新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)，屬于步進(jìn)電機(jī)技術(shù)它由轉(zhuǎn)子，定子，控制磁鋼，激磁線圈，磁電感應(yīng)線圈，霍爾傳感器，磁控觸發(fā)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和飛輪等組成。原步進(jìn)電機(jī)只能在程序試脈沖電流的驅(qū)動(dòng)下方可運(yùn)轉(zhuǎn)，而且輸出扭矩小，本實(shí)用新型徹底改變這一驅(qū)動(dòng)工作模式，采用慣性隨動(dòng)式脈沖電流驅(qū)動(dòng)，而且激磁電流的脈沖頻率受轉(zhuǎn)子自身控制，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的越快脈沖電流的頻率就越高，本實(shí)用新型不但具有輸出功率大，高轉(zhuǎn)速，而且還具有自發(fā)電功能，可以為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、軍艦、潛艇等提供動(dòng)力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，由單相永磁兩極雙凹坑步進(jìn)電機(jī)改進(jìn)而來(lái)，尤其涉及電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)自行車(chē)，軍艦，潛艇等電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展已有很長(zhǎng)的歷史了，雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地運(yùn)用，但是步進(jìn)電機(jī)并不能像普通交直流電機(jī)一樣在常規(guī)下使用，它必須在程序式脈沖電流的驅(qū)動(dòng)下方可使用，而且輸出扭矩小，難以獲得較高的轉(zhuǎn)速，容易出現(xiàn)失步。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的，就是在原有單相永磁兩極雙凹坑步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)研制一種新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)，為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、軍艦、潛艇等提供動(dòng)力。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，把蓄電池輸出的直流電通過(guò)驅(qū)動(dòng)器在轉(zhuǎn)子自身的控制下轉(zhuǎn)變成慣性隨動(dòng)式兩極性脈沖電流提供給定子的激磁線圈使定子產(chǎn)生一個(gè)交替變化的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)施的技術(shù)解決方案如下，一種實(shí)用新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)如圖(1)由:轉(zhuǎn)子〔0、定子0、控制磁鋼(3^霍爾截止傳感器1(3和1(4，“)、霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2 (5^激磁線圈“)、磁電感應(yīng)線圈11和12串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)112 (了)、磁電感應(yīng)線圈13和14串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)[34 (8^感應(yīng)線圈11托板(9 )、感應(yīng)線圈12托板(10 )、傳感器上鎖止圈(11)、傳感器下鎖止圈(12 )、感應(yīng)線圈13托板(口)、感應(yīng)線圈14托板(“)、前外殼端蓋(巧)、后外殼端蓋(…)、定子鎖止板(17^上外殼蓋(…)、下外殼蓋(…)、傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母以及磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(5)和大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(4)共同組成，其相互位置及裝配連接關(guān)系為:轉(zhuǎn)子(1)和控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線平行一致以保證同步見(jiàn)圖(3) (0)共同裝配在轉(zhuǎn)子軸(22)上穿過(guò)定子(2)的內(nèi)孔通過(guò)軸承(23)與前后外殼蓋(15)和(16)及上下外殼蓋
(18)和(19)及定子鎖止板(17)及外殼緊固螺母(25)等共同連接組合，飛輪(24)裝配在轉(zhuǎn)子軸的末端，磁電感應(yīng)線圈[12 (7)和[34 (8)通過(guò)感應(yīng)線圈托板(9)和(10)及(13)和
(14)分別與上下外殼相連裝配在定子的前后兩側(cè)并與整流穩(wěn)壓器01和02連接后與主電源蓄電池相并聯(lián)見(jiàn)圖(4)和圖(8),霍爾觸發(fā)傳感器(5)通過(guò)傳感器下鎖止圈(12)與下外殼相連裝配在控制磁鋼(3)的外圍也就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角也就是40。的位置上，霍爾截止傳感器(4)通過(guò)傳感器上鎖止圈(11)與上外殼相連裝配在控制磁鋼的外圍也就是定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)圓兩個(gè)豁口間中心連線的夾角也就是50。的位置上，霍爾傳感器(4)和(5)與磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(5)和大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(4 )及激磁線圈(6 )相連接。
[0004]本實(shí)用新型的工作原理就是:把蓄電池輸出的直流電通過(guò)驅(qū)動(dòng)器在轉(zhuǎn)子上控制磁鋼的控制下觸發(fā)霍爾傳感器在觸發(fā)磁控觸發(fā)器然后控制驅(qū)動(dòng)器為定子的激磁線圈提供正反向激磁脈沖電流使定子產(chǎn)生一個(gè)交替變化的磁場(chǎng)，根據(jù)磁場(chǎng)的同性相斥異性相吸的原理驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子不停的旋轉(zhuǎn)，本實(shí)用新型步進(jìn)角為180°。磁電感應(yīng)線圈112和134是本實(shí)用新型的附屬發(fā)電設(shè)備就相當(dāng)于本實(shí)用新型上的永磁發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子上現(xiàn)有的磁場(chǎng)就會(huì)切割感應(yīng)線圈112和134從而產(chǎn)生感生電流，并不消耗額外的能源。
[0005]為了獲取更大的輸出功率，上訴述單級(jí)式步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)的需要，我們采用多級(jí)式四組獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子組合在一起如圖(9)大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)包括:轉(zhuǎn)子(1)包括1號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子、定子(2)包括1號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子、控制磁鋼(3).霍爾截止傳感器1(3和1(4 “)、霍爾觸發(fā)傳感器XI和1(2 (5^激磁線圈(6)包括141、142、143、144、磁電感應(yīng)線圈11和12串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)112 (了)、磁電感應(yīng)線圈13和14串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)[34 (8^感應(yīng)線圈托板(9 )、感應(yīng)線圈12托板(10 )、傳感器上鎖止圈(11)、傳感器下鎖止圈(12 )、感應(yīng)線圈13托板(13)5感應(yīng)線圈14托板(“)、前外殼端蓋(巧)、后外殼端蓋(化)、定子鎖止板(17)共十六塊、上外殼蓋(…)、下外殼蓋(…)、傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母〔20、轉(zhuǎn)子軸(22^軸承(23^飛輪(24^外殼緊固螺母(25^以及分體式磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(7)和大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(6)等共同連接組成，其相互位置及裝配連接關(guān)系為:轉(zhuǎn)子(1)包括1號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子和控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線平行一致以保證同步見(jiàn)圖(3) (0)共同裝配在轉(zhuǎn)子軸(22)上穿過(guò)定子(2)包括1號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子的內(nèi)孔通過(guò)軸承(23)與前后外殼蓋
(15)和(16)及上下外殼蓋(18)和(19)及定子鎖止板(17)及外殼緊固螺母(25)等共同連接組合，飛輪(24)裝配在轉(zhuǎn)子軸的末端，磁電感應(yīng)線圈[12 (7)和[34 (8)通過(guò)感應(yīng)線圈托板(9)和(10)及(13)和(14)分別與上下外殼相連裝配在定子的前后兩側(cè)并與整流穩(wěn)壓器01和02連接后與主電源蓄電池相并聯(lián)見(jiàn)圖(6),霍爾觸發(fā)傳感器(5)通過(guò)傳感器下鎖止圈(12)與下外殼相連裝配在控制磁鋼(3)的外圍也就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角也就是40。的位置上，霍爾截止傳感器(4)通過(guò)傳感器上鎖止圈(11)與上外殼相連裝配在控制磁鋼的外圍也就是定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)圓兩個(gè)豁口間中心連線的夾角也就是50。的位置上，霍爾傳感器(4)和(5)通過(guò)分體式磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(7)與大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(6)及各相應(yīng)激磁線圈(6)包括141442443444相連接。為了滿足重型步進(jìn)電機(jī)的需要，重型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用了四只大功率？溝道場(chǎng)效應(yīng)管以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器的輸出功率，同時(shí)采用兩組獨(dú)立電源￡1和￡2采用分體式供電，￡1通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為定子激磁線圈提供正向激磁脈沖電流，￡2通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為定子激磁線圈提供反向激磁脈沖電流見(jiàn)圖“)。采用兩組電源獨(dú)立供電的好處就是不但增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的輸出功率更提高了驅(qū)動(dòng)器的安全可靠性，防止因電子元件的擊穿而造成短路的嚴(yán)重后果。
[0006]本實(shí)用新型與當(dāng)今步進(jìn)電機(jī)以及其他電動(dòng)機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0007](1)本實(shí)用新型徹底改變了步進(jìn)電機(jī)只能在程序式脈沖電流的驅(qū)動(dòng)下方能運(yùn)轉(zhuǎn)的這一工作模式，采用慣性隨動(dòng)式兩極性脈沖電流驅(qū)動(dòng)，而且無(wú)觸點(diǎn)無(wú)碳刷，輸出扭矩大。
[0008](2)步進(jìn)角為180°激磁脈沖電流的頻率受轉(zhuǎn)子自身控制，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的越快，脈沖電流的頻率就越高，因此本實(shí)用新型具有高轉(zhuǎn)速，低速穩(wěn)定性好，而且不會(huì)出現(xiàn)因超負(fù)荷而使電機(jī)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。
[0009](3)當(dāng)本實(shí)用新型在一定范圍內(nèi)負(fù)荷慢慢增大時(shí)，由于轉(zhuǎn)速的降低，因此也就延長(zhǎng)了激磁線圈的充電時(shí)間，從而增強(qiáng)了定子的磁場(chǎng)強(qiáng)度，此時(shí)電機(jī)的輸出扭矩隨之增加，也就是說(shuō)越是有阻力就越是有動(dòng)力，這一特性是當(dāng)今所有電動(dòng)機(jī)及內(nèi)燃機(jī)所不具備的。
[0010](4)本實(shí)用新型由于裝配了飛輪以及可以在飛輪上裝配離合器，因此可以和變速器相連。
[0011](5)具有自發(fā)電功能，利用轉(zhuǎn)子上現(xiàn)有的超強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)就會(huì)切割兩組磁電感應(yīng)線圈[1和12、13和14，從而產(chǎn)生感生電流，這兩組磁電感應(yīng)線圈就相當(dāng)于本實(shí)用新型上的兩臺(tái)永磁發(fā)電機(jī)，而且發(fā)電的同時(shí)不在消耗額外的能源，不影響電機(jī)的正常工作，況且這兩組磁電感應(yīng)線圈只是本實(shí)用新型的附屬設(shè)備，就是去掉這些發(fā)電設(shè)備本實(shí)用新型依然可以照常工作。
[0012](6)由于本實(shí)用新型大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)采用了四組獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子組合在一起，采用并聯(lián)分體式供電，在四組定子的激磁線圈和四組驅(qū)動(dòng)器中如果其中任意一組定子的激磁線圈或者驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障都不影響其他的定子激磁線圈和驅(qū)動(dòng)器的正常工作，只是影響了步進(jìn)電機(jī)整體的輸出功率，這一特點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中具有非常大的實(shí)用價(jià)值，而且由于采用了多級(jí)組合因此本大功率重型步進(jìn)電機(jī)可以輸出一個(gè)超級(jí)強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)力矩為電動(dòng)重型卡車(chē)，軍艦，潛艇等提供超級(jí)動(dòng)力源。
[0013](7)大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)由于采用兩組獨(dú)立電源￡1和22，21為步進(jìn)電機(jī)提供正向激磁電流，￡2為步進(jìn)電機(jī)提供反向激磁電流，這樣不僅提高了驅(qū)動(dòng)器的輸出功率而且還增加了驅(qū)動(dòng)器的安全可靠性。
[0014](8)綜上所述由于本實(shí)用新型在消耗電能的同時(shí)又產(chǎn)生電能，可以為蓄電池提供能源補(bǔ)充，從根本上解決了電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載蓄電池的充電問(wèn)題，從而也就徹底解決了電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法走向?qū)嵱没茈姵刂萍s的瓶頸問(wèn)題。因此本實(shí)用新型具有當(dāng)今所有電動(dòng)機(jī)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，可以徹底取代內(nèi)燃機(jī)，為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、軍艦、潛艇等提供最佳動(dòng)力源。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施列對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0016]圖(1)為大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖:^^(1)為圓柱形兩極性永磁體、定子(2^控制磁鋼(3)為長(zhǎng)方形兩極性永磁體、霍爾截止傳感器1(3和1(4 “)、霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2(5^激磁線圈“)、磁電感應(yīng)線圈11和[2(7^磁電感應(yīng)線圈13和14 (8)、感應(yīng)線圈11托板(9?、感應(yīng)線圈12托板(1(0、傳感器上鎖止圈(10、傳感器下鎖止圈(12^感應(yīng)線圈13托板(130、感應(yīng)線圈14托板(“)、前外殼端蓋(巧)、后外殼端蓋(…)、定子鎖止板(17^上外殼蓋(…)、下外殼蓋(…)、傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母
[0017]圖(2)(八)(8) (0) (0) (￡)為兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)工作原理:圖(八)表示電機(jī)起始位置。轉(zhuǎn)子〔0、定子0、激磁線圈(3)
[0018]圖(8)表示正向激磁電流進(jìn)入
[0019]圖(0表示新的平衡位置
[0020]圖(0)表示反向激磁電流進(jìn)入
[0021]圖(￡)表示回到起始位置
[0022]圖(3)(八)(8) (0 (0) (￡)為霍爾傳感器工作原理:圖(八)鎖止圈(1 \轉(zhuǎn)子永磁體(2^定子磁場(chǎng)軸線(3)3型霍爾觸發(fā)傳感器1(1 (4)4型霍爾截止傳感器1(4 (5)4型霍爾觸發(fā)傳感器1(2 (6)3型霍爾截止傳感器1(3 (7)傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母(8^傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(9)、觸發(fā)傳感器總成(1(0、截止傳感器總成(11)
[0023]圖(0)轉(zhuǎn)子兩極性永磁體(1)、磁場(chǎng)軸線(2 )、控制磁鋼兩極性永磁體(3 )、磁場(chǎng)軸線“)、轉(zhuǎn)子軸(5)
[0024]圖(￡)轉(zhuǎn)子軸〔0、傳感器固定外殼(2^傳感器固定外殼(3^控制磁鋼永磁體“)、3型霍爾傳感器(5).^型霍爾傳感器(6)
[0025]圖(4)為大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電子線路圖:圖中II和12為電機(jī)調(diào)速控制器，1201和[￡02及[￡03和[￡04為驅(qū)動(dòng)器工作指示燈，便于日后維修，本驅(qū)動(dòng)器由于輸出功率有限因此只適用與中小型步進(jìn)電機(jī)。
[0026]圖(5)為大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)磁控觸發(fā)器電子線路圖(八)(8) (0)
(0),圖中!I表不霍爾傳感器，其型號(hào)為3144，3和X表不控制磁鋼的磁極
[0027]圖(6)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及獨(dú)立供電系統(tǒng)電子線路圖:圖中II和12為電機(jī)調(diào)速控制器，1201和[￡02及[￡03和[￡04為驅(qū)動(dòng)器工作指示燈，便于日后維修，由于本驅(qū)動(dòng)器采用了四只？溝道大功率場(chǎng)效應(yīng)管完全取代了大功率三極管從而使驅(qū)動(dòng)器輸出功率大大增強(qiáng)同時(shí)本驅(qū)動(dòng)器采用了兩組電源獨(dú)立供電，因此本驅(qū)動(dòng)器輸出功率較大主要應(yīng)用在重型步進(jìn)電機(jī)上。
[0028]圖(7)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)用分體式磁控觸發(fā)器電子線路圖:(八)(8) (0 (0),圖中!I表示霍爾傳感器，其型號(hào)為3144，3和~表示控制磁鋼的磁極
[0029]圖(8)為磁電感應(yīng)線圈工作原理圖:轉(zhuǎn)子兩極性永磁體(1)
[0030]圖(9)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖為圓柱形兩極性永磁體包括1號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子、定子(2)包括1號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子、控制磁鋼(3)為長(zhǎng)方形兩極性永磁體、霍爾截止傳感器1(3和1(4 “)、霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2 (5^激磁線圈(6)包括141，142，143，144、磁電感應(yīng)線圈11和12(了)、磁電感應(yīng)線圈13和14 (8^感應(yīng)線圈11托板(幻、感應(yīng)線圈12托板(1(0、傳感器上鎖止圈(11)、傳感器下鎖止圈(12^感應(yīng)線圈13托板(13 )、感應(yīng)線圈14托板(14 )、前外殼端蓋(巧)、后外殼端蓋(…)、定子鎖止板(17)共十六塊、上外殼蓋(…)、下外殼蓋(…)、傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母輪(24^外殼緊固螺母(25)
[0031]圖(10)為定子硅鋼片結(jié)構(gòu)圖:^^(1)
[0032]圖(11)為大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖:轉(zhuǎn)子(丨)、定子(2).控制磁鋼(3^霍爾截止傳感器“)、霍爾觸發(fā)傳感器(5^激磁線圈“)、磁電感應(yīng)線圈112(了)、磁電感應(yīng)線圈 134 (8).轉(zhuǎn)子軸
【具體實(shí)施方式】
[0033]一種實(shí)用新型大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)如圖(1)由:^^(1)為圓柱形兩極性永磁體、定子(2)為整體式硅鋼片沖壓結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖(10)同時(shí)定子內(nèi)圓豁口處中心連線與外豁口處中心連線的夾角為40。、控制磁鋼(3)為長(zhǎng)方形兩極性永磁體見(jiàn)圖(3) (￡),霍爾截止傳感器1(3和1(4 (4),霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2 (5),激磁線圈“)、磁電感應(yīng)線圈11和12繞向繞組完全相同串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)112 (了)、磁電感應(yīng)線圈13和14繞向繞組完全相同串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)[34 (8^感應(yīng)線圈11托板(幻、感應(yīng)線圈12托板(川)、傳感器上鎖止圈〔10、傳感器下鎖止圈(12^感應(yīng)線圈13托板(口)、感應(yīng)線圈14托板(“)、前外殼端蓋(15)、后外殼端蓋(16)、定子鎖止板(17 ?、上外殼蓋(18)、下外殼蓋(19〉、傳感器滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器提前角調(diào)節(jié)螺母(21^^^^(22^^^(23^^^(24)3^殼緊固螺母(25)以及磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(5)和大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(4)等共同連接組成，其相互位置及裝配連接關(guān)系為:轉(zhuǎn)子(1)和控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線平行在同一水平位置以保證轉(zhuǎn)子與控制磁鋼同步見(jiàn)圖(3) (0)共同裝配在轉(zhuǎn)子軸(22)上穿過(guò)定子(2)的內(nèi)孔通過(guò)軸承(23)與前后外殼蓋(15)和(16)及上下外殼蓋(18)和(19)及定子鎖止板(17)及外殼緊固螺母(25)等共同連接組合，飛輪(24)裝配在轉(zhuǎn)子軸的末端，磁電感應(yīng)線圈112 (7)和[34 (8)通過(guò)感應(yīng)線圈托板(9)和(10)及(13)和(14)分別與上下外殼相連裝配在定子的前后兩側(cè)并與整流穩(wěn)壓器01和02連接后與主電源蓄電池相并聯(lián)見(jiàn)圖(8)和圖(4),霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2 (5)通過(guò)傳感器下鎖止圈(12)與下外殼相連裝配在控制磁鋼(3)的外圍也就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角也就是40。的位置上，霍爾截止傳感器1(3和1(4(4)通過(guò)傳感器上鎖止圈(11)與上外殼蓋相連裝配在控制磁鋼的外圍也就是定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)圓兩個(gè)豁口間中心連線的夾角也就是50。的位置上，同時(shí)霍爾截止傳感器(4)和霍爾觸發(fā)傳感器(5)通過(guò)磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(5)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接見(jiàn)圖(4),霍爾傳感器滯后角調(diào)節(jié)螺母(20)與上外殼蓋(18)相連，激磁脈沖的截止時(shí)間可在50。的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過(guò)改變霍爾傳感器與控制磁鋼磁極的相對(duì)位置來(lái)改變見(jiàn)圖(3) (8) (0,霍爾傳感器提前角調(diào)節(jié)螺母(21)與下外殼蓋相連，激磁脈沖的提前時(shí)間可在40°的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過(guò)改變霍爾傳感器與控制磁鋼磁極的相對(duì)位置來(lái)改變見(jiàn)圖(3) (8) (0,激磁脈沖的進(jìn)入時(shí)間與激磁脈沖的截止時(shí)間是本實(shí)用新型能否正常工作的關(guān)鍵，為了使電機(jī)獲得最大的輸出扭矩因盡可能的延長(zhǎng)激磁線圈的充電時(shí)間也就是延長(zhǎng)激磁脈沖的截止時(shí)間使定子產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。XI和1(3為3型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，1(2和1(4為~型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，8型和~型的區(qū)別就在與3型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的3極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)，~型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的~極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)見(jiàn)圖(3)⑶)?；魻杺鞲衅鱺型和3型的轉(zhuǎn)換是通過(guò)改變霍爾傳感器的正反面來(lái)實(shí)現(xiàn)的其型號(hào)為3144。
[0034]重型步進(jìn)電機(jī)與上述單級(jí)式步進(jìn)電機(jī)在原理和結(jié)構(gòu)都是一樣的，所不同的就是由四組獨(dú)立的定子和轉(zhuǎn)子組合在一起，也就相當(dāng)于把四個(gè)大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)串聯(lián)組合在一起形成一個(gè)獨(dú)立的整體，同時(shí)四組驅(qū)動(dòng)器與主電源并聯(lián)后在霍爾傳感器的控制下控制分體式磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(7)在控制四組驅(qū)動(dòng)器同時(shí)為四組定子的激磁線圈提供激磁脈沖電流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，具體實(shí)施的技術(shù)方案如下:
[0035]大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)如圖(9)包括:^^(1)為圓柱形兩極性永磁體包括1號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子，定子(2)包括1號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子、控制磁鋼3為長(zhǎng)方形兩極性永磁體見(jiàn)圖(3) (￡)同時(shí)控制磁鋼的磁場(chǎng)軸線與1，2，3，4號(hào)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線平行在同一水平位置以保證轉(zhuǎn)子與控制磁鋼同步見(jiàn)圖(3)⑶)、霍爾截止傳感器1(3和1(4(4^霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2(5),激磁線圈6包括141，142，143，144、磁電感應(yīng)線圈11和12繞向繞組完全相同串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)112 (了)、磁電感應(yīng)線圈13和14繞向繞組完全相同串聯(lián)為一組整體簡(jiǎn)稱(chēng)134 (8^感應(yīng)線圈11托板(幻、感應(yīng)線圈[2托板(10 )、傳感器上鎖止圈(11)、傳感器下鎖止圈(12 )、感應(yīng)線圈13托板(13 )、感應(yīng)線圈[4托板(“)、前外殼端蓋(巧)、后外殼端蓋(化)、定子鎖止板(17)共十六塊、上外殼蓋(…)、下外殼蓋(…)、傳感器滯后角調(diào)節(jié)螺母(20^傳感器提前角調(diào)節(jié)螺母〔20、轉(zhuǎn)子軸(22^軸承(23^飛輪(24^外殼緊固螺母(25^以及分體式磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(7)和大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器見(jiàn)圖(6)等共同連接構(gòu)成。其相互位置及裝配連接關(guān)系為:轉(zhuǎn)子(1)包括1號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子和控制磁鋼(3)裝配在轉(zhuǎn)子軸(22)上，穿過(guò)定子(2)包括1號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子的內(nèi)孔通過(guò)軸承(23)與前后外殼端蓋(15)和(16)以及上下外殼蓋(18)和(19)還有外殼緊固螺母(25)相連裝配，飛輪(24)裝配在轉(zhuǎn)子軸的末端，定子(2)包括1號(hào)定子2號(hào)定子3號(hào)定子4號(hào)定子通過(guò)在上外殼蓋和下外殼蓋上的十六個(gè)定子鎖止板(17)與外殼相連，激磁線圈6包括141、142、143, 144分別纏繞在各相應(yīng)定子的下方與各相對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接見(jiàn)圖(9),磁電感應(yīng)線圈[12 (7)和[34 (8)分別通過(guò)感應(yīng)線圈托板9和10、13和14與上下外殼固定裝配在定子的兩側(cè)，同時(shí)與整流穩(wěn)壓器01和02連接后與主電源蓄電池相并聯(lián)見(jiàn)圖(8),霍爾觸發(fā)傳感器1(1和1(2 (5)通過(guò)傳感器下鎖止圈(12)與下外殼蓋相連固定在控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線也就是轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的中心連線的夾角也就是40。的位置上，霍爾截止傳感器1(3和1(4 (4)通過(guò)傳感器上鎖止圈(11)與上外殼蓋相連固定在控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線也就是轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的中心連線的夾角也就是50。的位置上，同時(shí)霍爾傳感器(4)和霍爾傳感器(5)通過(guò)分體式磁控觸發(fā)器見(jiàn)圖(7)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接見(jiàn)圖(6)和圖(1),霍爾傳感器滯后角調(diào)節(jié)螺母(20)與上外殼蓋18相連，激磁脈沖的截止時(shí)間可在50。的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過(guò)改變霍爾傳感器與控制磁鋼磁極的相對(duì)位置來(lái)改變見(jiàn)圖(3) (8) (0,霍爾傳感器提前角調(diào)節(jié)螺母(21)與下外殼蓋相連，激磁脈沖的提前時(shí)間可在40。的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過(guò)改變霍爾傳感器與控制磁鋼磁極的相對(duì)位置來(lái)改變見(jiàn)圖(3) (8) (0.激磁脈沖的進(jìn)入時(shí)間與激磁脈沖的截止時(shí)間是本實(shí)用新型能否正常工作的關(guān)鍵，為了使電機(jī)獲得最大的輸出扭矩因盡可能的延長(zhǎng)激磁線圈的充電時(shí)間也就是延長(zhǎng)激磁脈沖的截止時(shí)間使定子產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。1(1和1(3為3型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，1(2和1(4為~型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，3型和~型的區(qū)別就在與3型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的5極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)，^型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的~極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)見(jiàn)圖(3) (￡).霍爾傳感器~型和3型的轉(zhuǎn)換是通過(guò)改變霍爾傳感器的正反面來(lái)實(shí)現(xiàn)的其型號(hào)為3144。圖(6)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及獨(dú)立供電系統(tǒng)電子線路圖，由于采用了四只大功率？溝道場(chǎng)效應(yīng)管取代大功率三極管同時(shí)采用兩組獨(dú)立電源￡1和22，￡1通過(guò)驅(qū)動(dòng)器在磁控觸發(fā)器的控制下為定子激磁線圈提供正向激磁電流，￡2通過(guò)驅(qū)動(dòng)器在磁控觸發(fā)器的控制下為定子激磁線圈提供反向激磁電流，彼此獨(dú)立運(yùn)行互不干擾，從而大大增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的輸出功率以滿足重型步進(jìn)電機(jī)的需要同時(shí)也提高了驅(qū)動(dòng)器的安全可靠性。圖(7)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)用分體式磁控觸發(fā)器電子線路圖，其工作原理與上述單級(jí)式磁控觸發(fā)器原理是一樣的，不同的就是在霍爾傳感器的觸發(fā)下同時(shí)控制四組驅(qū)動(dòng)器同時(shí)為四組定子的激磁線圈提供激磁脈沖電流。
[0036]一兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)工作原理
[0037]圖(2)(八)表示轉(zhuǎn)子在開(kāi)始工作前的起始位置:由于定子的內(nèi)園上有兩個(gè)缺口處，因而造成了轉(zhuǎn)子與定子間，磁間隙的不均勻性。當(dāng)線圈中沒(méi)有激磁電流進(jìn)入時(shí)，轉(zhuǎn)子就應(yīng)該靜止不動(dòng)，而且轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線要穩(wěn)定在定子的磁間隙最小位置，這個(gè)位置就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)園兩個(gè)缺口間中心連線互相垂直的位置。
[0038]圖(2) (8)顯示了正向激磁電流進(jìn)入時(shí)的狀態(tài)，當(dāng)線圈中有正向激磁電流通過(guò)時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)就會(huì)磁化定子，定子被磁化以后形成的磁極如圖由于轉(zhuǎn)子和定子的結(jié)構(gòu)所致，轉(zhuǎn)子上已有的磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線之間有一個(gè)40度的夾角，這個(gè)夾角被稱(chēng)作啟動(dòng)角，正是由于這個(gè)夾角的關(guān)系，根據(jù)磁場(chǎng)的磁極同性相斥異性相吸的原理，定子的~極則推斥轉(zhuǎn)子的~極，而同時(shí)又吸引轉(zhuǎn)子的3極。定子的3極則推斥轉(zhuǎn)子的3極，而同時(shí)又吸引轉(zhuǎn)子的~極。轉(zhuǎn)子此時(shí)就經(jīng)受著兩個(gè)推力和兩個(gè)吸引力的作用，而且這四個(gè)力所產(chǎn)生的是同一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即都是使轉(zhuǎn)子朝著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)子就具備了自動(dòng)啟動(dòng)的功能，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)總是力求使它的磁場(chǎng)軸線轉(zhuǎn)到與定子磁場(chǎng)軸線相重合。
[0039]圖(2) (0顯示了轉(zhuǎn)子的第二個(gè)也即新的平衡位置，當(dāng)正向激磁電流截止時(shí)，轉(zhuǎn)子靠本身的動(dòng)能和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性以及磁間隙的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用，使轉(zhuǎn)子重新處于其磁場(chǎng)軸線在磁間隙的最小位置上，只不過(guò)新的平衡位置與起始位置恰好相差180度而已，因此線圈中通過(guò)一個(gè)激磁電流轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)180度。圖(2)(0)顯示了反向激磁電流進(jìn)入時(shí)的狀態(tài)，反向激磁電流進(jìn)入線圈時(shí)，被磁化的定子就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與上圖(8)中極性相反的磁場(chǎng)。根據(jù)同上所述相同的原理，轉(zhuǎn)子又會(huì)朝著順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。圖(0和圖(￡)中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的兩個(gè)方向相同的角度加在一起正好轉(zhuǎn)過(guò)360度，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈又回復(fù)到起始狀態(tài)中。圖(2) (￡)則顯示了轉(zhuǎn)子由圖(0)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度而回復(fù)到起始位置的情況。如此周而復(fù)始電機(jī)的激磁線圈在正反向交替的兩極性脈沖電流的持續(xù)激勵(lì)之下，使定子的磁場(chǎng)不斷變換極性，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子不停的旋轉(zhuǎn)。此脈沖電流的頻率受到轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的越快脈沖電流的頻率也就越高，該電機(jī)的轉(zhuǎn)速高低由通過(guò)激磁線圈中電流的大小決定。電流越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也就越強(qiáng)，相對(duì)與轉(zhuǎn)子的扭力也就越大，轉(zhuǎn)子也就轉(zhuǎn)的越快。
[0040]二磁控觸發(fā)器的工作原理
[0041]磁控觸發(fā)器是步進(jìn)電機(jī)的重要組成部分，它的主要任務(wù)是將蓄電池輸出的直流電通過(guò)驅(qū)動(dòng)器在霍爾傳感器的觸發(fā)下控制磁控觸發(fā)器再控制驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)確及時(shí)的輸送給電機(jī)的激磁線圈，給電機(jī)提供一個(gè)交替變換的正反向兩極性脈沖電流，它由單級(jí)性霍爾傳感器和控制電路組成見(jiàn)圖(3) (￡)和圖(5) 1(1和1(2為觸發(fā)傳感器，1(3和1(4為截止傳感器，1(1和1(3為3型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，1(2和1(4為~型單級(jí)常開(kāi)型霍爾，3型和~型的區(qū)別就在與3型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的5極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)，^型只有感應(yīng)到外部磁場(chǎng)的~極時(shí)才會(huì)被觸發(fā)見(jiàn)圖(3) (￡)霍爾傳感器~型和3型的轉(zhuǎn)換是通過(guò)改變霍爾傳感器的正反面來(lái)實(shí)現(xiàn)的其型號(hào)為3144。圖(3) (0)中所示的控制磁鋼，是用來(lái)控制霍爾傳感器的，控制磁鋼的磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線平行一致即在同一水平位置上，使控制磁鋼和轉(zhuǎn)子同步這樣也就保證了激磁電流能準(zhǔn)確及時(shí)的進(jìn)入和截止。飛輪是步進(jìn)電機(jī)不可或缺的重要部件，它起能量存儲(chǔ)作用的同時(shí)，還通過(guò)裝配在飛輪上的離合器與變速器進(jìn)行結(jié)合將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力矩輸出。同時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)依靠飛輪的慣性幫助轉(zhuǎn)子加速回到自由的靜止的磁場(chǎng)間隙最小的起始位置。
[0042]圖(3)⑷為霍爾傳感器的觸發(fā)原理圖。我們?cè)诳刂拼配摰耐鈬b一個(gè)鎖止圈，用來(lái)固定霍爾傳感器，同時(shí)在鎖止圈的中間有一個(gè)滑槽，通過(guò)調(diào)整螺母使霍爾傳感器可以左右移動(dòng)如圖(3)(八)使定子的激磁線圈能有一個(gè)最佳的導(dǎo)通時(shí)刻和截止時(shí)刻。為了保證蓄電池能準(zhǔn)確及時(shí)的向電機(jī)的激磁線圈提供激磁電流，霍爾傳感器必須設(shè)置在最佳位置。因轉(zhuǎn)子(控制磁鋼)上已有的磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線間有一個(gè)40度的夾角，也就是啟動(dòng)角。因此霍爾觸發(fā)傳感器XI和1(2必須設(shè)置在定子激磁線圈在沒(méi)有激磁電流通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)子所處的自由的靜止位置上，也就是轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的磁場(chǎng)軸線上(也就是控制磁鋼靜止時(shí)的磁場(chǎng)軸線上)霍爾截止傳感器1(3和1(4則設(shè)置在與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線(控制磁鋼磁場(chǎng)軸線)相垂直的中心連線上同時(shí)也是定子的內(nèi)圓上兩個(gè)缺口中心連線的位置如圖(3)(八),激磁電流的進(jìn)入時(shí)間和激磁電流的截止時(shí)間是電機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。因轉(zhuǎn)子在激磁線圈沒(méi)有激磁電流通過(guò)時(shí)所處的是自由的靜止的也就是磁間隙最小的位置，因此激磁電流進(jìn)入時(shí)間的提前與滯后，可在轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)也就是40度的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。而激磁電流截止時(shí)間的提前與滯后則在與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線相垂直的中心連線(也就是定子內(nèi)圓上兩個(gè)缺口處的中心連線)與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是50度的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了使轉(zhuǎn)子獲得最大的旋轉(zhuǎn)力矩我們應(yīng)盡可能的延遲激電流的截止時(shí)間，把截止傳感器盡可能的設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線和定子磁場(chǎng)軸線相重合的位置如圖(3)(8),同時(shí)還要保證定子在激磁線圈的激磁電流截止后能有足夠的時(shí)間去退磁，也就是說(shuō)盡可能的使定子在激磁電流截止后瞬間把定子上的磁場(chǎng)降到最低。
[0043]三霍爾傳感器和磁控觸發(fā)器及驅(qū)動(dòng)器工作原理
[0044]圖(3) (8)顯示了當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上控制磁鋼的3極轉(zhuǎn)至3型霍爾觸發(fā)傳感器1(1并與之垂直相對(duì)時(shí)，此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，此時(shí)3型霍爾傳感器XI內(nèi)的3型霍爾元件被觸發(fā)(而此時(shí)~型霍爾觸發(fā)傳感器1(2內(nèi)的~型霍爾元件不動(dòng)作，因此觸發(fā)傳感器1(2不工作)使？溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電位迅速下降而被觸發(fā)導(dǎo)通從而使三極管8(?導(dǎo)通見(jiàn)圖(5)(八)使？1閉合，？1的閉合見(jiàn)圖(4)^861的基極電位迅速下降，這一變化通過(guò)電阻82使8似的集電極電位也迅速下降，而與此同時(shí)由于8以的基極電位的迅速下降，則引起8以的集電極電位的升高，并通過(guò)電阻…使8似的基極電位更近一步的升高，從而使8似導(dǎo)通而8以因此而截至，862的導(dǎo)通則引起80和8以同時(shí)導(dǎo)通，867的導(dǎo)通使？溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電位迅速下降而被觸發(fā)導(dǎo)通，此時(shí)正向激磁電流進(jìn)入激磁線圈，使電機(jī)動(dòng)作見(jiàn)圖“)。當(dāng)控制磁鋼的3極，離開(kāi)3型霍爾觸發(fā)傳感器1(1時(shí)，此時(shí)控制磁鋼的3極相對(duì)于3型霍爾觸發(fā)傳感器內(nèi)的3型霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱導(dǎo)致3型霍爾元件截止，使？溝道場(chǎng)效應(yīng)管柵極電位迅速升高而截止，三極管8⑶也因此而截止見(jiàn)圖(5) (4)41斷開(kāi)見(jiàn)圖(4),此時(shí)控制電路不受影響照常工作正向激磁電流繼續(xù)進(jìn)入激磁線圈。
[0045]圖(3) (0顯示了當(dāng)控制磁鋼的3極轉(zhuǎn)至3型霍爾截止傳感器1(3并與之垂直相對(duì)時(shí)，此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，這時(shí)霍爾截止傳感器1(3內(nèi)的3型霍爾元件被觸發(fā)(而此時(shí)~型霍爾截止傳感器1(4內(nèi)的~型霍爾元件不動(dòng)作，因此~型霍爾截止傳感器1(4不工作)使？溝道場(chǎng)效應(yīng)管02的柵極電位迅速下降而被觸發(fā)導(dǎo)通使三極管8以0導(dǎo)通見(jiàn)圖(5) (8)使？2閉合見(jiàn)圖(4) ？2的閉合又導(dǎo)致8似的基極電位迅速下降，并通過(guò)…引起8以的集電極電位的下降與此同時(shí)8似基極電位的下降，又引起8似集電極電位的升高，并通過(guò)電阻以使861的基極電位更進(jìn)一步的升高，使8以更進(jìn)一步的導(dǎo)通，而此時(shí)8似則因此而截止，8似截止的同時(shí)則又引起80和8以截止，8以的截止則引起？溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電位迅速升高因此而截止，此時(shí)正向激磁電流截止。當(dāng)控制磁鋼的3極，離開(kāi)3型霍爾截止傳感器1(3時(shí)，此時(shí)控制磁鋼的3極，相對(duì)于3型霍爾截止傳感器1(3內(nèi)的3型霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱導(dǎo)致3型霍爾元件截止，使？溝道場(chǎng)效應(yīng)管02的柵極電位迅速升高而截止使三極管8610因此而截止見(jiàn)圖(5) (8)使？2斷開(kāi)見(jiàn)圖(4)控制電路又回到起始狀態(tài)。？2的斷開(kāi)使正向激磁電流截止，當(dāng)正向激磁電流截止時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)子(也就是控制磁鋼)已經(jīng)轉(zhuǎn)了 90度如圖(3) (0.但是轉(zhuǎn)子(控制磁鋼)不會(huì)馬上停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)總是力求使它的磁場(chǎng)軸線轉(zhuǎn)到與定子磁場(chǎng)軸線相重合，而且靠轉(zhuǎn)子本身的動(dòng)能和飛輪的慣性以及磁間隙的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用，使轉(zhuǎn)子重新處于其磁場(chǎng)軸線在磁間隙最小位置上，這個(gè)位置就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)圓兩個(gè)缺口間中心連線互相垂直的位置，此時(shí)新的平衡位置與起始位置恰好相差180 度。
[0046]同理當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上控制磁鋼的~極轉(zhuǎn)至~型霍爾觸發(fā)傳感器1(2并與之垂直相對(duì)時(shí)見(jiàn)圖(3) (8) (0,此時(shí)霍爾觸發(fā)傳感器1(2內(nèi)的~型霍爾元件被觸發(fā)(3型霍爾觸發(fā)傳感器內(nèi)的3型霍爾元件不動(dòng)作，因此霍爾觸發(fā)傳感器1(1不工作),三極管8以1導(dǎo)通見(jiàn)圖(5) (0使？3閉合見(jiàn)圖(4)43的閉合使8(?截止而8(?導(dǎo)通，8(?的導(dǎo)通則引起8(?和8(?導(dǎo)通，？溝道場(chǎng)效應(yīng)管02也被觸發(fā)導(dǎo)通，此時(shí)反向激磁電流進(jìn)入激磁線圈電機(jī)繼續(xù)動(dòng)作見(jiàn)圖“)。而當(dāng)控制磁鋼的~極，離開(kāi)~型霍爾觸發(fā)傳感器1(2時(shí)，此時(shí)控制磁鋼的~極，相對(duì)于~型霍爾觸發(fā)傳感器1(2內(nèi)的~型霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度已減弱，因此~型霍爾元件截止8以1截止見(jiàn)圖(5) (0,此時(shí)？3斷開(kāi)控制電路照常工作反向激磁電流繼續(xù)進(jìn)入激磁線圈不受影響。當(dāng)控制磁鋼的~極轉(zhuǎn)至~型霍爾截止傳感器1(4并與之垂直相對(duì)時(shí)，此時(shí)~型霍爾截止傳感器1(4內(nèi)的~型霍爾元件被觸發(fā)三級(jí)管8以2導(dǎo)通見(jiàn)圖(5) (0)使？4閉合見(jiàn)圖(4)94的閉合則使8(?截止而8(?導(dǎo)通，8(?和8(?也因此而截至，則？溝道場(chǎng)效應(yīng)管02也截止，反向激磁電流截止。而此時(shí)轉(zhuǎn)子靠自身的動(dòng)能和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性以及磁間隙的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用，使轉(zhuǎn)子又重新回復(fù)到起始位置，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)了 180度即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈360度后又回復(fù)到起始位置。就這樣蓄電池輸出的直流電通過(guò)磁控觸發(fā)器在轉(zhuǎn)子自身的控制下，變成兩極性脈沖電流不停的供給電機(jī)的激磁線圈，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子不停的旋轉(zhuǎn)。圖(4)中的II和12為電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電位器用來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。[￡01和1^02，[￡03和[￡04為電路是否正常工作的指示燈，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)120燈就不亮，為以后的維護(hù)提供極大的方便能迅速找出故障原因。
[0047]四磁電感應(yīng)線圈工作原理
[0048]磁感應(yīng)線圈是電機(jī)的附屬設(shè)備，有沒(méi)有它步進(jìn)電機(jī)都可以正常工作。它裝配在定子的兩邊由四個(gè)感應(yīng)線圈組成見(jiàn)圖(1)和圖(8)其線圈的繞向繞組完全相同，線圈11和12(簡(jiǎn)稱(chēng)112)相互串聯(lián)為一組，線圈13和14相互串聯(lián)為一組簡(jiǎn)稱(chēng)(134)磁感應(yīng)線圈的原理就是利用轉(zhuǎn)子上現(xiàn)有的磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)就會(huì)切割感應(yīng)線圈從而產(chǎn)生一個(gè)交變的感生電流然后通過(guò)整流穩(wěn)壓器01和02整流穩(wěn)壓變成直流電與蓄電池并聯(lián)作為能源補(bǔ)充。
[0049]重型步進(jìn)電機(jī)的工作原理和和單級(jí)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理是一樣的，這里就不在重復(fù)了，圖(9)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。它由四組獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子組合在一起為一整體，由四組獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器與主電源并聯(lián)后在分體式磁控觸發(fā)器的控制下見(jiàn)圖(7)同時(shí)為四組定子的激磁線圈提供激磁脈沖電流，圖(6)為大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及獨(dú)立供電系統(tǒng)電子線路圖，采用兩組獨(dú)立電源￡1和22，21通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為步進(jìn)電機(jī)提供正向激磁電流，￡2通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為步進(jìn)電機(jī)提供反向激磁電流，彼此獨(dú)立運(yùn)行互不干擾，從而大大增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的輸出功率來(lái)滿足重型步進(jìn)電機(jī)的需要同時(shí)也提高了驅(qū)動(dòng)器的安全可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種包括轉(zhuǎn)子、定子、控制磁鋼、激磁線圈、磁電感應(yīng)線圈、霍爾傳感器、磁控觸發(fā)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、定子鎖止板、傳感器鎖止圈、感應(yīng)線圈托板、傳感器調(diào)整螺母、轉(zhuǎn)子軸和軸承、飛輪、以及前后外殼端蓋和上下外殼蓋組成的大功率兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)和大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)，其特征在于它由轉(zhuǎn)子(I)為圓柱形兩極性永磁體、定子(2)為整體沖壓式硅鋼片、控制磁鋼(3)為長(zhǎng)方形兩極性永磁體、霍爾截止傳感器(4)、霍爾觸發(fā)傳感器(5)、激磁線圈(6)、磁電感應(yīng)線圈L12(7)、磁電感應(yīng)線圈L34(8)、感應(yīng)線圈托板(9)和(10)及(13)和(14)、傳感器上下鎖止圈(11)和(12)、前后外殼端蓋(15)和(16)、定子鎖止板(17)、上下外殼蓋(18)和(19)、傳感器脈沖滯后角調(diào)節(jié)螺母(20)、傳感器脈沖提前角調(diào)節(jié)螺母(21)、轉(zhuǎn)子軸(22)、軸承(23)、飛輪(24)、外殼緊固螺母(25)以及磁控觸發(fā)器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器共同連接組成，其相互位置及裝配連接關(guān)系為:轉(zhuǎn)子(I)和控制磁鋼(3)的磁場(chǎng)軸線平行一致以保證同步共同裝配在轉(zhuǎn)子軸(22)上穿過(guò)定子(2)內(nèi)孔通過(guò)軸承(23)與前后外殼蓋(15)和(16)及上下外殼蓋(18)和(19)及定子鎖止板(17)和外殼緊固螺母(25)等共同連接組合，飛輪(24)裝配在轉(zhuǎn)子軸的末端，磁電感應(yīng)線圈L12和L34通過(guò)感應(yīng)線圈托板(9)和(10)及(13)和(14)分別與上下外殼相連裝配在定子的前后兩側(cè)并與整流穩(wěn)壓器Dl和D2連接后與主電源蓄電池相并聯(lián)，霍爾觸發(fā)傳感器(5)通過(guò)傳感器下鎖止圈(12)裝配在控制磁鋼(3)的外圍也就是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線與定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線的夾角也就是40°的位置上，霍爾截止傳感器(4)通過(guò)上鎖止圈(11)裝配在控制磁鋼(3)的外圍也就是定子當(dāng)時(shí)建立的磁場(chǎng)軸線與定子內(nèi)圓兩個(gè)豁口間中心連線的夾角也就是50°的位置上，霍爾傳感器(4)和(5 )與磁控觸發(fā)器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和激磁線圈(6 )相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)其特征是，所述轉(zhuǎn)子是由I號(hào)轉(zhuǎn)子、2號(hào)轉(zhuǎn)子、3號(hào)轉(zhuǎn)子、4號(hào)轉(zhuǎn)子組合在一起形成一個(gè)整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)其特征是，所述的定子是由I號(hào)定子、2號(hào)定子、3號(hào)定子、4號(hào)定子組合在一起形成一個(gè)整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)其特征是，所述的磁控觸發(fā)器為分體式磁控觸發(fā)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)其特征是，所述的重型兩極雙凹坑單相永磁步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立供電系統(tǒng)是由兩組獨(dú)立電源El和E2，El通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為定子激磁線圈提供正向激脈沖電流，E2通過(guò)驅(qū)動(dòng)器為定子激磁線圈提供反向激磁脈沖電流。
【文檔編號(hào)】H02P8/02GK204179919SQ201420377569
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】邵金澤 申請(qǐng)人:邵金澤