專利名稱：低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)速彼此獨(dú)立的轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸，可實(shí)現(xiàn)雙軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。它解決了以往有刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中，由于采用電刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的運(yùn)行效率下降、可靠性降低而且需要經(jīng)常維護(hù)問題，以及帶有電樞繞組轉(zhuǎn)子的發(fā)熱嚴(yán)重和動(dòng)平衡問題。因此，在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、魚雷推進(jìn)等場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。 這種基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的工作原理已經(jīng)在專利號(hào)為ZL201010274167. 9、ZL201010274160. 7、ZL201010274156. O、ZL201010274135. 9、ZL201010274669. UZL201010274337. 3、ZL201010274329. 9 和 ZL201010274325. O 中進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過對(duì)這種電機(jī)工作原理的分析可知，能夠?qū)崿F(xiàn)這種電機(jī)工作的核心部件就是調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子。從理論分析上調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子是由導(dǎo)磁塊和非導(dǎo)磁塊構(gòu)成，它的作用是一方面將永磁轉(zhuǎn)子的永磁磁場(chǎng)調(diào)制成與定子電樞磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同的磁場(chǎng)，從而與定子電樞磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；另一方面將定子電樞磁場(chǎng)調(diào)制成與永磁轉(zhuǎn)子的永磁磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同的磁場(chǎng)，從而與永磁轉(zhuǎn)子的永磁磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此，可以看出調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子是實(shí)現(xiàn)這種基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)工作的關(guān)鍵所在。在實(shí)際的電機(jī)結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)磁塊是由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，非導(dǎo)磁塊是由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成。導(dǎo)磁材料可以選擇硅鋼片、實(shí)心鐵、軟磁復(fù)合材料或軟磁鐵氧體等導(dǎo)磁性能好的材料；非導(dǎo)磁材料可以選擇空氣或者環(huán)氧樹脂或不導(dǎo)磁鋼等非導(dǎo)磁材料。而調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子中用目前的導(dǎo)磁材料所構(gòu)成的導(dǎo)磁塊在電機(jī)磁場(chǎng)作用下都會(huì)產(chǎn)生損耗，不同導(dǎo)磁材料產(chǎn)生的損耗是不同的，相同體積下由娃鋼片材料構(gòu)成導(dǎo)磁塊的損耗最小，而由實(shí)心鐵材料構(gòu)成導(dǎo)磁塊的損耗最大。而在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子要傳遞一定的扭矩，還要承受高速旋轉(zhuǎn)的離心力以及磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)拉力，因此調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子要有很高的機(jī)械強(qiáng)度才能保證電機(jī)可靠運(yùn)行。因而在實(shí)際的電機(jī)運(yùn)行中，就會(huì)存在這樣一個(gè)矛盾問題要么所用的導(dǎo)磁材料能夠使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的損耗很低，但卻不具備很高的機(jī)械強(qiáng)度使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子能夠承受一定的扭矩、高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)拉力，也就很難使這種電機(jī)進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用；要么所用的導(dǎo)磁材料能夠使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，但是使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的損耗很大從而極大的降低了電機(jī)的效率，也就限制了電機(jī)的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子無法兼顧低損耗和高機(jī)械強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子無法兼顧低損耗和高機(jī)械強(qiáng)度的問題，提供了一種低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，它包括兩個(gè)端環(huán)和η個(gè)導(dǎo)磁塊單元，端環(huán)的一個(gè)端面沿圓周方向均勻分布有η個(gè)凸爪，每個(gè)凸爪的外圓表面沿切向開有一個(gè)凹槽，端環(huán)的另一個(gè)端面上均勻分布有多個(gè)螺釘孔，導(dǎo)磁塊單元包括導(dǎo)磁塊和兩個(gè)銷，兩個(gè)銷貫穿導(dǎo)磁塊的寬度方向，且兩個(gè)銷平行設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)平行設(shè)置，且兩個(gè)端環(huán)的凸爪一一相對(duì)設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)之間設(shè)置有η個(gè)導(dǎo)磁塊單元，端環(huán)中每相鄰兩個(gè)凸爪之間設(shè)置一個(gè)導(dǎo)磁塊，貫穿該導(dǎo)磁塊的一個(gè)銷設(shè)置在所述 相鄰兩個(gè)凸爪的凹槽內(nèi)并固接，貫穿該導(dǎo)磁塊的另一個(gè)銷設(shè)置在另一個(gè)端環(huán)中相鄰兩個(gè)凸爪的凹槽內(nèi)并固接，其中η為正整數(shù)。導(dǎo)磁塊由多片矩形的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片的疊壓方向與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的軸向垂直。導(dǎo)磁塊的上、下側(cè)面分別與端環(huán)的內(nèi)、外圓表面在同一圓周上。還可以進(jìn)一步包括綁帶，綁帶纏繞固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的外圓表面上。還可以進(jìn)一步包括環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂填滿端環(huán)和導(dǎo)磁塊單元之間的空隙。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，每個(gè)導(dǎo)磁塊呈現(xiàn)為一個(gè)長(zhǎng)方體狀，那么當(dāng)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的阻力。因此，對(duì)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的內(nèi)外側(cè)進(jìn)行加工使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)或外側(cè)的導(dǎo)磁塊邊沿都在一個(gè)圓上，這樣可以減少調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力。在此基礎(chǔ)上，也可以對(duì)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子進(jìn)行其他增強(qiáng)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度的實(shí)施措施。從最終形成的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)上看，硅鋼片采用垂直調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子軸線的疊壓方式，從而形成具有很高機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)磁塊，是本發(fā)明的關(guān)鍵所在。本發(fā)明通過硅鋼片采用垂直調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子軸線的疊壓方式，從而形成具有很高機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)磁塊，并用銷把導(dǎo)磁塊與端環(huán)焊接成一體，形成了有很高機(jī)械強(qiáng)度的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明不僅利用了硅鋼片在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的損耗小這一自身材料優(yōu)勢(shì)，而且具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，使這種基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)從理論電機(jī)模型到實(shí)際工程應(yīng)用邁
出了重要一步。


圖I是本發(fā)明所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的A-A剖視圖；圖3是圖I的B-B截面圖；圖4是端環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的左視圖；圖6是圖4的C-C剖視圖；圖7是圖4的D-D截面圖；圖8是導(dǎo)磁塊單元的三維結(jié)構(gòu)示意圖，圖中箭頭方向?yàn)楣桎撈B壓方向；圖9是圖8的俯視圖10是實(shí)施方式二所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10的E-E剖視圖；圖12是圖10的F-F截面圖；圖13是實(shí)施方式三所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是圖13的G-G剖視圖；圖15是圖13的H-H截面圖； 圖16是實(shí)施方式四所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是圖16的I-I剖視圖；圖18是圖16的J-J截面圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖I至圖9說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，它包括兩個(gè)端環(huán)I和η個(gè)導(dǎo)磁塊單元2，端環(huán)I的一個(gè)端面沿圓周方向均勻分布有η個(gè)凸爪1-1,每個(gè)凸爪1-1的外圓表面沿切向開有一個(gè)凹槽1-2，端環(huán)I的另一個(gè)端面上均勻分布有多個(gè)螺釘孔1-3，導(dǎo)磁塊單元2包括導(dǎo)磁塊2-1和兩個(gè)銷2-2，兩個(gè)銷2_2貫穿導(dǎo)磁塊2_1的寬度方向，且兩個(gè)銷2-2平行設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)I平行設(shè)置，且兩個(gè)端環(huán)I的凸爪1-1 一一相對(duì)設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)I之間設(shè)置有η個(gè)導(dǎo)磁塊單元2，端環(huán)I中每相鄰兩個(gè)凸爪1-1之間設(shè)置一個(gè)導(dǎo)磁塊2-1,貫穿該導(dǎo)磁塊2-1的一個(gè)銷2-2設(shè)置在所述相鄰兩個(gè)凸爪1-1的凹槽1-2內(nèi)并固接，貫穿該導(dǎo)磁塊2-1的另一個(gè)銷2-2設(shè)置在另一個(gè)端環(huán)I中相鄰兩個(gè)凸爪1-1的凹槽1-2內(nèi)并固接，其中η為正整數(shù)。導(dǎo)磁塊2-1由多片矩形的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片的疊壓方向與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的軸向垂直。硅鋼片采用垂直調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子軸線的疊壓方式，從而形成具有很高機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)磁塊 2-1。銷2-2的橫截面為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或橢圓形。端環(huán)I的另一個(gè)端面上均勻分布有多個(gè)螺釘孔1-3，以便與電機(jī)其他部件進(jìn)行連接。硅鋼片在疊壓過程要保證所有硅鋼片的外輪廓和兩端的開孔對(duì)齊。用銷2-2穿過導(dǎo)磁塊2-1的孔，這樣形成了一個(gè)導(dǎo)磁塊單元2。導(dǎo)磁塊2-1的一端也可以設(shè)置兩個(gè)孔，每端穿過兩個(gè)銷2-2，對(duì)應(yīng)的端環(huán)I的凸爪1-1上設(shè)置兩個(gè)凹槽1-2，兩個(gè)凹槽1-2的位置與兩個(gè)導(dǎo)磁塊2-1的孔的位置相對(duì)應(yīng)。這種設(shè)置方式能帶來的好處是使導(dǎo)磁塊2-1與端環(huán)I連接的更牢固，導(dǎo)磁塊2-1所具有的機(jī)械強(qiáng)度更高，當(dāng)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子在一定的扭矩、高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)拉力作用時(shí)，導(dǎo)磁塊2-1形變更小。銷2-2與的凹槽1-2之間的固接可以采用焊接方式，則兩個(gè)端環(huán)I和η個(gè)導(dǎo)磁塊單元2構(gòu)成具有很高機(jī)械強(qiáng)度的整體結(jié)構(gòu)，也就形成了調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖10至圖12說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，導(dǎo)磁塊2-1的上、下側(cè)面分別與端環(huán)I的內(nèi)、外圓表面在同一圓周上。在實(shí)施方式一所述的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，每個(gè)導(dǎo)磁塊2-1呈現(xiàn)為一個(gè)長(zhǎng)方體狀，那么當(dāng)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的阻力。因此，本實(shí)施方式對(duì)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的內(nèi)外側(cè)進(jìn)行加工使調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)或外側(cè)的導(dǎo)磁塊2-1邊沿都在一個(gè)圓上，這樣可以減少調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖13至圖15說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，它還包括綁帶3，綁帶3纏繞固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的外圓表面上。綁帶3采用玻璃絲布管來實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施方式的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子具有更好的機(jī)械可靠性。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖16至圖18說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一或三作進(jìn)一步說明，它還包括環(huán)氧樹脂4，環(huán)氧樹脂4填滿端環(huán)I和導(dǎo)磁塊單元2之間的空隙。該實(shí)施方式的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子機(jī)械可靠性更高。
權(quán)利要求
1.低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，它包括兩個(gè)端環(huán)(I)和n個(gè)導(dǎo)磁塊單元⑵， 端環(huán)(I)的一個(gè)端面沿圓周方向均勻分布有n個(gè)凸爪(1-1)，每個(gè)凸爪(1-1)的外圓表面沿切向開有一個(gè)凹槽(1-2)，端環(huán)(I)的另一個(gè)端面上均勻分布有多個(gè)螺釘孔(1-3)， 導(dǎo)磁塊單元(2)包括導(dǎo)磁塊(2-1)和兩個(gè)銷(2-2)，兩個(gè)銷(2-2)貫穿導(dǎo)磁塊(2-1)的寬度方向，且兩個(gè)銷(2-2)平行設(shè)置， 兩個(gè)端環(huán)(I)平行設(shè)置，且兩個(gè)端環(huán)(I)的凸爪(1-1) 一一相對(duì)設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)(I)之間設(shè)置有n個(gè)導(dǎo)磁塊單元(2)， 端環(huán)(I)中每相鄰兩個(gè)凸爪(1-1)之間設(shè)置一個(gè)導(dǎo)磁塊(2-1)，貫穿該導(dǎo)磁塊(2-1)的一個(gè)銷(2-2)設(shè)置在所述相鄰兩個(gè)凸爪(1-1)的凹槽(1-2)內(nèi)并固接，貫穿該導(dǎo)磁塊(2-1)的另一個(gè)銷(2-2)設(shè)置在另一個(gè)端環(huán)(I)中相鄰兩個(gè)凸爪(1-1)的凹槽(1-2)內(nèi)并固接， 其中n為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，導(dǎo)磁塊(2-1)由多片矩形的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片的疊壓方向與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的軸向垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，銷(2-2)的橫截面為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或橢圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，導(dǎo)磁塊(2-1)的上、下側(cè)面分別與端環(huán)(I)的內(nèi)、外圓表面在同一圓周上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，它還包括綁帶(3)，綁帶(3)纏繞固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的外圓表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，綁帶(3)采用玻璃絲布管來實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其特征在于，它還包括環(huán)氧樹脂(4)，環(huán)氧樹脂(4)填滿端環(huán)(I)和導(dǎo)磁塊單元(2)之間的空隙。
全文摘要
低損耗高機(jī)械可靠性的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有的調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子無法兼顧低損耗和高機(jī)械強(qiáng)度的問題。本發(fā)明包括兩個(gè)端環(huán)和n個(gè)導(dǎo)磁塊單元，端環(huán)的一個(gè)端面沿圓周方向均勻分布有n個(gè)凸爪，每個(gè)凸爪的外圓表面沿切向開有一個(gè)凹槽，端環(huán)的另一個(gè)端面上均勻分布有多個(gè)螺釘孔，導(dǎo)磁塊單元包括導(dǎo)磁塊和兩個(gè)銷，兩個(gè)銷貫穿導(dǎo)磁塊的寬度方向，且兩個(gè)銷平行設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)平行設(shè)置，且兩個(gè)端環(huán)的凸爪一一相對(duì)設(shè)置，兩個(gè)端環(huán)之間設(shè)置有n個(gè)導(dǎo)磁塊單元，端環(huán)中每相鄰兩個(gè)凸爪之間設(shè)置一個(gè)導(dǎo)磁塊，貫穿該導(dǎo)磁塊的一個(gè)銷設(shè)置在所述相鄰兩個(gè)凸爪的凹槽內(nèi)并固接，貫穿該導(dǎo)磁塊的另一個(gè)銷設(shè)置在另一個(gè)端環(huán)中相鄰兩個(gè)凸爪的凹槽內(nèi)并固接。
文檔編號(hào)H02K1/22GK102969811SQ201210543588
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者鄭萍, 白金剛, 佟誠德, 隋義, 王鵬飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)