CN105656272A - 一种交、直流二用电机 - Google Patents
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Abstract
一种交、直流二用电机，包括：2块铸钢铁芯侧板、转子、12块永磁铁、2个螺帽、12个线圈、反射板、电器元件装配板、4根圆柱、4个圆管、2个轴承、2个端盖和2个固体继电器、2个光电开关、DC/DC模块、整流桥、端子排。本发明的优点是：传统电机外壳上大多装有散热槽，端部装有散热风扇，在电能转换为机械能过程中效率多为75%左右，特别是鼠笼式电动机，起动电流为工作电流的7倍，效率为70%左右，本发明一种交、直流二用电机的效率为90%左右，起动电流等于工作电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种交、直流二用电机。
背景技术
几十年来，各行各业大多采用异步电动机作为旋转动力，但异步电动机起动时电流大、起动转矩小、效率低，所以过大的起动电流容易使电动机过热损坏，同时也会使电源内部及供电线路上的电压降增大，以致使电力网的电压下降而影响接在同一线路上的其他负载的正常工作。
目前，汽车动力产生的二氧化碳气体已成为公害，所以，电池车的使用倍受人们关注。采用电池车要求电机效率高，电池充电方便，这是推广使用电池车的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效率、起动电流小、起动转矩大、可电动亦可发电充电的交、直流二用电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种交、直流二用电机，包括：2块铸钢铁芯侧板、转子、12块永磁铁、2个螺帽、12个线圈、反射板、电器元件装配板、4根圆柱、4个圆管、2个轴承、2个端盖和2个固体继电器、2个光电开关、DC/DC模块、整流桥、端子排；
所述2块铸钢铁芯侧板上同时铸有6个扇形铁芯，2个轴承和2个端盖分别安装在2块铸钢铁芯侧板的中央，2块铸钢铁芯侧板套装在转子的两边轴上，由4根圆柱支撑，4根圆柱的一端安装在铸钢铁芯侧板上，另一端与另一块铸钢铁芯侧板相连，电器元件装配板和4个圆管安装在铸钢铁芯侧板的另一侧，与4根圆柱的另一端相连；
所述反射板上有3个扇形缺口，均分在圆面上，扇形缺口互为60度的夹角，其扇形缺口不接受光源反射，相邻扇形缺口的直线边与安装在转子左右两侧圆面上永磁铁扇形面的中心线重合，相邻永磁铁扇形面的中心线夹角为60度，反射板正对电器元件装配板并安装在转子一端的轴端面上，转子另一端为旋转动力输出轴；
所述12个线圈分别套装在2块铸钢铁芯侧板的6个扇形铁芯上，6个线圈为1组，每组线圈串连接线，其中一组2根引出线为头，另一组2根引出线为尾，相邻线圈的头接头，尾接尾；
所述12块永磁铁分别吸装在转子左右两侧圆面上，两侧的6块永磁铁位置相对应，无缝连接，相邻永磁铁的扇形面对外显异极性；
所述转子的轴上装有2个螺帽，其中一个螺帽安装在转子的一端轴上，另一个螺帽安装在转子的另一端轴上，用于紧固分别安装在转子左右两侧的6块永磁铁；
所述2个光电开关，分别安装在电器元件装配板上，光源设置A、B两点，A、B两点的位置与铸钢铁芯侧板上的相邻扇形铁芯面的中心A、B两点相对应；
所述转子左右两侧圆面上安装有无缝连接的6块永磁铁，无缝连接的永磁铁形成2个永磁铁圆面，对两边的铁芯产生的吸力大小相等，方向相反，在没有通电时，转子的动力输出轴能灵活转动，受磁力的影响很小，在接入交流或直流电源时，套装在2块铸钢铁芯侧板上的2个线圈组在铁芯上产生的电磁场受反射板上的扇形缺口的控制，在铁芯上产生的电磁场交替作用于安装在转子左右两侧圆面上的6个永磁铁形成的圆面，由于线圈组采用头接头、尾接尾的串连接线方式，相邻的铁芯面显异极性，所以起动转子旋转时，转子中没有线损和铁损，2个线圈组中只有单方向直流电流流过，铁芯中铁损很小，起动电流小，效率高，当动力输出轴受外力旋转时，2个线圈组可直接输出电能。
所述转子的外圆面上有6个螺丝孔，用于紧固永磁铁。
所述端子排的1端和2端连接整流桥的交流输入端，整流桥的正端与2个固体继电器的1端和DC/DC模块的1端相连，整流桥的负端与2个线圈组的输出端和DC/DC模块的2端相连，2个线圈组的输入端分别与2个固体继电器的2端相连，2个光电开关的3端分别与2个固体继电器的4端相连，2个光电开关的2端与DC/DC模块的4端相连，2个光电开关的1端、2个固体继电器的3端与DC/DC模块的3端相连。
所述2个固体继电器、DC/DC模块、整流桥、端子排都安装在电器元件装配板上。
所述2个光电开关选用通断时间差为5毫秒的光电开关。
本发明之交、直流二用电机的工作原理是：
起动时，由于反射板上的扇形缺口的直线边与电器元件装配板上设置的A、B两点相交的概率极小，所以当电源接入端子排、整流桥、2个线圈组、DC/DC模块、2个光电开关、2个固体继电器时，由于安装在电器元件装配板上的2个光电开关的A、B两点光源受反射板控制，其光源在反射板的扇形缺口上不能同时通断2个固体继电器，所以转子在起动时，1个固体继电器和光电开关与另一个固体继电器和光电开关只能交替接通和分断安装在2块铸钢铁芯侧板上的2个线圈组，铁芯的端面交替对永磁铁圆面产生电磁力，推动转子旋转。
本发明的优点是：
传统电机外壳上大多装有散热槽，端部装有散热风扇，在电能转换为机械能过程中效率多为75%左右，特别是鼠笼式电动机，起动电流为工作电流的7倍，效率为70%左右，本发明一种交、直流二用电机的效率为90%左右，起动电流等于工作电流。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1所示实施例的立体图；
图3为铸钢铁芯侧板的示意图；
图4为图3所示铸钢铁芯侧板的左视图；
图5为转子的示意图；
图6为图5所示转子的左视图；
图7为图8所示永磁铁和图14所示反射板上扇形缺口的示意图；
图8为永磁铁的示意图；
图9为图8所示永磁铁的左视图；
图10为图8所示永磁铁在图5所示转子上的分布示意图；
图11为螺帽的示意图；
图12为线圈的示意图；
图13为图12所示线圈的侧视图；
图14为反射板的示意图；
图15为电器元件装配板示意图；
图16为圆柱的示意图；
图17为圆管的示意图；
图18为轴承的示意图；
图19为端盖的示意图；
图20为本发明实施例的电源控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参见图1-图20，一种交、直流二用电机，包括：2块铸钢铁芯侧板1、转子2、12块永磁铁3、2个螺帽4、12个线圈5、反射板6、电器元件装配板7、4根圆柱8、4个圆管9、2个轴承10、2个端盖11和2个固体继电器MGR1和MGR2、2个光电开关MCS1和MCS2、DC/DC模块ZZ、整流桥DZ、端子排KK。
所述2块铸钢铁芯侧板1上同时铸有6个扇形铁芯，2个轴承10和2个端盖11分别安装在2块铸钢铁芯侧板1的中央，2块铸钢铁芯侧板1套装在转子2的两边轴上，由4根圆柱8支撑，4根圆柱8的一端安装在铸钢铁芯侧板1上，另一端与另一块铸钢铁芯侧板1相连，电器元件装配板7和4个圆管9安装在铸钢铁芯侧板1的另一侧，与4根圆柱8的另一端相连。
所述反射板6上有3个扇形缺口，均分在圆面上，扇形缺口互为60度的夹角，其扇形缺口不接受光源反射，扇形缺口的直线边与安装在转子2左右两侧圆面上永磁铁3扇形面的中心线重合（如图7所示），相邻永磁铁3扇形面的中心线夹角为60度，反射板6正对电器元件装配板7，并安装在转子2一端的轴端面上，转子2另一端为旋转动力输出轴。
所述12个线圈5分别套装在2块铸钢铁芯侧板1的6个扇形铁芯上，6个线圈5为1组，每组线圈5串连接线，其中一组2根引出线为头，另一组2根引出线为尾，相邻线圈5的头接头，尾接尾。
所述12块永磁铁3分别吸装在转子2左右两侧圆面上，两侧的6块永磁铁3位置相对应，无缝连接，相邻永磁铁3的扇形面对外显异极性。
所述转子2的轴上装有2个螺帽4，其中一个螺帽4安装在转子2的一端轴上，另一个螺帽4安装在转子2的另一端轴上，用于紧固分别安装在转子2左右两侧的6块永磁铁3，转子2的外圆面上有6个螺丝孔，用于紧固永磁铁3；
所述2个光电开关MCS1和MCS2，分别安装在电器元件装配板7上，光源设置A、B两点，A、B两点的位置与铸钢铁芯侧板1上的相邻2个扇形铁芯面的中心A、B两点相对应。
所述端子排KK的1端和2端连接整流桥DZ的交流输入端，整流桥DZ的正端与2个固体继电器MGR1和MGR2的1端和DC/DC模块ZZ的1端相连，整流桥DZ的负端与2个线圈组的输出端和DC/DC模块ZZ的2端相连，2个线圈组的输入端分别与2个固体继电器MGR1和MGR2的2端相连，2个光电开关MCS1和MCS2的3端分别与2个固体继电器MGR1和MGR2的4端相连，2个光电开关MCS1和MCS2的2端与DC/DC模块ZZ的4端相连，2个光电开关MCS1和MCS2的1端、2个固体继电器MGR1和MGR2的3端与DC/DC模块ZZ的3端相连。
所述2个固体继电器MGR1和MGR2、DC/DC模块ZZ、整流桥DZ、端子排KK都安装在电器元件装配板7上。
所述2个光电开关选用通断时间差为5毫秒的光电开关。
本发明之交、直流二用电机的工作原理是：
起动时，由于反射板6上的扇形缺口的直线部分与电器元件装配板7上设置的A、B两点相交的概率极小，所以当电源接入端子排KK、整流桥DZ、2个线圈组、DC/DC模块ZZ、2个光电开关MCS1和MCS2、2个固体继电器MGR1和MGR2时，由于安装在电器元件装配板7上的2个光电开关MCS1和MCS2的A、B两点光源受反射板6控制，其光源在反射板6的扇形缺口上不能同时通断2个固体继电器MGR，所以转子2在起动时，固体继电器MGR1和光电开关MCS1与固体继电器MGR2和光电开关MCS2只能交替接通和分断安装在2块铸钢铁芯侧板1上的2个线圈组，铁芯的端面交替对永磁铁圆面产生电磁力，推动转子2旋转。
本发明的关键技术是：
转子2左右两侧圆面上安装有无缝连接的6块永磁铁3，无缝连接的永磁铁3形成2个永磁铁圆面，对两边的铁芯产生的吸力大小相等，方向相反，在没有通电时，转子2的动力输出轴能灵活转动，受磁力的影响很小，在接入交流或直流电源时，套装在2块铸钢铁芯侧板1上的2个线圈组在铁芯上产生的电磁场受反射板6上的扇形缺口的控制，在铁芯上产生的电磁场交替作用于安装在转子2左右两侧圆面上的6个永磁铁3形成的圆面，由于线圈组采用头接头、尾接尾的串连接线方式，相邻的铁芯面显异极性，所以起动转子2旋转时，转子2中没有线损和铁损，2个线圈组中只有单方向直流电流流过，铁芯中铁损很小，起动电流小，效率高。当动力输出轴受外力旋转时，2个线圈组可直接输出电能。
Claims (5)
1.一种交、直流二用电机，其特征在于，包括：2块铸钢铁芯侧板、转子、12块永磁铁、2个螺帽、12个线圈、反射板、电器元件装配板、4根圆柱、4个圆管、2个轴承、2个端盖和2个固体继电器、2个光电开关、DC/DC模块、整流桥、端子排；
所述2块铸钢铁芯侧板上同时铸有6个扇形铁芯，2个轴承和2个端盖分别安装在2块铸钢铁芯侧板的中央，2块铸钢铁芯侧板套装在转子的两边轴上，由4根圆柱支撑，4根圆柱的一端安装在铸钢铁芯侧板上，另一端与另一块铸钢铁芯侧板相连，电器元件装配板和4个圆管安装在铸钢铁芯侧板的另一侧，与4根圆柱的另一端相连；
所述反射板上有3个扇形缺口，均分在圆面上，扇形缺口互为60度的夹角，其扇形缺口不接受光源反射，相邻扇形缺口的直线边与安装在转子左右两侧圆面上永磁铁扇形面的中心线重合，相邻永磁铁扇形面的中心线夹角为60度，反射板正对电器元件装配板并安装在转子一端的轴端面上，转子另一端为旋转动力输出轴；
所述12个线圈分别套装在2块铸钢铁芯侧板的6个扇形铁芯上，6个线圈为1组，每组线圈串连接线，其中一组2根引出线为头，另一组2根引出线为尾，相邻线圈的头接头，尾接尾；
所述12块永磁铁分别吸装在转子左右两侧圆面上，两侧的6块永磁铁位置相对应，无缝连接，相邻永磁铁的扇形面对外显异极性；
所述转子的轴上装有2个螺帽，其中一个螺帽安装在转子的一端轴上，另一个螺帽安装在转子的另一端轴上，用于紧固分别安装在转子左右两侧的6块永磁铁；
所述2个光电开关，分别安装在电器元件装配板上，光源设置A、B两点，A、B两点的位置与铸钢铁芯侧板上的相邻扇形铁芯面的中心A、B两点相对应；
所述转子左右两侧圆面上安装有无缝连接的6块永磁铁，无缝连接的永磁铁形成2个永磁铁圆面，对两边的铁芯产生的吸力大小相等，方向相反，在没有通电时，转子的动力输出轴能灵活转动，受磁力的影响很小，在接入交流或直流电源时，套装在2块铸钢铁芯侧板上的2个线圈组在铁芯上产生的电磁场受反射板上的扇形缺口的控制，在铁芯上产生的电磁场交替作用于安装在转子左右两侧圆面上的6个永磁铁形成的圆面，由于线圈组采用头接头、尾接尾的串连接线方式，相邻的铁芯面显异极性，所以起动转子旋转时，转子中没有线损和铁损，2个线圈组中只有单方向直流电流流过，铁芯中铁损很小，起动电流小，效率高，当动力输出轴受外力旋转时，2个线圈组可直接输出电能。
2.根据权利要求1所述的交、直流二用电机，其特征在于，所述转子的外圆面上有6个螺丝孔，用于紧固永磁铁。
3.根据权利要求1或2所述的交、直流二用电机，其特征在于，所述端子排的1端和2端连接整流桥的交流输入端，整流桥的正端与2个固体继电器的1端和DC/DC模块的1端相连，整流桥的负端与2个线圈组的输出端和DC/DC模块的2端相连，2个线圈组的输入端分别与2个固体继电器的2端相连，2个光电开关的3端分别与2个固体继电器的4端相连，2个光电开关的2端与DC/DC模块的4端相连，2个光电开关的1端、2个固体继电器的3端与DC/DC模块的3端相连。
4.根据权利要求1或2所述的交、直流二用电机，其特征在于，所述2个固体继电器、DC/DC模块、整流桥、端子排都安装在电器元件装配板上。
5.根据权利要求1或2所述的交、直流二用电机，其特征在于，所述2个光电开关选用通断时间差为5毫秒的光电开关。
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Granted publication date: 20171110 |
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