專利名稱：雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機，特別是一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機。
背景技術：
開關磁阻電動機(SR)是近些年發(fā)展的新型調(diào)速電機，結(jié)構(gòu)簡單結(jié)實、調(diào)速范圍寬且性能好，現(xiàn)已廣泛用在儀器儀表、家電、電動汽車等領域。磁阻電機的主要特點是轉(zhuǎn)子上沒有線圈。磁阻電動機利用磁阻最小原理，也就是磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用磁引力拉動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。磁阻電機的轉(zhuǎn)子上沒有線圈，無需電刷和滑環(huán)，是一種無刷調(diào)速電機。但也正是因為轉(zhuǎn)子上沒有線圈，通過轉(zhuǎn)子的磁通被“浪費”掉了。本實用新型采用雙段結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子上都設有磁極和電樞，在定子磁場牽引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同時，轉(zhuǎn)子電樞產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)子磁極的勵磁電流，轉(zhuǎn)子磁場與定子電樞鐵心相互吸弓I，轉(zhuǎn)子獲得更大的轉(zhuǎn)矩，定子電樞產(chǎn)生的電流又反饋給定子磁極，雙段結(jié)構(gòu)的電機輸出的轉(zhuǎn)矩比單段結(jié)構(gòu)的電機輸出的轉(zhuǎn)矩更大，同時也能“回收”部分電能。其實兩者并不矛盾， 電樞繞組切割磁力線發(fā)電并不會削弱定子與轉(zhuǎn)子的牽引力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能輸出更大轉(zhuǎn)矩和“回收”部分電能的雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，主要包括前端蓋(1)、轉(zhuǎn)軸O)、風扇(3)、軸承G)、定子磁場繞組(5)、轉(zhuǎn)子電樞繞組(6)、定子磁場鐵心(7)、轉(zhuǎn)子電樞鐵心(8)、控制器(9)、定子電樞繞組(10)、轉(zhuǎn)子磁場繞組(11)、導線(12)、定子電樞鐵心(13)、轉(zhuǎn)子磁場鐵心(14)、機座(15)、后端蓋(16)和轉(zhuǎn)子位置傳感器(17、18)，其特征是定子磁場鐵心有6個或6個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，定子磁場鐵心上繞有定子磁場繞組，組成定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞鐵心有4個或4個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極， 轉(zhuǎn)子電樞鐵心上繞有轉(zhuǎn)子電樞繞組，組成轉(zhuǎn)子電樞；定子電樞鐵心有6個或6個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，定子電樞鐵心上繞有定子電樞繞組，組成定子電樞；轉(zhuǎn)子磁場鐵心有4個或4 個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，轉(zhuǎn)子磁場鐵心上繞有轉(zhuǎn)子磁場繞組，組成轉(zhuǎn)子磁極；定子磁極與轉(zhuǎn)子電樞同段設置，定子電樞與轉(zhuǎn)子磁極同段設置；定子磁極的凸極數(shù)量與定子電樞的凸極數(shù)量相同，而且定子磁極的凸極與定子電樞的凸極軸向?qū)R；轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量與轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量相同，而且轉(zhuǎn)子磁極的凸極與轉(zhuǎn)子電樞的凸極軸向?qū)R；定子磁極的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量多2個或4個或6個，定子電樞的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量多2個或4個或6個；能與轉(zhuǎn)子電樞的凸極同時對齊的定子磁極的凸極的定子磁場繞組用同相勵磁電源連接，組成由2相或2相以上勵磁電源分別供電的定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞的相數(shù)與轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁極的相數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁場相繞組與軸向并列的轉(zhuǎn)子電樞相繞組用導線串聯(lián)；轉(zhuǎn)子位置傳感器由定子(17)和轉(zhuǎn)子 (18)兩部分組成，轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上或轉(zhuǎn)子鐵心的一側(cè)，轉(zhuǎn)子位置傳感器的定子固定在端蓋或機座上，或者，轉(zhuǎn)子位置傳感器的定子與控制器設在一起；控制器主要由位置處理單元和功率邏輯開關單元組成，控制器固定在端蓋或機座上。工作原理當定子磁極的其中一相通電時，與通電磁極距離最接近的轉(zhuǎn)子電樞鐵心凸極受磁力的作用旋轉(zhuǎn)至與通電磁極相對的位置，轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測到轉(zhuǎn)子已經(jīng)旋轉(zhuǎn)至既定的位置，通過控制器發(fā)出斷開該相勵磁繞組電流、接通下一相勵磁繞組電流的指令， 下一相勵磁繞組所在的磁極通電并吸引與其距離最接近的轉(zhuǎn)子鐵心凸極，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的持續(xù)旋轉(zhuǎn)；由于通過轉(zhuǎn)子電樞鐵心的磁通沿著轉(zhuǎn)子電樞鐵心的凸極“旋轉(zhuǎn)”，轉(zhuǎn)子電樞感應電動勢且產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子電樞產(chǎn)生的電流與定子磁極的勵磁電流的頻率是相同的；由于轉(zhuǎn)子電樞繞組與轉(zhuǎn)子磁場繞組是串聯(lián)的，轉(zhuǎn)子電樞產(chǎn)生電流的同時，轉(zhuǎn)子磁極也同步產(chǎn)生磁場 ’轉(zhuǎn)子磁極的磁場的變化規(guī)律與定子磁極的磁場的變化規(guī)律相同，轉(zhuǎn)子磁場與定子電樞鐵心產(chǎn)生吸引力，轉(zhuǎn)子獲得更大的轉(zhuǎn)矩。由于通過定子電樞鐵心的磁通沿著定子電樞鐵心的凸極 “旋轉(zhuǎn)”，定子電樞感應電動勢且產(chǎn)生電流。定子電樞產(chǎn)生的電流作為定子磁極的部分勵磁電源反饋給定子磁極，或者，定子電樞產(chǎn)生的電流輸送至外部負載。定子磁極的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量多2個或4個或6個，定子電樞的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量多2個或4個或6個，定子與轉(zhuǎn)子的凸極數(shù)之比為6 4或 8 6或8 4或10 8或12 8或12 10或12 6等等，亦稱為6/4極或8/6極或 8/4極或10/8極或12/10極或12/6極等結(jié)構(gòu)的發(fā)電電動機。6/4極電機的定子磁極采用 3相勵磁電源，8/6極的定子磁極采用4相勵磁電源，8/4極的定子磁極采用2相勵磁電源， 10/8極的定子磁極采用5相勵磁電源。轉(zhuǎn)子位置傳感器起著轉(zhuǎn)子位置的跟蹤作用，它將轉(zhuǎn)子的位置信號轉(zhuǎn)換成控制電路所需的電信號。常用的位置傳感器有電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器和磁敏式位置傳感器。電磁式位置傳感器是利用電磁感應的效應得到轉(zhuǎn)子的位置信號。其基本原理是 在轉(zhuǎn)子上有一個扇形的導磁片，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動發(fā)出相應的電信號。光電式位置傳感器由隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光罩和固定不動的光源和光電管組成。 若干只光電管由遮光罩控制依次受到光線照射，使各相勵磁繞組輪流通電，于是電動機能持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。磁敏式位置傳感器也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，在轉(zhuǎn)軸上安裝永磁磁極，磁敏元件設在定子上。磁敏元件用對磁場敏感的半導體材料制成，常用的有霍爾元件、磁敏二極管和磁敏電阻。磁敏元件檢測到的轉(zhuǎn)子位置信號經(jīng)過處理后，可控制電動機的勵磁繞組按順序通電。控制器的電路主要由位置處理單元和功率邏輯開關單元組成。來自位置傳感器的控制信號經(jīng)信號處理單元處理后，送到功率邏輯開關單元，用作控制電機各相勵磁繞組的通、斷電?？刂破髦邪斯β首儞Q器、位置處理器及相驅(qū)動器三部分。目前已有許多專用于控制電機的集成電路，組成開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)和控制電機的轉(zhuǎn)速。[0016]“無刷”只是一個相對的概念，正如普通的大型無刷發(fā)電機組，只要轉(zhuǎn)子存在磁極或電樞，就需要有一個接地電刷。無刷開關磁阻發(fā)電電動機的轉(zhuǎn)子中存在磁極和電樞，因此也需要有接地電刷，轉(zhuǎn)子繞組的零線通過電刷接地。定子磁場鐵心、定子電樞鐵心、轉(zhuǎn)子電樞鐵心和定子磁場鐵心用軟鐵材料制成，一般是用硅鋼片疊壓而成。磁場繞組和電樞繞組用漆包線繞制而成，漆包線為漆包銅線或漆包鋁線或漆包合金線。轉(zhuǎn)子磁場相繞組與軸向并列的轉(zhuǎn)子電樞相繞組用導線串聯(lián)，導線為銅線或鋁線，導線用導線套環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上。定子磁場鐵心、定子電樞鐵心、轉(zhuǎn)子電樞鐵心和定子磁場鐵心為直槽凸極鐵心或斜槽凸極鐵心。從徑向看，直槽凸極鐵心的凸極與轉(zhuǎn)軸平行，斜槽凸極鐵心的凸極與轉(zhuǎn)軸交叉。接線盒設在機座上。控制器可與接線盒設在一起，也可以設在端蓋內(nèi)側(cè)，也可以單獨設在機座上。電機用1至3個風扇或液體冷卻裝置冷卻，和/或，在機殼上設散熱片散熱。。
圖1、圖2、圖3為本實用新型第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。第一實施例參見圖1電機整體結(jié)構(gòu)平面示意圖，圖2第一段定、轉(zhuǎn)子橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3 第二段定、轉(zhuǎn)子橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，主要包括前端蓋(1)、轉(zhuǎn)軸O)、風扇(3)、軸承G)、定子磁場繞組(5)、轉(zhuǎn)子電樞繞組(6)、定子磁場鐵心(7)、轉(zhuǎn)子電樞鐵心(8)、控制器(9)、定子電樞繞組(10)、轉(zhuǎn)子磁場繞組(11)、導線 (12)、定子電樞鐵心(13)、轉(zhuǎn)子磁場鐵心(14)、機座(15)、后端蓋(16)和轉(zhuǎn)子位置傳感器 (17、18)。定子磁場鐵心有6個凸極，定子磁場鐵心上繞有定子磁場繞組，組成定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞鐵心有4個凸極，轉(zhuǎn)子電樞鐵心上繞有轉(zhuǎn)子電樞繞組，組成轉(zhuǎn)子電樞；定子電樞鐵心有6個凸極，定子電樞鐵心上繞有定子電樞繞組，組成定子電樞；轉(zhuǎn)子磁場鐵心有4個凸極， 轉(zhuǎn)子磁場鐵心上繞有轉(zhuǎn)子磁場繞組，組成轉(zhuǎn)子磁極；定子磁極與轉(zhuǎn)子電樞同段設置，定子電樞與轉(zhuǎn)子磁極同段設置；定子磁極的凸極與定子電樞的凸極軸向?qū)R；轉(zhuǎn)子磁極的凸極與轉(zhuǎn)子電樞的凸極軸向?qū)R；能與轉(zhuǎn)子電樞的凸極同時對齊的定子磁極的凸極的定子磁場繞組用同相勵磁電源連接，組成由3相勵磁電源分別供電的定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞的相數(shù)與轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁極的相數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁場相繞組與軸向并列的轉(zhuǎn)子電樞相繞組用導線串聯(lián)，導線用導線套環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上；轉(zhuǎn)子位置傳感器由定子(17)和轉(zhuǎn)子(18)兩部分組成，轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子位置傳感器的定子固定在端蓋上；控制器的電路主要由位置處理單元和功率邏輯開關單元組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)和控制電機的轉(zhuǎn)速。來自位置傳感器的控制信號經(jīng)信號處理單元處理后， 送到功率邏輯開關單元，用作控制電機各相勵磁繞組的通、斷電?？刂破髦邪斯β首儞Q器、位置處理器及相驅(qū)動器三部分。風扇固定在轉(zhuǎn)軸上，位于前端蓋的內(nèi)側(cè)。轉(zhuǎn)軸通過軸承定位于前端蓋和后端蓋。機座上設有散熱片。接線盒設在機座的外側(cè)。前端蓋和后端蓋分別設有進風口和出風口。定子磁場鐵心、定子電樞鐵心、轉(zhuǎn)子電樞鐵心和定子磁場鐵心為直槽凸極鐵心，鐵心用硅鋼片疊壓而成。磁場繞組和電樞繞組用漆包銅線繞制而成，導線為銅線。
權(quán)利要求1.一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，主要包括前端蓋(1)、轉(zhuǎn)軸O)、 風扇C3)、軸承(4)、定子磁場繞組( 、轉(zhuǎn)子電樞繞組(6)、定子磁場鐵心(7)、轉(zhuǎn)子電樞鐵心 (8)、控制器(9)、定子電樞繞組(10)、轉(zhuǎn)子磁場繞組(11)、導線(12)、定子電樞鐵心(13)、 轉(zhuǎn)子磁場鐵心(14)、機座(15)、后端蓋(16)和轉(zhuǎn)子位置傳感器(17、18)，其特征是定子磁場鐵心有6個或6個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，定子磁場鐵心上繞有定子磁場繞組，組成定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞鐵心有4個或4個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，轉(zhuǎn)子電樞鐵心上繞有轉(zhuǎn)子電樞繞組，組成轉(zhuǎn)子電樞；定子電樞鐵心有6個或6個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，定子電樞鐵心上繞有定子電樞繞組，組成定子電樞；轉(zhuǎn)子磁場鐵心有4個或4個以上數(shù)量為偶數(shù)的凸極，轉(zhuǎn)子磁場鐵心上繞有轉(zhuǎn)子磁場繞組，組成轉(zhuǎn)子磁極；定子磁極與轉(zhuǎn)子電樞同段設置，定子電樞與轉(zhuǎn)子磁極同段設置；定子磁極的凸極數(shù)量與定子電樞的凸極數(shù)量相同，而且定子磁極的凸極與定子電樞的凸極軸向?qū)R；轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量與轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量相同，而且轉(zhuǎn)子磁極的凸極與轉(zhuǎn)子電樞的凸極軸向?qū)R；定子磁極的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量多 2個或4個或6個，定子電樞的凸極數(shù)量比轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量多2個或4個或6個；能與轉(zhuǎn)子電樞的凸極同時對齊的定子磁場的凸極的定子磁場繞組用同相勵磁電源連接，組成由 2相或2相以上勵磁電源分別供電的定子磁極；轉(zhuǎn)子電樞的相數(shù)與轉(zhuǎn)子電樞的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁極的相數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極的凸極數(shù)量相同，轉(zhuǎn)子磁場相繞組與軸向并列的轉(zhuǎn)子電樞相繞組用導線串聯(lián)；轉(zhuǎn)子位置傳感器由定子(17)和轉(zhuǎn)子(18)兩部分組成，轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上或轉(zhuǎn)子鐵心的一側(cè)，轉(zhuǎn)子位置傳感器的定子固定在端蓋或機座上，或者，轉(zhuǎn)子位置傳感器的定子與控制器設在一起；控制器主要由位置處理單元和功率邏輯開關單元組成，控制器固定在端蓋或機座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，其特征是所述發(fā)電電動機為3相6/4極或4相8/6極或2相8/4極或5相10/8極結(jié)構(gòu)的發(fā)電電動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，其特征是所述轉(zhuǎn)子位置傳感器為電磁式位置傳感器或光電式位置傳感器或磁敏式位置傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，其特征是控制器的電路主要由位置處理單元和功率邏輯開關單元組成，組成開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，其特征是所述定子磁場鐵心、定子電樞鐵心、轉(zhuǎn)子電樞鐵心和定子磁場鐵心為直槽凸極鐵心或斜槽凸>極鐵心，鐵心用硅鋼片疊壓而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，其特征是定子電樞產(chǎn)生的電流作為定子磁極的部分勵磁電源反饋給定子磁極，或者，定子電樞產(chǎn)生的電流輸送至外部負載。
專利摘要本實用新型涉及一種雙段結(jié)構(gòu)的雙凸極開關磁阻無刷發(fā)電電動機，主要包括定子磁場繞組(5)、轉(zhuǎn)子電樞繞組(6)、定子磁場鐵心(7)、轉(zhuǎn)子電樞鐵心(8)、控制器(9)、定子電樞繞組(10)、轉(zhuǎn)子磁場繞組(11)、導線(12)、定子電樞鐵心(13)、轉(zhuǎn)子磁場鐵心(14)和轉(zhuǎn)子位置傳感器(17、18)。電機采用雙段結(jié)構(gòu)，定子磁極與轉(zhuǎn)子電樞同段設置，定子電樞與轉(zhuǎn)子磁極同段設置，在定子磁場牽引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同時，轉(zhuǎn)子電樞產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)子磁極的勵磁電流，轉(zhuǎn)子磁場與定子電樞鐵心相互吸引，轉(zhuǎn)子獲得更大的轉(zhuǎn)矩，定子電樞產(chǎn)生的電流又反饋給定子磁極，雙段結(jié)構(gòu)的電機輸出的轉(zhuǎn)矩比單段結(jié)構(gòu)的電機輸出的轉(zhuǎn)矩更大，同時也能“回收”部分電能。
文檔編號H02K3/18GK201975970SQ20112009886
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥