專利名稱：磁阻電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動機領域，特別涉及一種通過設置定子和轉子的凸極數(shù)量比為十八/十二，從而實現(xiàn)具有高效節(jié)能、低噪聲效果的磁阻電機。
背景技術：
電機是把電能轉換成機械能的設備，它主要包括定子和轉子，利用磁場對電流受力的作用以及磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合的原理制成。當定子、轉子的齒中心線不重合，即磁阻不為最小時，磁場就會產(chǎn)生扭矩，形成磁阻轉矩，從而使轉子產(chǎn)生轉動以到達磁阻最小的位置。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源需求的不斷增長，節(jié)能環(huán)保已成為全人類的當務之急，近年來，我國エ業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，社會方方面面對動カ要求的不斷増加，也推動了現(xiàn)有電機技術的不斷發(fā)展。目前エ業(yè)用電量占全社會用電量的比重超過70%，電カ資源的有限性與エ業(yè)快速發(fā)展的矛盾及環(huán)境制約因素逐漸顯現(xiàn)，而電機能耗占エ業(yè)用電能耗的65%左右。就目前常用的電機而言，仍然存在如下的缺陷 直流電機，其轉子有銅繞組，啟動電流比較大通常為額定電流的41倍，設置有碳刷，其很容易受到損壞，且在調速過程中損耗電能大；鼠籠電機，其轉子具有鋁條容易斷條，而增加維護成本，同樣存在啟動電流比較大通常為額定電流的41倍，且在調速過程中損耗電能大；同類開關磁阻電機噪聲仍然較大。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有電機中的缺陷，提供一種能耗低、噪聲小的磁阻電機。為達上述目的，本實用新型提供ー種磁阻電機，包括電機外売、設置于所述電機外殼兩端的電機端蓋、設置于所述電機外殼內壁的定子和位于所述電機外殼內部中央的轉子，所述轉子設置在一電機軸上，所述電機軸的兩端分別通過軸承與電機端蓋連接，其中，所述轉子具有十二個凸極，所述定子具有十八個凸極和其上對應設置的十八個繞組線圈。本實用新型提供的磁阻電機，其中還包括一位置檢測單元，所述位置檢測單元位于所述電機外殼的內部，用于確定所述定子和轉子的相對位置。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述位置檢測單元包括傳感器承載盤，設置在ー側電機端蓋的內側，所述傳感器承載盤上設有多個傳感器槽；遮擋盤，設置在與所述傳感器承載盤同側的電機軸上，所述遮擋盤的外徑小于或等于所述轉子的外徑，所述遮擋盤的邊緣具有環(huán)形的遮擋沿，所述遮擋沿恰好位于所述傳感器槽中，其中所述遮擋沿上均布設有多個槽孔。本實用新型提出的磁阻電機，其中所述傳感器承載盤為半圓盤狀，其上設有三個傳感器槽，相鄰傳感器槽之間的夾角為40度，且處于中間位置的傳感器槽與地面垂直。[0013]本實用新型提供的磁阻電機，其中所述遮擋沿的圓周上均布有交錯設置的十二個凹槽孔和十二個凸型齒，且所述十二個凸型齒與所述轉子上的十二個凸極相對應。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述傳感器槽為槽型光耦或霍爾器件和與之對應的磁鐵。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述傳感器承載盤的徑向邊緣設有ー組卡槽，所述卡槽將所述傳感器承載盤固定在所述電機外殼的內壁上。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述定子的徑向邊緣設有一組凸極外徑槽，所述凸極外徑槽將所述定子固定在所述電機外殼的內壁上。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述轉子的軸向兩側分別設有ー塊絕緣護板和ー塊金屬護板。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述電機外殼與所述電機端蓋之間設有減震材料。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述軸承的內端面與所述轉子之間設置有軸套和油封。本實用新型提供的磁阻電機，其中所述定子和所述電機外殼之間設有減震材料。與現(xiàn)有技術比較，本實用新型的有益效果在于本實用新型結構簡單、成本低、適用于高速、各相獨立工作，系統(tǒng)可靠性高，主功率電路簡單可靠，起動轉矩高，起動電流小，15%額定電流，起動轉矩達到100%額定轉矩,可控參數(shù)多，調速性能好，適用于頻繁起動，停止以及正反轉運行，效率高，且在調速過程中損耗電能小。

圖1為本實用新型的電機機械本體的剖視結構示意圖；圖2A為本實用新型傳感器承載盤的主視圖；圖2B為本實用新型傳感器承載盤的A-A向剖視圖；圖2C為本實用新型傳感器承載盤中安裝光耦的電路結構示意圖；圖2D為本實用新型傳感器承載盤中安裝霍爾組件的電路結構示意圖；圖3A為本實用新型遮擋盤主視圖；圖3B為本實用新型遮擋盤B-B向剖視圖；圖4為本實用新型電機控制系統(tǒng)的功能框圖。附圖標記說明01_接線盒；02、03_減震材料；11_電機外殼；121、122-電機端蓋；212-定子；211_繞組線圈；22_轉子；14-電機軸；131、132_軸承；15_油封；40_絕緣護板；41-金屬護板；31_傳感器承載盤；311_傳感器槽型光耦；32_遮擋盤；312_卡槽；313_傳感器承載盤中心孔；321-凹槽孔；322_遮擋沿；323_遮擋盤中心軸孔；324_鍵槽。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。本實用新型十八/十二磁阻電機包括ー電機機械本體以及ー電機控制部分，其中，所述的電機機械本體為所述十八/十二磁阻電機的機械主體部分，用以實現(xiàn)電機的動力輸出；所述的電機控制部分用以實現(xiàn)對電機機械本體的動力輸出的控制，如啟動、正轉、反轉、調速以及停止，還包括實現(xiàn)對十八/十二磁阻電機的運行安全進行監(jiān)控。請參閱圖1所示，其為本實用新型十八/十二磁阻電機的電機機械本體的剖視結構示意圖，所述的電機機械本體的主體結構包括一電機外殼11，以及設置在所述的電機外殼11兩側的電機端蓋121、122，用以形成一個電機的內部工作空間；在所述的電機外殼11的內壁上均布設有定子212，所述的定子具有十八個凸極、并且其上對應設置有十八個繞組線圈211。所述的定子212與外殼11內徑之間裝有減振材料02，電機外殼11兩端止口內徑與端蓋121、122止口外徑之間裝有減振材料03。在所述的電機機械本體的中央設置有轉子22，所述的轉子22具有十二個凸極，通過一根電機軸14以鍵12的形式，實現(xiàn)轉子22和電機軸14的固定連接。在所述的電機端蓋121、122和所述的電機軸14之間設置有軸承131、132，所述的前端軸承131采用的是圓柱軸承，用以承受較大的扭矩，所述的后端軸承132采用的是圓珠軸承，所述的軸承131、132的內側與所述的轉子22端之間設置有油封15，用以防止漏油同時對所述的軸承131、132也起到限位和固定作用。在所述轉子軸向有兩塊絕緣護板40和兩塊金屬護板41;其作用隔磁和固定轉子軸向串動。需要強調的是本實用新型還包括一位置檢測單元，用以確定所述電機機械本體中的定子212和轉子22相對位置，產(chǎn)生一相對位置信號給所述的電機控制部分。其中位置信號線和三相繞組接線端放置在接線盒01內。所述的位置檢測單元包括一傳感器承載盤電路板31，其設置在所述的電機端蓋121內側，所述的傳感器承載盤電路板31上固設有復數(shù)組傳感器槽型光藕311 遮擋盤32，其固定設置在所述的電機軸14上及所述的轉子22的一側上，所述的遮擋盤32邊緣具有一環(huán)形的遮擋沿，在所述的遮擋沿上均布設有復數(shù)個凸凹槽孔，其中，所述的遮擋沿位于所述的傳感器槽型光藕311中。請參閱圖2A和圖2B所示，其分別為本實用新型十八/十二磁阻電機傳感器承載盤的主視圖以及A-A向剖視圖。所述的傳感器承載盤31為半圓盤狀，其徑向的邊緣設置有一組卡槽312，卡槽312的數(shù)量可以是兩個也可以是多個，本實施例以兩個卡槽312為例，所述的卡槽312在所述的傳感器承載盤31盤面上成180度圓心角排列；所述的傳感器承載盤31中間設有孔313，用以穿過所述的電機軸14 ;盤面上排列有三個傳感器槽型光藕311，其中相鄰的傳感器槽型光藕311之間的圓心角為40度，處于兩邊的傳感器槽型光藕311與所述的兩個卡槽312的連線形成的圓心角為50度。所述的傳感器承載盤31中裝設為光耦或霍爾組件，其中，若裝設有光耦，則所述的傳感器槽型光藕311的一側裝設有發(fā)光件，所述的傳感器槽型光藕311的另一側裝設有接收件(請參閱圖2C所示，其為本實用新型十八/十二磁阻電機傳感器承載盤中安裝光耦的電路結構示意圖)；若設置的是霍爾組件，所述的傳感器的一側裝設有霍爾芯片H1、H2、H3，所述的遮擋沿上遮擋部分的一側裝設有永磁鐵，此時所述的傳感器承載盤31僅有一側是有用途的(請參閱圖2D所示，其為本實用新型十八/十二磁阻電機傳感器承載盤中安裝霍爾芯片的結構示意圖)。為了便于在拆開后再次組裝電機機械本體時候，保證所述的傳感器承載盤31的位置，此時上述提到的卡槽312起到了作用，在制造過程中所述的傳感器承載盤31的外徑與組成定子212的機殼止口內徑相同，且定子凸極外徑上設置的槽與所述的傳感器承載盤上的卡槽312的位置相對應；并都通過所述的電機外殼11內壁上設置鍵槽和鍵實現(xiàn)固定連接，從而達到傳感器承載盤31與所述的定子212定位和固定的目的。請參閱圖3A和圖3B所示，其分別為本實用新型十八/十二磁阻電機遮擋盤主視圖以及B-B向剖視圖；所述的遮擋盤32為圓盤狀，其外徑等于或小于所述的轉子22的外徑，其中間設置一個軸孔323，在所述的軸孔323上開設有鍵槽324，用以通過鍵實現(xiàn)與所述的電機軸14的連接，從而保證所述的遮擋盤32與所述的轉子22實現(xiàn)同步的轉動。所述的遮擋盤32具有一個臺階，所述的臺階用以抵靠在所述的轉子軸14上，實現(xiàn)軸向的定位；所述的遮擋盤32在安裝完畢后凸型齒遮擋沿經(jīng)位于所述的傳感器槽型光藕311之間，在所述的遮擋盤32隨所述的轉子22轉動時，所述的遮擋沿322在所述的傳感器槽型光藕311之間轉動。在所述的遮擋盤圓周上均布有十二個凹槽孔321，均布有十二個凸型齒遮擋部分322 ;從而在相鄰的槽孔321之間形成了遮擋沿322，并且十二個凸凹均布相等，即ニ十四等份，由于所述的遮擋盤32與所述的轉子22之間的相對位置關系是固定的，因此槽孔321的設置也是有規(guī)定的，即所述的槽孔321之間的遮擋沿322與所述的轉子22的十二個凸極對應。因此所述的槽孔321與遮擋沿322形成的圓周角為15度；從而在轉子22轉動過程中，使由于所述的遮光盤32上的凹槽孔321和遮擋沿322的交替，從而使所述的光耦導通關斷產(chǎn)生脈沖位置信號，或者是所述的霍爾芯片獲取所述的位于遮擋部分322磁鐵的磁場產(chǎn)生 位置信號，從而將其傳輸給所述的電機控制部分，以供其對電機的轉動進行控制。請參閱圖4所示，其為本實用新型十八/十二磁阻電機控制系統(tǒng)的功能框圖。本實用新型的控制系統(tǒng)主要通過DSP處理器實現(xiàn)，與DSP處理器相連的外圍電路主要包括電路供電電源，提供各元器件所需的工作電量；保護電路，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的過壓保護、電流短路保護和過溫保護功能；功率開關驅動電路，通過主功率IGBT電路與磁阻電機相連，根據(jù)DSP處理器的命令控制磁阻電機的運轉；電流反饋接ロ電路，通過霍爾電流傳感器與磁阻電機相連，以控制制動カ矩的大小；位置反饋接ロ電路，確定磁阻電機中定子和轉子的相對位置；顯示電路，用以顯示磁阻電機的工作狀態(tài)；操作輸入電路，用以向DSP處理器發(fā)出啟動、正轉、反轉、停止和調速的命令。具體工作流程如下首先合閘送電(三相交流電源)，電路供電電源將輸出直流電壓供給其它電路，此時DSP處理器自動復位，通過操作輸入電路發(fā)出啟動指令，控制電路的主交流接觸器三個主觸點閉合，主電源整流濾波電路得電，并且在電容充電控制電路作用下，直流電壓通過限流充電電阻向濾波電解電容充電，當充電電壓達到額定直流電壓75%時，直流側的主交流接觸器三個并聯(lián)主觸點閉合，供給主功率IGBT電路工作用。當所述的操作輸入電路發(fā)出正轉指令吋，DSP處理器得到正轉指令，并且通過設置于十八/十二磁阻電動機電機機械本體內部光位置檢測單元檢測出定子、轉子相對位置信號，此位置信號通過位置反饋接ロ電路送到DSP處理器指定的輸入端，同時DSP輸出正轉邏輯控制信號如(PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6);此控制信號按預先設計程序輸出到功率開關驅動電路，經(jīng)功率開關驅動電路隔離放大信號驅動主功率IGBT電路，主功率IGBT電路其采用不對稱半橋式電路，每相十八/十二磁阻電動機繞組線圈與下上主功率IGBT管串聯(lián)，此時相關各相繞組線圈得電，在邏輯控制信號PWM作用下，該電機正轉運行，電機正轉運行速度快慢，可以通過操作輸入電路調速電位器輸出模擬調速指令(電壓大小)送到DSP處理器調速接收端ロ，DSP處理器接收到速度指令后，控制其輸出端PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6信號；使其達到調速目的，同時位置反饋接口電路輸送出一路脈沖信號到DSP處理器一接口端，DSP處理器輸出口兩路信號給顯示電路，顯示出最高位四位數(shù)字，即每分鐘多少轉速。當操作輸入電路發(fā)出停止指令時，操作輸入電路輸出停止指令送到DSP處理器。DSP處理器關斷輸出PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6信號，十八/十二磁阻電動機停止運行，此時只有一相繞組線圈通電工作，其電流是額定電流80%，該電機處于制動(剎車)狀態(tài)，制動力矩大小，可以通過操作輸入電路電位器進行調整控制，其控制制動力矩大小原理是控制該導通相控制信號PWM脈沖寬窄，使其電流從(Γ80%額定電流值，PWM脈沖寬窄是由該導通相霍爾電流傳感器檢測輸出電流信號通過電流反饋接口電路輸出給DSP處理器。該處理器包括軟件設計保護值(電流值)。硬件設計保護值，DSP處理器在電流信號和內部設計程序作用下輸出控制信號PWM脈沖,調整該制動(剎車)相繞組線圈電流大小。從而達到制動(剎車)力矩大小控制。當操作輸入電路輸出反轉指令時，DSP處理器得到反轉指令，并且通過設置于十八/十二磁阻電動機電機機械本體內部光位置檢測單元檢測出定子、轉子相對位置信號，此信號通過DSP處理器換相輸出反轉邏輯控制信號，此信號按預先設計程序輸出到功率開關驅動電路，經(jīng)功率開關驅動電路隔離放大信號驅動主功率IGBT電路，主功率IGBT電路采用不對稱半橋式電路，每相十八/十二磁阻電動機繞組線圈與上下主功率IGBT管串聯(lián)，此時相關各相繞組線圈得電，在控制信號PWM作用下，該電機反轉運行。其反轉運行速度快慢，可以通過操作輸入電路調速電位器輸出模擬調速指令(電壓大小)送到DSP處理器接收到速度指令后，控制其輸出端PWMl、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6信號，使其達到調速目的，同時位置反饋接口電路輸出一路脈沖信號給顯示電路，顯示出最高位四位數(shù)字，即每分鐘多少轉速。當主電源整流濾波電路輸出直流電壓高于額定直流電壓1. 2倍時，保護電路輸出過壓信號給DSP處理器，DSP處理器關斷控制信號PWM脈沖輸出同時，保護電路輸出過壓信號給繼電器控制電路，使繼電器控制電路動作，切斷主交流接觸線圈供電，達到過壓保護目的。當主電源整流濾波電路，交流輸入三相電源電壓過高時，壓敏電阻保護。使斷路器或空氣開關跳閘斷電。當三相整流橋過溫、電機內部繞組過溫、IGBT功率模塊過溫或濾波電解電容過溫時，四支溫度傳感器分別輸出電壓信號，送給DSP溫度檢測端，DSP立即關閉PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6脈沖信號，顯示電路顯示出各部分過溫信息。當改變DSP處理器相關參數(shù)時，通過串行接口電路與DSP處理器進行通訊，可以修改相關參數(shù)。另外，主功率IGBT電路有六支能量反饋二極管，當某相繞組線圈電后，自感電動勢通過該相兩支能量反饋二極管和該相線圈組成能量反饋回路，向濾波電容充電達到能量反饋目的。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，對本實用新型而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術人員理解，在本實用新型權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種磁阻電機，包括電機外殼、設置于所述電機外殼兩端的電機端蓋、設置于所述電機外殼內壁的定子和位于所述電機外殼內部中央的轉子，所述轉子設置在一電機軸上，所述電機軸的兩端分別通過軸承與電機端蓋連接，其特征在于，所述轉子具有十二個凸極，所述定子具有十八個凸極和其上對應設置的十八個繞組線圈。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，還包括一位置檢測單元，所述位置檢測單元位于所述電機外殼的內部，用于確定所述定子和轉子的相對位置。
3.根據(jù)權利要求2所述的磁阻電機，其特征在于，所述位置檢測單元包括 傳感器承載盤，設置在一側電機端蓋的內側，所述傳感器承載盤上設有多個傳感器槽； 遮擋盤，設置在與所述傳感器承載盤同側的電機軸上，所述遮擋盤的外徑小于或等于所述轉子的外徑，所述遮擋盤的邊緣具有環(huán)形的遮擋沿，所述遮擋沿恰好位于所述傳感器槽中，其中所述遮擋沿上均布設有多個槽孔。
4.根據(jù)權利要求3所述的磁阻電機，其特征在于，所述傳感器承載盤為半圓盤狀，其上設有三個傳感器槽，相鄰傳感器槽之間的夾角為40度，且處于中間位置的傳感器槽與地面垂直。
5.根據(jù)權利要求3所述的磁阻電機，其特征在于，所述遮擋沿的圓周上均布有交錯設置的十二個凹槽孔和十二個凸型齒，且所述十二個凸型齒與所述轉子上的十二個凸極相對應。
6.根據(jù)權利要求3所述的磁阻電機，其特征在于，所述傳感器槽為槽型光耦或霍爾器件和與之對應的磁鐵。
7.根據(jù)權利要求3所述的磁阻電機，其特征在于，所述傳感器承載盤的徑向邊緣設有一組卡槽，所述卡槽將所述傳感器承載盤固定在所述電機外殼的內壁上。
8.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，所述定子的徑向邊緣設有一組凸極外徑槽，所述凸極外徑槽將所述定子固定在所述電機外殼的內壁上。
9.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，所述轉子的軸向兩側分別設有一塊絕緣護板和一塊金屬護板。
10.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，所述電機外殼與所述電機端蓋之間設有減震材料。
11.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，所述軸承的內端面與所述轉子之間設置有軸套和油封。
12.根據(jù)權利要求1所述的磁阻電機，其特征在于，所述定子和所述電機外殼之間設有減震材料。
專利摘要本實用新型提供一種磁阻電機，包括電機外殼、設置于所述電機外殼兩端的電機端蓋、設置于所述電機外殼內壁的定子和位于所述電機外殼內部中央的轉子，所述轉子設置在一電機軸上，所述電機軸的兩端分別通過軸承與電機端蓋連接，其中所述轉子具有十二個凸極，所述定子具有十八個凸極和其上對應設置的十八個繞組線圈。本實用新型結構簡單、成本低、噪聲小，適用于高速、各相獨立工作，系統(tǒng)可靠性高，損耗電能小。
文檔編號H02K29/06GK202856583SQ20122052337
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年10月12日
發(fā)明者劉琰 申請人:七臺河鴻泰能科技研發(fā)有限責任公司