磁铁102的外圆周对应部分间的距离稍短。利用转子铁芯103的柔性和弹性将永久磁铁102在它的轴向上压在转子铁芯103中，以便完成转子的组装。

按照这种结构，零件数不增加，制造步骤数下降，结构简化。

在图12和13两种结构中，突出磁极部分103A的尺寸设置得使齿槽转矩减少。在这两个例子中，突出磁极部分103A的尺寸A设置得等于磁铁固定件103B的宽度。

按照本发明的构造，特别是起动转矩改进很大，且齿槽转矩得到减少。而且，永久磁铁的安装比较简单，且按照上述方法组装的永久磁铁和转子的粘合强度达到很高的水平。

具有上述结构转子的永久磁铁型电动机可分为机械电刷电动机和没有这种电刷的所谓无刷电动机。

无刷电动机通过加电流于电动机而使电动机旋转，磁极绕组按照转子的位置有选择地移位。因此这种电动机必须有一检测器以测定转子的位置。

位置检测器含有磁性检测元件，该元件对转子101上的永久磁铁102进行检测。有各种各样元件可以用作磁性检测元件，常用的有如磁电阻效应元件和霍尔集成块（Hall    IC）等。

图14显示了本发明由霍尔集成块（Hall    IC′S）组成的磁检测元件的安排。参阅附图，一组由3个上面画有阴影线的30°排列的霍尔集成块30A、30B、30C是转子正向旋转的位置敏感元件（检测器），而没有阴影线的霍尔集成块30D、30E、30F作为转子的反向旋转的位置敏感元件（检测器）。正向旋转位置敏感元件（检测器）组超前中心线α°，而反向旋转位置敏感元件（检测器）组滞后中心线β°。即正向旋转位置敏感元件（检测器）组和反向旋转位置敏感元件（检测器）组相互交错α+β度。当来自永久磁铁型电动机特别是无刷电机中的一组位置检测器的信号用作转换磁极绕组使转子正向和反向旋转时，电动机的各种性能如电流-转矩特性在转子正向旋转期间和反向旋转期间一般会变得不同，通过有关图3的解释这一点是非常明显的。因此，当需要作正向和反向旋转的负载装置用仅带有一组位置敏感元件（检测器）的电动机驱动时，转子正向旋转期间的速度和反向旋转期间的速度不会一致，从而会发生其它麻烦。如图14所示和上面所论述的位置敏感元件（检测器）可以解决这些问题。根据这些位置敏感元件（检测器），当转子正向旋转时，不仅有正向旋转位置敏感（检测），而且还有反向旋转位置敏感（检测器），这些反向旋转位置敏感元件（检测器）相对于正向旋转位置敏感元件（检测器）以交错方式排列。这交错值即角α+β，当然经选择适当配置使得电动机正向旋转特性和反向旋转特性相互一致。因此，当图21中的装置用图7中表示的改进了的电动机来驱动时，由于使用了图14中的磁极检测器或旋转位置检测器202，大大增加了由磁阻转矩产生的转矩和减少了齿槽转矩。

通常，霍尔集成块有一个如图15所示的三端结构。参阅附图，图中字母Va表示直流供电端，GND表示接地端，由于外加磁场而引起的内部电阻的变化从输出端OUT输出。

单个霍尔元件通常有上述的三接线端，因此当如图14装有六个霍尔集成块时，就需要共18个端，以致电路变得复杂了。解决这个问题的电路显示在图16中。从这个图可以清楚地看出，端数（线的根数）由于使用一个直流供电端Vcc和一个公共接地端GND而减少到8个。从而使电路简化。

所有霍尔集成块都做在如图17所示的单基片40上是人们所希望的。即当使用一公共基片时，所有（六个）霍尔集成块通过一次操作就安装好。这使得霍尔集成块安装操作简单化，且支持元件的强度也得到改进，从而可以得到具有优良抗震能力的位置检测器。

图18和图19分别对应图14和图17。图18、19和图14、17之间的差别在于前者用两组敏感元件（检测器元件）202-1和202-2组成磁极敏感元件（检测器），而后者用一组敏感元件（检测器元件）202组成磁极敏感元件（检测器）。

在没有突出部分103A的传统电动机中，如图9中实线16所示有大的电流流过，起动转矩18比较小。如果如图7所示的突出部分象本发明那样被安装在永久磁铁102之间的话，起动转矩由于磁集中效应将得到很大改进。

定子的导通电流和转矩常数间的关系如下。当导通电流增大时，本发明的转矩常数因有突出磁极103，如图20中虚线21所示也随之增大。相反，在传统的没有突出磁极的永久磁铁型同步电动机中，当定子的导通电流增大时，转矩常数如图20中实线20所示逐渐变小。即由于定子电感的影响，传统的永久磁铁型同步电动机的感应电压常数特性将随着导电电流的增加而下降，如图20中实线20所示。另一方面，在如图7所示的本发明的带有突出磁极的情况下，当定子的导通电流增加时，电枢电抗的磁化效应增长，以致当定子的导通电流如上所述增大时，感应电压常数也增大起来。结果，本发明的电动机使感应电压常数增大，也使转矩常数增大，从而产生大的转矩，如图3中虚线所示。为了有效地利用本发明获得的大转矩，使用如图21所示的控制电路。

在图21中，与图1中相同部分用相同的编号表示。磁极敏感元件（检测器）2的输出信号输入到模式产生电路18。旋转编码器3的输出信号输入到四倍频电路17。虽然四倍频电路17用来增加速度一位置控制电路5和计算电路16的分辨能力，但通常的频率电路也可以代替它。计算电路用来计算，例如，当电动机旋转方向从正向旋转转变为反向旋转时，计算电路根据正向旋转的敏感元件（检测器）30A的另一位置，可计算出反向旋转敏感元件（检测器）30D的位置。模式产生电路18用来转换电动机的起动位置。即当电动机旋转方向从正向旋转转换成反向旋转时，模式产生电路18输出一个控制信号到驱动电路4，使某一相如三相中的U相从180°-｛（30°-β°）+30°｝到｛180°-（30°-β°）｝的区域起动。当电动机旋转方向从反向旋转转入正向旋转时，模式产生电路18输出另一个控制信号给驱动电路4，使某一相如三相中的U相从｛30°+α°｝到｛（30°+α°）+30°｝的区域开始起动。驱动电路4是用模式产生电路18的控制信号和来自速度-位置控制电路5的脉冲宽度调制信号来驱动的。

为了有效地利用由图7显示的转子的突出结构所产生的高转矩，必须变换定子电流的导通位置。定子电流导通位置是由模式产生电路18来决定的。因为电动机的旋转位置可以根据旋转编码器3和磁极敏感元件（检测器）2的计算值得出，定子电流的导通位置能通过旋转位置来决定。

按照图21所示的控制系统，在正向旋转时与图6显示的传统的转矩敏感元件（检测器）相比较得到一个滞后α°的转矩，在反向旋转时通过设置本发明的磁极敏感元件（检测器），与传统的转矩敏感元件（检测器）相比较得到一个超前β°的转矩，通过这样的方式，本发明能获得一个大转矩。

按照本发明的结构和控制方法，让大电流流入定子并利用电枢电抗的磁化效应，在正向和反向旋转时，都能获得大的转矩常数，从而获得图9中虚线所示的特性。

因为每个突出部分103A的宽度（角度）按照与槽缝的间距B的预定关系而设置，所以齿槽转矩如图11所示能大大减小。

应用本发明的电动机可由通常的旋转型电动机组成，且本发明也能以相同方式用于线性电动机。

以上所述，按照本发明用以实现第一个发明目的第一发明部分，旋转铁芯部件突出到永久磁铁中间以在所提及的位置上形成突出部分，且每个突出部分的宽度与没有突出磁极的传统电动机相比较设置得与定子的槽缝间距不同。因此起动时的转矩大大增大，而齿槽转矩下降。

按照本发明用以实现第二个发明目的第二发明部分，提供了两组位置检测器，即一组正向旋转位置检测器和一组反向旋转位置检测器，在两组检测器组之间安排一个相位差，使电动机在正向旋转期间和反向旋转期间都有良好的特性，且两期间的特性散布大大减小。

按照本发明用以实现第三个发明目的的第三发明部分，旋转铁芯部件突出到永久磁铁中间在所述位置形成突出部分，且在这些突出部分的终端形成固定永久磁铁构件，以致永久磁铁能通过简单的结构而得以固定。

Claims (11)

1、一种永久磁铁型同步电动机包括含有多个槽缝(107)的定子(106)和与所述的定子相对而接近放置的转子(101)，以便使所说的转子能够旋转，所说的转子含有固定地安装在电动机轴(105)上的转子铁芯(103)和安装在所说的转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁(102)，其特征在于所说的转子铁芯在所说的永久磁铁间有突出部分(103A)，每一个所说突出部分的宽度(A)设置得与所说的定子中所说的槽缝的间距(B)不同。

2、根据权利要求1的永久磁铁型同步电动机，其特征在于所说的突出部分的宽度A设置得满足或基本满足等式，

A＝（n+1/2）B

这儿B是所说的槽缝的间距;n是整数。

3、一永久磁铁型同步电动机包括含有多个槽缝的定子和与所述的字子相对而接近放置的转子，以便使所说的转子能够旋转，所说的转子含有固定地安装在电动机轴上的转子铁芯和安装在所说的转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，所说的定子有检测所说转子上的所说永久磁铁位置的检测器（30），其特征在于所说位置检测器由所说电动机正向旋转的位置检测器（30A，30B，30C）和所说电动机反向旋转的位置检测器（30D，30E，30F）两组组成，所说两组位置检测器有预定的相位差（α，β）。

4、按照权利要求3所述的永久磁铁型同步电动机，其特征在于所说的两组位置检测器都在所说定子的一个方向中集中排列。

5、按照权利要求3所述的永久磁铁型同步电动机，其特征在于所说的两组位置检测器在所说定子的其一个方向中两者分开排列。

6、按照权利要求4所述的永久磁铁型同步电动机，其特征在于所说两组位置检测器安装在同一基底（40）上。

7、一永久磁铁型同步电动机包括含有多个槽缝的定子和与所述的定子相对而接近放置的转子，以便使所说的转子能够旋转，所说的转子含有固定地安装在电动机轴上的转子铁芯和安装在所说的转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，其特征在于所说的转子铁芯在所说永久磁铁间有突出部分，用于固定所说永久磁铁的设在所说的突出部分的自由端的固定件（103）。

8、按照权利要求7所述的永久磁铁型同步电动机，其特征在于弹性插入件（108）插入所说的磁铁固定件和所说的永久磁铁之间。

9、按照权利要求7所述的永久磁铁型同步电动机，其特征在于所说的磁铁固定件上有爪状物（103C），所说的永久磁铁由所说爪状物的弹力压住。

10、一种安装有永久磁铁型同步电动机的电动缝纫机，其特征在于所说的同步电动机包括含有多个槽缝的定子和与所述定子相对而接近放置的转子，以便使所说的转子能够旋转，所说的转子含有固定地安装在电动机轴上的转子铁芯和安装在所说的转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁，所说转子铁芯在所说永久磁铁间有突出部分，所说突出部分的宽度设置得与所说定子中的所说槽缝的间距不同。

11、一永久磁铁型同步电动机包括检测转子（101）磁极位置的装置（2）和按照控制信号驱动电动机的驱动电路（4），转子含有固定地安装在电动机轴（105）上的转子铁芯（103）和安装在转子铁芯圆周部分上的偶数永久磁铁（102），

其特征在于，

所说转子铁芯在所说永久磁铁间有突出部分（103），而且所述同步电动机还包含模式发生电路，该模式发生电路输入三种信号，即正转或反转指令信号，检测电动机在正转或反转中的磁铁位置的装置的输出信号和一对应于正转反转指令信号的电动机起动位置的控制信号。模式发生器在这三种输入信号的作用下输出一信号给驱动电路以决定电动机的导通位置。和通过与所述电动机的所述磁极位置相应的脉冲宽度调制信号控制所述定子的控制电路（5），其中所述驱动电路受到模式产生电路和控制电路的各输出信号的控制。

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