專利名稱：一種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種電機(jī)，尤其涉及ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)，屬于電氣驅(qū)動設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于轉(zhuǎn)子上沒有永磁體或者繞組，變磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠，且容錯運行能力強(qiáng)，調(diào)速簡單，適宜高速運行，在變速驅(qū)動應(yīng)用領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力?！愕淖兇抛桦姍C(jī)為雙凸極的結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子上均布有一定數(shù)量按一定規(guī)律布置的凸極，轉(zhuǎn)子上無繞組或永磁體，定子的凸極上纏繞有線圈；轉(zhuǎn)子總是從電感最小的位置 轉(zhuǎn)向電感最大的位置，從而輸出扭矩對外做功；然而，由于一般變磁阻電機(jī)的定子軛和轉(zhuǎn)子軛上有不同諧波的磁通以及逆向磁通，導(dǎo)致高速運行時，鐵損大，除此，由于轉(zhuǎn)子凸極與定子凸極在轉(zhuǎn)向共線的過程中，漏磁大，切向磁通相對徑向磁通過小，諸如此類的缺陷導(dǎo)致一般變磁阻電機(jī)功率密度低，振動和噪音大。為了改進(jìn)上述問題，各國學(xué)者進(jìn)行了大量研究；首先，比較典型的是通過定轉(zhuǎn)子凸極的極尖結(jié)構(gòu)優(yōu)化以降低振動噪音，然而該方案卻以降低扭矩為代價；其次，在定子軛上嵌入永磁體，以增加電機(jī)的功率密度，同時使得磁通路徑變短，降低了鐵損，卻保留了雙凸極的結(jié)構(gòu)，振動和噪音沒有得到改善。2002年，英國學(xué)者在能量轉(zhuǎn)換國際會議上提出了一種分段三型轉(zhuǎn)子的短磁路開關(guān)磁阻電機(jī)，此后，印度和我國南京航空航天大學(xué)以及哈爾濱エ業(yè)大學(xué)教授先后對該種電機(jī)進(jìn)行了研究，提出了定子槽口內(nèi)置永磁體的新型混合勵磁分段定轉(zhuǎn)子電機(jī)，進(jìn)ー步改進(jìn)了該種電機(jī)的性能表現(xiàn)。槽口內(nèi)嵌有永磁體的混合勵磁電機(jī)具有一系列的優(yōu)點，例如，短磁路結(jié)構(gòu)帶來的鐵損降低，永磁體的存在増加了定子繞組的超負(fù)荷工作能力，以及永磁體與電勵磁磁通并聯(lián)，從而増加了永磁體的使用壽命，等等；然而也有較為明顯的缺陷，首先，永磁體靠近氣隙，使得其散熱困難，其次在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與定子共線過程中，永磁體利用率低，而且存在明顯的渦流，除此，由于采用傘形轉(zhuǎn)子，側(cè)向カ沒有得到利用，因此為了與其他種類電機(jī)競爭，有必要進(jìn)ー步改進(jìn)其永磁體的布置和定轉(zhuǎn)子磁極機(jī)構(gòu)。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題提供ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，以減少磁損耗，提高電機(jī)效率以及能量密度和減小輸出扭矩波動；同時改善電機(jī)的使用壽命。為解決技術(shù)背景中所述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子總成、機(jī)座架、輸出軸以及若干個沿圓周均勻布置的定子總成，所述定子總成由定子段鐵芯、永磁體、鍥塊、勵磁繞組組成，定子段鐵芯為“凹”字形，“凹”字形的開ロ處為槽ロ，槽ロ兩側(cè)為極靴，極靴上有朝向槽ロ的突出部位為極靴尖，“凹”字形開ロ處相對的底部為軛部，永磁體內(nèi)置干“凹”字形定子段鐵芯的軛部內(nèi)，勵磁繞組纏繞于內(nèi)置有永磁體的“凹”字形定子段鐵芯的軛部上，鍥塊內(nèi)嵌干“凹”字形定子段鐵芯的槽口中，固定于極靴尖上，勵磁繞組產(chǎn)生的電勵磁磁通方向與內(nèi)置的永磁體外磁通方向相同；定子總成固定于機(jī)座架中；轉(zhuǎn)子總成包括轉(zhuǎn)子體和若干個沿圓周均勻布置的環(huán)形轉(zhuǎn)子段鐵芯，轉(zhuǎn)子體外圓面有突出部位以固定環(huán)形轉(zhuǎn)子段鐵芯，環(huán)形轉(zhuǎn)子段為環(huán)形，在非靠近氣隙的三個測面上均有槽ロ，環(huán)形轉(zhuǎn)子段鐵芯的兩端極尖部位由圓弧段和與圓弧段相切的直線段組成，以便與“凹”字形定子段靠近氣隙側(cè)面形成梯變的氣息結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子總成與輸出軸固定；當(dāng)勵磁繞組沒有通電時，永磁體磁通在定子段鐵芯的軛部內(nèi)自動閉合；當(dāng)勵磁繞組通電時，電勵磁磁通與永磁體磁通形成的混合磁通經(jīng)過定子段鐵芯、氣隙以及轉(zhuǎn)子段鐵芯閉合，對外輸出扭矩做功。其中，所述的定子段鐵芯軛部內(nèi)置有永磁體。其中，定子段鐵芯的槽口內(nèi)嵌有鍥塊，所述鍥塊固定于極靴尖上。其中，定子段鐵芯和轉(zhuǎn)子段鐵芯由軟磁材料制成的沖片疊壓而成?！て渲?，勵磁繞組產(chǎn)生的電勵磁磁通與永磁體外磁通方向相同。其中，轉(zhuǎn)子段兩側(cè)的極尖部位由弧形段和直線段組成，所述直線段與弧線段相切。其中，機(jī)座架和轉(zhuǎn)子體由非導(dǎo)磁材料制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果( I)永磁體內(nèi)置于定子段鐵芯內(nèi)，永磁體磁通利用率高，且不易退磁，除此，散熱容易，安裝簡單；(2)勵磁繞組為集中繞組，安裝簡單，電勵磁磁通關(guān)斷提前角更小，増大了電機(jī)輸出扭矩；(3)充分地利用了磁通作用于轉(zhuǎn)子段上的側(cè)向力，提高了電機(jī)輸出扭矩密度；(4)梯變的氣隙結(jié)構(gòu)，使得徑向カ的變化緩慢，降低了電機(jī)運行時振動噪音；(5)采用了短磁路，降低了電機(jī)鐵損以及磁噪音；(6)槽ロ鍥塊有利于降低定子段鐵芯兩極靴之間的漏磁以及由漏磁產(chǎn)生的振動。
圖I是本實用新型第一具體實施例的ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型第一具體實施例的定子勵磁繞組開始導(dǎo)通時的磁場分布圖；圖3是本實用新型第一具體實施例的轉(zhuǎn)子段鐵芯與定子段鐵芯共線時的磁場分布圖；圖4是本實用新型第二具體實施例的外轉(zhuǎn)子定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參考圖1，該圖為本實用新型ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)的第一具體實施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)(0)，包括有定子總成、轉(zhuǎn)子總成、機(jī)座架以及輸出軸；定子總成由定子段鐵芯(2)、永磁體(4)、勵磁繞組(5)以及鍥塊(10)組成，定子段鐵芯為“凹”字形，“凹”字形的開ロ處為槽ロ，槽ロ兩邊的鐵芯段為極靴，極靴側(cè)面朝向槽ロ的突出物為極靴尖(9)，與定子段鐵芯槽ロ相對的鐵心段為軛部(3)，永磁體(4)內(nèi)置于軛部(3)內(nèi)，勵磁繞組(5)纏繞于軛部(3)上，鍥塊(10)嵌入于定子段鐵芯的槽口中，固定在極靴尖(9)上，由定子段鐵芯、永磁體、勵磁繞組以及鍥塊組成的定子總成固定于機(jī)座架(I)中；轉(zhuǎn)子總成由轉(zhuǎn)子體(7)和轉(zhuǎn)子段鐵芯(6)組成，轉(zhuǎn)子段鐵芯通過凹槽(11)固定于轉(zhuǎn)子體(7)上，由轉(zhuǎn)子段鐵芯和轉(zhuǎn)子體組成的轉(zhuǎn)子總成與輸出軸(8)固定；本具體實施例中掲示的是四相8/6極新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)，四相分別為A1-A2、B1-B2、C1-C2、D1-D2，每相中的兩個勵磁繞組產(chǎn)生的電勵磁磁通與相應(yīng)內(nèi)置永磁體外磁通方向相同，當(dāng)勵磁繞組不通電時，永磁體在定子段鐵芯的軛部內(nèi)閉合，不輸出扭矩，當(dāng)勵磁繞組通以小電流時，永磁體磁場開始通過定子段鐵芯、極靴/極靴尖、氣隙以及轉(zhuǎn)子段鐵芯閉合，輸出扭矩對外做功，當(dāng)通以較大電流吋，電勵磁磁通與永磁體外磁通形成的混合勵磁磁通經(jīng)過定子段鐵芯、極靴/扱靴尖、氣隙以及轉(zhuǎn)子段鐵芯閉合，全部產(chǎn)生扭矩對外做功。應(yīng)該要說明的是，環(huán)形轉(zhuǎn)子段鐵芯固定于轉(zhuǎn)子體上的方式并不受限于本具體實施例所掲示的方式，可以采用其他的結(jié)構(gòu)形式以固定轉(zhuǎn)子段鐵芯于轉(zhuǎn)子體上，例如轉(zhuǎn)子體上開槽，而轉(zhuǎn)子段鐵芯上有突出部位，從而固定轉(zhuǎn)子段鐵芯于轉(zhuǎn)子體上?！⒖紙D2，為本實用新型的第一具體實施例ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)D1、D2相勵磁繞組開始導(dǎo)通時的磁力線分布圖；此時，其他三相A1-A2、B1-B2、C1-C2沒有通電，永磁體在定子段鐵芯的軛部閉合，D1-D2相中的永磁體則經(jīng)過定子段鐵芯、極靴/扱靴尖、氣隙以及轉(zhuǎn)子段鐵芯閉合，此時大部分扭矩由永磁體磁通產(chǎn)生，對外輸出做功。參考圖3，為實用新型的第一具體實施例ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)D1-D2相中定子段鐵芯與轉(zhuǎn)子段鐵芯共線時的磁力線分布圖，此吋，D1-D2中的電流已經(jīng)斷開，但是依然有較大的感應(yīng)磁通，永磁體外磁通與感應(yīng)磁通形成的混合磁通經(jīng)過定子段鐵芯、極靴/極靴尖、氣隙以及轉(zhuǎn)子段鐵芯閉合。參考圖4，為本實用新型的第二具體實施例的外轉(zhuǎn)子式新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)示意圖；本具體實施例為四相8/6極電機(jī)，四相分別為A1-A2、B1-B2、C1-C2、D1-D2 ;和第一具體實施例軛ー樣，外轉(zhuǎn)子式新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)也由定子總成、轉(zhuǎn)子總成、機(jī)座架以及輸出軸組成，定子總成包括定子段鐵芯(02)、永磁體(04)、勵磁繞組(05)和鍥塊(010)組成，永磁體內(nèi)置于定子段鐵芯的軛部(03)內(nèi)，勵磁繞組(05)纏繞于定子段鐵芯的軛部(03)上，鍥塊內(nèi)嵌于定子段鐵芯的槽中，鍥塊固定于極靴尖(09)上，定子總成固定于機(jī)座架(01)中；和第一具體實施例不同的是，機(jī)座架(01)與輸出軸(08)固定；轉(zhuǎn)子總成包括轉(zhuǎn)子體(07)和轉(zhuǎn)子段鐵芯(06)，轉(zhuǎn)子段鐵芯通過槽(011)固定于轉(zhuǎn)子體中，轉(zhuǎn)子總成通過軸承與輸出軸(08)形成可自由轉(zhuǎn)動的連接。雖然本實用新型的具體實施例已揭露如上，本實用新型并不受限于上述具體實施例，技術(shù)人員當(dāng)可理解，在不脫離本實用新型的情況下，可以對公開實施方案進(jìn)行改變，即本實用新型的內(nèi)容同樣可應(yīng)用三相12/8扱、6/4極以及四相等結(jié)構(gòu)的電機(jī)；因此，上面的幾個實施例僅用于示例而不用于限制目的。
權(quán)利要求1.ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子總成、機(jī)座架、輸出軸以及若干個沿圓周均勻布置的定子總成，其特征在于，所述定子總成由定子段鐵芯、永磁體、鍥塊、勵磁繞組組成，定子段鐵芯為“凹”字形，“凹”字形的開ロ處為槽ロ，槽ロ兩側(cè)為極靴，極靴上有朝向槽ロ的突出部位為極靴尖，“凹”字形開ロ處相対的底部為軛部，永磁體內(nèi)置干“凹”字形定子段鐵芯的軛部內(nèi)，勵磁繞組纏繞于內(nèi)置有永磁體的“凹”字形定子段鐵芯的軛部上，鍥塊內(nèi)嵌干“凹”字形定子段鐵芯的槽口中，固定于極靴尖上，勵磁繞組產(chǎn)生的電勵磁磁通方向與內(nèi)置的永磁體外磁通方向相同；定子總成固定于機(jī)座架中，輸出軸與機(jī)座架可自由轉(zhuǎn)動或者固定；轉(zhuǎn)子總成包括轉(zhuǎn)子體和若干個沿圓周均勻布置的轉(zhuǎn)子段鐵心，轉(zhuǎn)子體外圓面有突出或凹陷部位以固定轉(zhuǎn)子段鐵芯，轉(zhuǎn)子段鐵芯為環(huán)形，在非靠近氣隙的三個測面上均有槽ロ，環(huán)形轉(zhuǎn)子段鐵芯的兩端極尖部位均由圓弧段和與圓弧段相切的直線段組成，以便與“凹”字形定子段靠近氣隙側(cè)面形成梯變的氣息結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子總成與輸出軸固定或者可自由轉(zhuǎn)動；空載時，內(nèi)置于定子段鐵芯軛部的所述永磁體在“凹”字形定子段軛部形成閉合回路；負(fù)載工作時，所述勵磁繞組通電，電勵磁磁通與永磁體磁通形成的混合磁通通過定子段、氣隙、環(huán)形轉(zhuǎn)子段閉合，對外輸出做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述永磁體內(nèi)嵌于定子段鐵芯的軛部內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，定子段極靴尖之間的槽ロ有鍥塊，且鍥塊固定于定子段鐵芯的極靴尖上，所述鍥塊由介電材料或者隔磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述勵磁繞組纏繞于內(nèi)置有永磁體的定子段鐵芯軛部上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子段鐵芯為環(huán)形轉(zhuǎn)子段，由軟磁材料制成的沖片疊壓而成，且轉(zhuǎn)子段鐵芯非靠近氣隙的三個側(cè)面為轉(zhuǎn)子段與轉(zhuǎn)子體固定的定位面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，轉(zhuǎn)子段的兩個極尖部位由弧形段和直線段組成，該直線段與弧形段相切。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的機(jī)座和轉(zhuǎn)子體均由非導(dǎo)磁材料制成。
8.ー種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)的定子總成結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 永磁體，所述永磁體內(nèi)置干“凹”字形定子段的軛部；勵磁繞組，所述勵磁繞組纏繞于“凹”字形定子段內(nèi)置有永磁體的軛部；定子段鐵芯，所述定子段鐵芯為“凹”字形，“凹”字形的開ロ處為槽ロ，在定子段鐵芯的槽ロ兩側(cè)為兩個極靴，兩個極靴上分別有ー個朝向槽ロ的突出部位，為極靴尖；鍥塊，所述鍥塊嵌入于定子段鐵芯槽口中，固定于定子段鐵芯槽ロ兩側(cè)的極靴尖上，所述鍥塊由介電材料或隔磁材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定子總成結(jié)構(gòu)，勵磁繞組產(chǎn)生的電磁通與定子段鐵芯軛部內(nèi)的永磁體外磁通方向相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定子總成結(jié)構(gòu)，定子段由軟磁材料制成的沖片疊壓而成。
專利摘要本實用新型公開一種新型定子內(nèi)置永磁型變磁阻電機(jī)及其定子總成結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子總成、機(jī)座架、輸出軸以及若干個沿圓周均勻布置的定子總成，定子總成由定子段鐵芯、永磁體、鍥塊、勵磁繞組組成，其中，定子段鐵芯為“凹”字形，勵磁繞組纏繞于“凹”字形定子段鐵芯的軛上，永磁體內(nèi)置于定子段鐵芯的軛部，定子段總成固定于機(jī)座架中；轉(zhuǎn)子總成由轉(zhuǎn)子體和轉(zhuǎn)子段鐵芯組成，其中，轉(zhuǎn)子體上有突出或凹陷部分，轉(zhuǎn)子段鐵芯為環(huán)形轉(zhuǎn)子段，通過轉(zhuǎn)子體上的突出或者凹陷部分固定轉(zhuǎn)子段鐵芯固定于轉(zhuǎn)子體上；轉(zhuǎn)子段兩端的極尖均由較小半徑的圓弧以及與圓弧相切的直線段組成；轉(zhuǎn)子總成與輸出軸固定；電勵磁磁場與永磁體外磁場方向相同；本實用新型電機(jī)轉(zhuǎn)矩高，振動噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本低。
文檔編號H02K1/17GK202586528SQ201120529738
公開日2012年12月5日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
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