[发明专利]具有多极永磁体的机电变换器

说明书

本发明涉及一种具有多极永磁体的电磁变换器。更具体地说，本发明涉及一种具有多极永磁体的二相变换器，所述多极永磁体具有N对磁极，N是大于二的偶数，这种变换器适于用作可逆电磁变换器。

在许多应用中，本发明的电磁变换器能用作电机。例如，在信息或视听领域中用于驱动转盘(如唱片)，线圈和磁带。这种电磁变换器还可用于驱动模拟指示器，例如汽车的速度计或电子表的指针。

在电子表中，通常使用具有以步进方式运行的双极永磁体的电磁电机，转子在每一步中完成180°旋转。如果此表包括一个以1Hz的频率步进的秒针，则需要在电机转子和此指针之间有一个30倍的减速比，电机的每步180°的旋转和用于减速的齿轮传动系统的旋转主要由于摩擦而产生能量损耗，并产生较明显的噪音。

进一步，若希望带双极永磁体的秒针获得几乎连续的转动，就必须提高电机的工作频率/并相应地降低此电机的转子与此指针之间的减速比。这必然会导致附加的能量损耗和计时运动的改变，这主要是因为，上述能量损耗和计时运动的改变与驱动齿轮的尺寸有关。

另一方面，具有足够多的磁极对数的多极电机能降低能量损耗，实际是减少传动齿轮的数量，这使得联动机构有可能几乎连续地转动。因此，不再需要高于前面提及的在具有双极永磁体的电机的情况下必需的减速比。

还将观察到，具有多极永磁体的电极能减少驱动噪音。

欧洲专利EP0151158中详细地公开了一种具有轴向磁化的多极永磁体的二相电磁电机。此电机的定子基本上由四个主定子部分和两个磁力线导引臂构成，每个导引臂承载一线圈并与两个定子部分耦合。分别耦合到第一和第二线圈的两定子部分这样构形，即，它们能彼此装配在一起，并且当第一定子部分叠置于位于多极永磁体的两等分之一上的南极时，第二定子部分叠置于多极永磁体的相同半部的北极。

多极永磁体的磁化是轴向的，并固定有一个作为磁力线导引部件的软铁磁材料盘，在第一种变形中，所述盘固定于永磁体的与对准定子部分的表面对置的表面上。在第二种变形中，此盘这样安装，即，转子的永磁体位于它和总定子平面之间。

这种电机呈现出以下缺点：

一彼此装配于一起的两个相应的主定子部分需要精密的调整。另外，它们不适用于多磁极。再者，考虑到当相应的线圈被激励时这两部分间的磁势差，在处于公共平面中此两部分之间必须设有较大的间隙。

一在第一种变形中，固定到转子的永磁体的一面上的软铁磁材料盘会导致转子永磁体的磁极间的磁短路。另外，转子永磁体位于总定子平面之外的一平面中，它会受到定子本身的吸引。因此，为保持转子永磁体于其位，必须在其上施加一个力，这会引起摩擦而降低电机的效果。最终结果是，此盘增大了转子的惯性而未提高其有用功。

一在第二种变形中，转子永磁体的定位问题和惯性的增加问题得到部分解决，但却是以增加磁阻为代价的。实际上，在电机磁路之一中环行的磁力线会接着横穿四间隙定子-转子的永磁体。

瑞士专利CH656990还公开了另一种具有多极永磁体的二相电磁电机。

此电极的定子主要由一个定子部分构成，此定子部分确定了一个定子腔和四个定子磁极。两相邻定子极通过装有激励线圈的支臂相互耦合。同样，其余两极通过承载第二激励线圈的第二支臂相互耦合。转子永磁体的磁极对的磁化是轴向的。

转子的永磁体位于一个与定子平面相邻但不同的平面中。为使定子极和永磁体之间磁耦合，设有由多个齿形成的次定子极，这些齿排列于定子周边的大约四分之一区域上并指向其中心。

属于一个公共主磁极的各次极从此主极角向隔开，这种隔开对于此主极的其它次级来说是由偶数转子极实现的，而对于同一线圈激励的第二主极的次级而言是由奇数转子极实现的，同时，对于磁耦合到另一线圈的其它两个主极的次极而言，角向隔开是由一个整数加上转子极的一半来实现的。

就具有30对轴向排列的磁极的永磁体而言，通过交替激励两线圈，次极的这种特殊构形使得能以每圈60步的方式工作。此外，这种电机可工作在两种可能的转子旋转方向中。