環(huán)向疊加磁路開關(guān)磁阻直流電動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及開關(guān)磁阻電動機領(lǐng)域，具體地，涉及環(huán)向疊加磁路開關(guān)磁阻直流電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機定子，轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，定子凸極為獨立繞組，轉(zhuǎn)子凸極既無繞組也無永磁體，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)比定子凸極數(shù)少2個。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極與定子某一凸極處于磁場軸線臨近位置時，通過位置傳感器控制開關(guān)閉合，定子相關(guān)凸極繞組通電產(chǎn)生磁場與相關(guān)轉(zhuǎn)子凸極形成磁回路。根據(jù)磁阻最小原則，相關(guān)定子、轉(zhuǎn)子凸極間即產(chǎn)生吸力轉(zhuǎn)矩，當(dāng)定子凸極與轉(zhuǎn)子凸極運行至磁場軸線重合時關(guān)斷電源，轉(zhuǎn)矩消失，而其它獲得通電條件的定子凸極繞組開通電源形成轉(zhuǎn)矩，依次循環(huán)實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，開關(guān)磁阻電機的運行完全依靠電磁轉(zhuǎn)矩。
[0003]現(xiàn)有的另一種雙凸極永磁電動機(簡稱DSPM電機)是在開關(guān)磁阻電機簡單結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將高性能永久磁鐵嵌入定子鐵芯，形成永磁定子，其工作原理與開關(guān)磁阻電機基本相同，所不同的是雙凸極永磁電機中起主導(dǎo)作用的轉(zhuǎn)矩為永磁轉(zhuǎn)矩。
[0004]以上兩種電機有一共同特點，不論電機定子由多少個凸極構(gòu)成，在運行中只有1/3的凸極輪流通電產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而2/3的凸極輪流斷電待機。導(dǎo)致了電機的工作效率，功率密度，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性都不盡理想，同時浪費材料，增加了生產(chǎn)成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供環(huán)向疊加磁路開關(guān)磁阻直流電動機，該電動機工作效率高、低功耗、功率密度高且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，綜合性能優(yōu)越。
[0006]本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:環(huán)向疊加磁路開關(guān)磁阻直流電動機，包括定子單元和安裝于定子單元內(nèi)的轉(zhuǎn)子單元，定子單元包括安裝于機殼內(nèi)的多個分體式的定子鐵芯疊片、繞制在定子鐵芯疊片凸極上的定子繞組、定子永磁鐵及固定定子鐵芯疊片和定子永磁鐵的鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊組件，每個獨立的定子鐵芯疊片的兩端環(huán)向表面安放同極性的定子永磁鐵，定子鐵芯疊片和定子永磁鐵組成單極性定子鐵芯疊片單體，定子單元上的全部定子鐵芯疊片凸極上的定子繞組間隔連線成A相定子繞組和B相定子繞組;所述轉(zhuǎn)子單元包括用于驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子疊片。定子單元上的凸極繞組所產(chǎn)生的電磁場與定子單元上凸極的永久磁場經(jīng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊、轉(zhuǎn)子單元上的凸極形成疊加磁路，使轉(zhuǎn)子單元上的凸極轉(zhuǎn)子產(chǎn)生遠大于單純電磁場作用于凸極轉(zhuǎn)子的動能輸出。
[0007]定子單元和轉(zhuǎn)子單元至少為2個且個數(shù)相等，定子單元的個數(shù)為N個且串聯(lián)在軸上，其中N的取值范圍為2-4之間的自然數(shù)。多個獨立工作的定子單元和多個獨立工作的轉(zhuǎn)子單元的設(shè)計，設(shè)計制造時可對單獨的各個單元進行分別設(shè)計和制造，制造更加簡便，制造工藝得到優(yōu)化，生產(chǎn)成本更加合理。
[0008]相鄰兩組轉(zhuǎn)子單元在各自凸極周徑分布位置上互相錯開1/N凸極間距?？朔嗀相定子繞組和B相定子繞組換相時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，S卩Kl轉(zhuǎn)子單元在換相零轉(zhuǎn)矩位置時，K2轉(zhuǎn)子單元則處于轉(zhuǎn)矩峰值位置，使轉(zhuǎn)矩輸出更加平穩(wěn)，電機能效更高。
[0009]所述軸的尾端還外置旋轉(zhuǎn)開關(guān)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)上的Kl輸出碳刷和Κ2輸出碳刷交替向各定子單元上的A相定子繞組或B相定子繞組輸入脈沖直流電。定子單元的定子繞組采用A相定子繞組和B相定子繞組兩相的運行模式，與以往的傳統(tǒng)模式相比，使得定子凸極的連續(xù)通電運行率從1/3提升到1/2，比現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機提升16%以上，大幅提高了功率密度。
[0010]鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊組件包括定子固定楔塊、鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊和楔塊螺栓，在定子鐵芯疊片上間隔分布的凸極兩端環(huán)向表面安放鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊，定子固定楔塊用于固定相鄰兩單極性定子鐵芯疊片單體，楔塊螺栓固定在機殼上。其中的定子鐵芯疊片、定子永磁鐵按圖中所示方位的N、S極性吸合安裝，再用鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊、定子固定楔塊、楔塊螺栓固定在鋁合金殼體內(nèi)，嵌入定子繞組即成為一個定子單元。每個定子單元獨立工作，后期的設(shè)計得到優(yōu)化，后期制造更加的簡便，生產(chǎn)成本得到降低。
[00?1 ]定子單元上凸極的個數(shù)K=4+4n，11的取值范圍在I一7之間的自然數(shù)。
[0012]旋轉(zhuǎn)開關(guān)包括輸電環(huán)、多片通電片和多片斷電片，通電片和斷電片交叉分布且圍繞輸電環(huán)一圈，通電片和斷電片之間絕緣粘合。保證了旋轉(zhuǎn)開關(guān)上通斷電區(qū)間的區(qū)分，保證了旋轉(zhuǎn)開關(guān)準(zhǔn)確控制A相定子繞組或B相定子繞組的交替連通與斷開。
[0013]轉(zhuǎn)子單元上轉(zhuǎn)子疊片上的凸極無繞組且無磁鐵，轉(zhuǎn)子單元上所有轉(zhuǎn)子疊片上的凸極數(shù)為定子鐵芯疊片上凸極數(shù)量的1/2，相鄰兩個轉(zhuǎn)子單元之間通過轉(zhuǎn)子定位套進行固定；相鄰兩個定子單元之間通過機殼定位圈進行固定。更好的保證定子凸極產(chǎn)生的電磁場與定子凸極的永久磁場經(jīng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊、轉(zhuǎn)子凸極形成疊加磁路，使凸極轉(zhuǎn)子產(chǎn)生遠大于單純電磁場作用于凸極轉(zhuǎn)子的動能輸出，使能效更高。
[0014]所述軸的尾端還設(shè)置端蓋，在端蓋定位止口上安裝電刷支架，在電刷支架上安裝輸入電刷、Kl輸出碳刷和Κ2輸出碳刷。
[0015]綜上，本實用新型的有益效果是:
[0016]1、與以往完全依靠電機完全依靠電磁轉(zhuǎn)矩相比，本方案中的定子凸極產(chǎn)生的電磁場與定子凸極的永久磁場經(jīng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊、轉(zhuǎn)子凸極形成疊加磁路，使凸極轉(zhuǎn)子產(chǎn)生遠大于單純電磁場作用于凸極轉(zhuǎn)子的動能輸出，能效更高。
[0017]2、定子單元上的定子繞組A相和B相交替運行的模式使定子凸極的連續(xù)通電運行率從1/3提升到1/2，比現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機提高16%以上，大幅提高了功率密度。
[0018]3、定子單元和轉(zhuǎn)子單元的多單元模塊標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，使設(shè)計優(yōu)化、制造更加簡便、生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)出的電動機高能效、功耗低、高功率密度且扭矩輸出平穩(wěn)，綜合性能優(yōu)越。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖2為圖1中Kl定子單元的A相繞組通電時Kl-Kl向的剖視圖；
[0021]圖3為圖1中Κ2定子單元的A相繞組通電時Κ2-Κ2向的剖視圖；
[0022]圖4為圖1中Kl定子單元的B相繞組通電時Kl-Kl向的剖視圖；
[0023]圖5為圖1中Κ2定子單元的B相繞組通電時Κ2-Κ2向的剖視圖；
[0024]圖6為旋轉(zhuǎn)開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:1、機殼;2、定子鐵芯疊片;3、定子永磁鐵;4、定子固定楔塊;5、鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊;6、楔塊螺栓;7、定子繞組;8、轉(zhuǎn)子疊片;9、轉(zhuǎn)子定位套；10、機殼定位圈；11、電刷支架；12、輸入電刷；13、旋轉(zhuǎn)開關(guān)；14、Kl輸出碳刷；15、K2輸出碳刷；16、軸;17、輸電環(huán);18、通電片；19、斷電片。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0027]圖2為KlA輸出碳刷接通，KlB輸出碳刷斷開時，A相繞組通電，Kl定子單元Kl-Kl向的剖視圖；圖3為K2A輸出碳刷接通，K2B輸出碳刷斷開時，A相繞組通電，K2定子單元K2-K2向的剖視圖；圖4為KlA輸出碳刷斷開，KlB輸出碳刷接通時，B相繞組通電，Kl定子單元Kl-Kl向的剖視圖；圖5為Κ2Α輸出碳刷斷開，Κ2Β輸出碳刷接通時，B相繞組通電，Κ2定子單元Κ2-Κ2向的剖視圖；
[0028]實施例1:
[0029]如圖1-6所示，本實用新型包括定子單元和安裝于定子單元內(nèi)的轉(zhuǎn)子單元，定子單元包括安裝于機殼I內(nèi)的多個分體式的定子鐵芯疊片2、繞制在定子鐵芯疊片2凸極上的定子繞組7、定子永磁鐵3及固定定子鐵芯疊片2和定子永磁鐵3的鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊組件，每個獨立的定子鐵芯疊片2的兩端環(huán)向表面安放同極性的定子永磁鐵3，定子鐵芯疊片2和定子永磁鐵3組成單極性定子鐵芯疊片單體，定子單元上的全部定子鐵芯疊片2凸極上的定子繞組7間隔連線成A相定子繞組和B相定子繞組;所述轉(zhuǎn)子單元包括用于驅(qū)動軸16轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子疊片8。
[0030]機殼為鋁合金機殼，如圖所示為線路連接及A相和B相交替開關(guān)運行關(guān)系，定子單元上的定子凸極為獨立繞組，而轉(zhuǎn)子單元為無繞組，無永磁鐵的凸極式結(jié)構(gòu)。每個定子單元上的定子繞組間隔連線成Α、Β兩相，與轉(zhuǎn)子單元同步的外置式旋轉(zhuǎn)開關(guān)分別控制A相繞組或B相繞組的交替開關(guān)，形成相關(guān)定子單元上的凸極的定向磁場與定子單元的相關(guān)凸極的永久磁場的疊加，并作用于全部轉(zhuǎn)子單元上的凸極。
[0031 ]定子單元上的凸極繞組所產(chǎn)生的電磁場與定子單元上凸極的永久磁場經(jīng)鐵質(zhì)導(dǎo)磁楔塊、轉(zhuǎn)子單元上的凸極形成疊加