一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機的製作方法

2023-05-02 20:12:26 1

專利名稱：一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機，尤其涉及一種相對定子和可轉動的電機外殼偏心的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，屬於電氣設備領域。
背景技術：
變磁阻電機是一種新型調速電機，調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點， 是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統的最新一代無極調速系統。它的結構簡單堅固，調速範圍寬，調速性能優異，且在整個調速範圍內都具有較高效率，系統可靠性高，適於高速運行，受到行業內人士的廣泛關注。通常變磁阻電機包括一個安裝在機座內的定子和一個相對於定子旋轉的轉子，定子和轉子上有按照一定間距間隔開的突出磁極，定子和轉子的磁極數以一定的規律相對放置。當轉子試圖旋轉到使磁路磁阻最小化或定子繞組電感最大化的位置時，變磁阻電機產生磁阻力並產生轉矩對外做功。然而，由於傳統變磁阻電機的固有缺陷(扭矩波動，鐵損耗及磁損耗大，噪聲大)， 使得變磁阻電機的應用受到極大限制；比如控制難度大，控制成本高，鐵耗大，等等；為了改進傳統變磁阻電機的缺陷，世界各國學者對其缺陷的根源及改進的措施進行了積極的研究，為降低鐵耗以及增大能量密度，有採取單相多齒的短磁路結構。為改善其力矩波動以及其振動噪聲水平，中國發明專利申請開關磁阻電機(專利申請號200680043128.X)通過優化轉子磁極結構的方式改善噪聲水平；而中國發明專利申請雙定子開關磁阻電機(專利申請號200510037635.X)採用雙定子結構改善其扭矩波動狀況，但是以上兩種發明專利申請採用的技術方案都未改善振動噪聲的源，即過大同時也是做無用功的徑向力。

發明內容
本發明解決的技術問題提供一種新型結構的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，以減少磁損耗，提高電機效率以及能量密度和減小輸出扭矩波動；同時改善電機的使用壽命。為解決技術背景中所述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機，包括偏心轉子、定子和勵磁繞組以及驅動外齒圈和受動內齒圈，其中，所述定子包括凸極定子和軸，凸極定子固定於軸的外圓面，所述凸極定子的外圓面有多個沿圓周均勻排列的定子凸極，勵磁繞組纏繞於定子凸極上，每個勵磁繞組構成一相；
所述的偏心轉子由軟磁材料製成的圓環衝片疊壓而成，且相對於定子和可轉動的電機外殼偏心布置，定子置於偏心轉子內；
驅動外齒圈固定於偏心轉子的中部或者兩端，受動內齒圈固定於可轉動的電機外殼內，所述的驅動內齒圈和受動外齒圈總是保持內嚙合，而偏心轉子內圓面與定子外圓面總是保持無滑動的接觸，這樣偏心轉子內圓面與定子外面圓形成了兩個梯變的氣息結構；
當勵磁繞組通電時，通過磁場作用，驅動偏心轉子繞定子轉動，偏心轉子內圓面與定子外圓面的一處總是保持無滑動的接觸，通過驅動外齒圈驅動受動內齒圈，從而驅動可轉動的電機外殼轉動輸出扭矩做功。其中，所述的定子處於所述的偏心轉子內。其中，偏心轉子軸心線與定子和可轉動的電機外殼軸心線偏移一定的距離，即偏心轉子相對於定子和可轉動的電機外殼偏心。其中，可轉動的電機外殼採用的材料不定，其與軸通過軸承連接，並且與定子同心。其中，偏心轉子由軟磁材料製成的圓環形衝片疊壓而成。其中，凸極定子由軟磁材料製成的衝片疊壓而成，該衝片外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極。其中，凸極定子的槽口安裝固定有一塊或者多塊永磁體。其中，凸極定子的槽口可安裝固定非導磁材料製成的隔磁塊。其中，固定安裝於偏心轉子兩端的驅動外齒圈可通過兩個軸承與軸保持轉動連接。其中，保持驅動外齒圈與軸可自由轉動的兩個軸承中，一個軸承支持偏心轉子繞軸的公轉，一個軸承支持偏心轉子繞自身軸線的自傳，兩個軸承通過一個軸承架安裝。其中，凸極定子可由分段的定子段組成。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
本發明的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，定子包括凸極定子和軸，並置於偏心轉子內； 偏心轉子由軟磁材料製成的圓環形衝片疊壓而成，其與定子及可轉動的電機外殼偏心；這樣，偏心轉子的內圓面總是有一處與定子外圓面保持無滑動的接觸，而驅動外齒圈與受動內齒圈也總是保持嚙合狀態；當負載時，勵磁繞組通電，產生電磁場，驅動偏心轉子，通過驅動外齒圈和受動內齒圈驅動可轉動的電機外殼轉動對外輸出做功；通過偏心轉子的集磁功能，使得漏磁減少，通過偏心轉子與定子之間的梯變的氣息結構，獲得平衡扭矩輸出，而由於徑向力用於工作以及較輕的偏心轉子，故而，本發明外轉子式偏心轉子變磁阻電機相比傳統開關磁阻電機具備更高的能量密度、更高的工作效率、更好的動態特性以及更高的輸出扭矩質量。


圖1是本發明第一具體實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機結構示意圖； 圖2為圖1的A-A截面圖3是本發明第二具體實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機的驅動外齒圈固定於偏心轉子的兩端和受動內齒圈固定於可轉動的電機外殼兩端的結構示意圖4是本發明第三具體實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機的凸極定子上都纏繞有勵磁繞組的機構示意圖； 圖5為圖4的B-B截面圖；圖6為本發明第四具體實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機分段凸極定子結構示意圖。
具體實施例方式參考圖1，該圖為本發明一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機的第一具體實施例結構示意圖。本實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，包括有定子(1)、偏心轉子(4)、勵磁繞組(8A、8B、8C、8D、8E、8F)和驅動外齒圈(7)以及受動內齒圈(10)，定子(1)包括凸極定子 (2)和軸(3)，凸極定子(2)固定於軸(3)的外表面形成定子(1);勵磁繞組纏繞於定子凸極 (9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6)上，其中每個勵磁繞組為一相，S卩，本具體實施例外轉子式偏心轉子變磁阻電機為六相；在本具體實施例中，每相之間有一個定子凸極，該定子凸極上沒有纏繞任何繞組；凸極定子(2)上的每個槽口安裝固定有一塊永磁體或者三塊永磁體(6)； 驅動外齒圈(7)固定於偏心轉子的中部，受動內齒圈(10)固定於可轉動的電機外殼(11) 內，驅動外齒圈總是與受動內齒圈保持內嚙合；偏心轉子(4)與定子(1)偏心布置，在本具體實施例中，偏心轉子的軸心線0』和定子的中心線0之間的偏心距離為L，偏心轉子的內表面S2與定子(1)的外表面Sl總是保持不可滑動的接觸，這樣，Sl和S2之間形成了兩個梯變的氣息結構；可轉動的電機外殼(11)與軸(3)通過兩個軸承(5-1、5-2)形成轉動連接；
本具體實施例中，偏心轉子(4 )與定子(1)和可轉動的電機外殼(11)偏心布置，驅動外齒圈與受動內齒圈總是保持嚙合，偏心轉子內圓面與定子外圓面總是保持無滑動的接觸， 接觸的位置兩邊為對稱的梯變氣息結構，工作時，勵磁繞組通電產生勵磁磁場，該磁場總是通過凸極定子、氣息和偏心轉子形成迴路，從而形成驅動偏心轉子繞定子轉動的驅動力，最終通過驅動外齒圈和受動內齒圈，對外輸出做功；也可相鄰的兩相同時導通通電，以獲得更大的扭矩輸出；
工作中，通過槽口的永磁體(6)磁場，偏心轉子始終與定子外圓面形成無滑動接觸，這樣也讓固定安裝於偏心轉子外圓面中部的驅動外齒圈總是與固定於可轉動的電機外殼內的受動內齒圈保持嚙合；
參考圖2，為圖1的A-A截面軸(3)與可轉動的電機外殼(11)之間通過軸承(5-1、5-2)形成可自由轉動的連接。受動內齒圈(10)固定於可轉動的電機外殼(11)中，而驅動外齒圈(7)固定於偏心轉子的外圓面S3的中部。參考圖3，為第二具體實施例外轉子式偏心轉子變磁阻電機的驅動外齒圈安裝固定於偏心轉子兩端和受動內齒圈安裝固定於可轉動的電機外殼兩端的結構示意圖。驅動外齒圈(90-1、90_2)固定於偏心轉子(111)的兩端，受動內齒圈(100_1、 100-2)固定於可轉動的電機外殼(110)的兩端，且驅動外齒圈與受動內齒圈保持嚙合，驅動外齒圈(90-2)通過兩個軸承(60-2、80-2)與軸形成可自由轉動的連接，這兩個軸承通過軸承架(70-2)安裝，驅動外齒圈(90-1)通過兩個軸承(60-1,80-1)與軸形成可自由轉動的連接，這兩個軸承通過軸承架(70-1)安裝，四個軸承中兩個支持轉子繞自身軸線的自轉，其他兩個軸承支持轉子繞定子軸線的公轉；工作時，偏心轉子(111)繞定子轉動，通過驅動外齒圈驅動受動內齒圈，同時驅動軸承架(70-1、70-2)，目的為使驅動外齒圈和受動內齒圈總是保持嚙合，而偏心轉子的內表面和定子的外表面總是有一處形成無滑動的接觸；
應該要說明的是，本具體實施例所揭示的內容可應用於本發明所揭示內容的任何一種情況。參考圖4，為本發明的第三具體實施例外轉子式偏心轉子變磁阻電機的凸極定子上都纏繞有勵磁繞組的結構示意圖。定子(100)包括凸極定子(200)和軸(300)，凸極定子(200)上的定子凸極(200-1、 200-2、200-3、200-4)都纏繞有勵磁繞組(400-1、400-2、400-3、400_4)，槽口固定安裝有一塊永磁體或者多塊永磁體或者隔磁材料(600)；
參考圖5，為圖4的B-B截面示意圖。驅動外齒圈(700)固定於偏心轉子(800)的中部，並與固定於可轉動的電機外殼 (1100)內中部的受動內齒圈(1000)保持嚙合，偏心轉子(800)的內圓面總是與定子(100) 的外圓面保持無滑動的接觸，可轉動的電機外殼(1100)通過軸承(500)與軸形成可自由轉動的連接；
本具體實施例中，在工作時，其輸出扭矩做功的方式與第一具體實施例相同，此處不再贅述；所不同的是，本具體實施例中，凸極定子上的每個定子凸極都纏繞有勵磁繞組，而勵磁繞組中間沒有一個定子凸極。參考圖6，為本發明第四具體實施例的外轉子式偏心轉子變磁阻電機採用分段凸極定子的結構示意圖。凸極定子由四個「凹」形定子段(1600-1、1600-2、1600-3、1600-4)通過燕尾槽相互固定而成，同時也通過燕尾槽與軸固定；
應該要說明的是，本具體實施例所揭示的內容可應用於本發明所揭示內容的所有情況，同時，亦可採用其他分段定子結構相互固定組成凸極定子；其他的與前述具體實施例相同，此處不再贅述。雖然本發明的較佳實施例已揭露如上，本發明並不受限於上述實施例，技術人員當可理解，在不脫離本發明的情況下，可以對公開的配置進行變化；因此，上面的幾個實施例僅用於示例而不用於限制目的；本領域的技術人員很清楚，在不明顯改變上述操作的情況下，可以對配置進行修改。
權利要求
1. 一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機，包括有偏心轉子、定子、勵磁繞組以及驅動外齒圈和受動內齒圈，其特徵在於，所述偏心轉子由軟磁材料製成的環形衝片疊壓而成，定子處於偏心轉子內，偏心轉子與定子偏心布置，使得偏心轉子的內圓面總是有一處與定子的外圓面的一處保持無滑動的接觸，通過此接觸，偏心轉子內圓面和定子外圓面之間形成了兩個梯變的氣息結構；定子部分包括凸極定子和固定凸極定子的軸，凸極定子由軟磁材料製成的衝片疊壓而成，凸極定子的外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極，勵磁繞組纏繞於定子凸極上， 凸極定子固定於軸上；驅動外齒圈和受動內齒圈分別與偏心轉子和可轉動的電機外殼固定，並且保持嚙合； 負載工作時，所述勵磁繞組通電，所述偏心轉子繞所述定子轉動，同時繞自身軸線自傳，在轉動過程中，所述偏心轉子的內圓面總是有一處與所述定子的外園面的一處保持無滑動的接觸，而驅動外齒圈和受動內齒圈總是有一處保持嚙合，這樣，通過所述驅動外齒圈驅動所述受動內齒圈對外輸出做功。
2.根據權利要求1所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述定子由凸極定子和軸固定而成，其中的凸極定子外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極，且定子置於偏心轉子內。
3.根據權利要求1所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述勵磁繞組纏繞於定子凸極上，當兩個所述勵磁繞組之間有一個定子凸極時，該所述定子凸極沒有纏繞任何線圈繞組。
4.根據權利要求1所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述的定子凸極的每個槽口固定安裝有一塊或者多塊永磁體或者隔磁塊。
5.根據權利要求1所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述的偏心轉子與所述的定子偏心布置，偏心轉子的內表面的一處總是與定子的外表面的一處形成無滑動的接觸，這樣，偏心轉子內表面和定子外表面自接觸的位置形成了梯變的氣息結構。
6.根據權利要求1和4所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述的驅動外齒圈與偏心轉子固定，位於偏心轉子的中部，或位於偏心轉子的兩端。
7.根據權利要求6所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，所述的固定於偏心轉子兩端的驅動外齒圈通過兩個軸承以及一個軸承架與軸形成可自由轉動的連接，其中，兩個軸承中，一個支持偏心轉子繞定子軸心線的公轉，一個支持偏心轉子繞自身軸心線的自轉；兩個軸承通過一個軸承架固定安裝。
8.根據權利要求1和6所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，受動內齒圈固定於可轉動的電機外殼內，並與驅動外齒圈始終保持嚙合。
9.根據權利要求1和8所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，可轉動的電機外殼與軸通過軸承形成可自由轉動的連接，且可轉動的電機外殼與定子同心，這樣，受動內齒圈和可轉動的電機外殼可繞軸自由轉動。
10.根據權利要求1所述的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，其特徵在於，定子中的凸極定子可為分段的定子段組成。
全文摘要
本發明公開一種外轉子式偏心轉子變磁阻電機，包括偏心轉子、定子、勵磁繞組以及驅動外齒圈和受動內齒圈，定子由凸極定子和固定凸極定子的軸組成，其中，凸極定子上有若干個沿圓周均勻布置且向外的定子凸極，勵磁繞組纏繞於凸極定子的定子凸極上；偏心轉子為一個由軟磁材料製成的環形衝片疊壓而成；驅動外齒圈與偏心轉子固定安裝，受動內齒圈固定於電機外殼內，並與驅動外齒圈保持嚙合；偏心轉子相對於定子偏心形成本發明的外轉子式偏心轉子變磁阻電機，由於徑向力用於工作以及轉子較輕，因此本發明外轉子式偏心轉子變磁阻電機具有高的能量密度、緊湊的結構以及優良的動態性能，此外，由於梯變的氣息結構，使得輸出扭矩平穩並且振動和噪聲小。
文檔編號H02K1/14GK102386742SQ20111036572
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者不公告發明人 申請人:何嘉穎