專利名稱：外磁路永磁偏磁式磁阻電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機電領(lǐng)域，特別涉及磁阻電機或稱反應(yīng)式電機的改進，提供一種外磁路永磁偏磁式磁阻電機。
背景技術(shù)：
磁阻電機(又稱反應(yīng)式電機)，一般被認為脈振大、效率低、驅(qū)動復(fù)雜，因此不象直流電機、異步電機、同步電機那樣廣泛應(yīng)用，但由于結(jié)構(gòu)上的特點，用作步進電機特別適合。磁阻電機是以直流脈動電流作為驅(qū)動方式。以三相磁阻電機為例，在當(dāng)前斬波式驅(qū)動電路普遍使用的情況下，低速時，電機電流相當(dāng)于矩形波。分析矩形波，其中包括直流+基波+3次諧波+5次諧波+……等成份。其中直流成份保證總磁通始終為單向磁通，是磁阻電機正常工作所必須的，而基波成份相當(dāng)于交流電機中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的那部分做功能量，三次、五次等高次諧波成份是造成電機脈振、發(fā)熱的有害成份。保留直流成份和基波成份，消除諧波成份，磁阻電機就可與其它類電機性能相當(dāng)。直流成份產(chǎn)生單向偏磁磁通，若采用永磁體的單向磁通替代繞組產(chǎn)生的單向偏磁磁通即是本發(fā)明的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是利用永磁體的單向磁通代替驅(qū)動繞組中直流成份產(chǎn)生的單向偏磁磁通，設(shè)計一種外磁路永磁偏磁式磁阻電機。
本實用新型技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的外磁路永磁偏磁式磁阻電機，由支承殼體、定子、轉(zhuǎn)子、永磁體構(gòu)成，其特征是定子至少由一對獨立結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)磁材料制成的支承殼體與定子組成的磁路間設(shè)有永磁體。利用永磁體產(chǎn)生的單向恒定的磁通，與定子中的驅(qū)動繞組產(chǎn)生的交流磁通相互疊加驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
本實用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，通過永磁體產(chǎn)生的磁通替代驅(qū)動繞組直流部分產(chǎn)生的單向偏磁磁通，制造時能節(jié)約一半的銅線材，減少下線空間，縮小電機尺寸，節(jié)省鐵芯消耗量，進而降低運行的銅損和鐵損，提高電機的性價比。另外，也進一步簡化外部接線，驅(qū)動電路的聯(lián)接更加靈活。


下面結(jié)合具體圖例對本實用新型做進一步說明圖1(a)永磁式偏磁電機定子磁路結(jié)構(gòu)示意圖(b)繞組接線圖圖2(a)雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子永磁式偏磁電機定子磁路結(jié)構(gòu)圖(b)繞組接線圖圖3(a)雙氣隙直線電機定子磁路結(jié)構(gòu)示意圖(b)繞組接線圖圖4雙氣隙盤式電機定子磁路結(jié)構(gòu)示意圖圖5雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子永磁電機定子磁路另一種結(jié)構(gòu)具體實施方式
實施例一參照圖1(a)所示方案，其結(jié)構(gòu)由支承殼體1、定子2、轉(zhuǎn)子、永磁體3構(gòu)成，其定子由直徑方向分開成一對獨立結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)磁材料制成的支承殼體1與定子2組成的磁路間布設(shè)有永磁體3。本實施例的特征是定子2分為兩半，在定子2與支承殼體1間設(shè)有永磁材料3，利用加厚的殼體1形成永磁通路成為連接兩定子2間的直流磁路。
本案例用永磁偏磁單向磁通，形成上、下N、S永磁極；驅(qū)動繞組由兩相四極集中式繞組構(gòu)成。圖1(b)是具體接線圖。在N、S永磁體交界處附近的兩磁極與其它磁極間的磁通分布是不一樣的，采用這種兩相四極電機的設(shè)計，可將這種磁路的不對稱性分散到各相中去，把影響減至最小。此例中，定、轉(zhuǎn)子間齒差數(shù)為二齒差。
用永磁體形成偏磁單向磁通后，定子磁軛部分流過的僅是交變驅(qū)動磁通，因此尺寸可減小一半；同理，線槽內(nèi)不需容納偏磁繞組，也可將尺寸減小一半。雖然加厚外殼，并置入永磁體，在保證同樣轉(zhuǎn)子外徑的基礎(chǔ)上，電機外徑并不明顯增加。此方案可用于替代現(xiàn)有開關(guān)磁組電機系統(tǒng)中的四相電機。
本例結(jié)構(gòu)原理，同樣可由幾對定子合成內(nèi)柱面或者外柱面氣隙空間，配合柱形內(nèi)轉(zhuǎn)子或者外轉(zhuǎn)子，適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子電機結(jié)構(gòu)；同樣適用于其它相數(shù)、其它極數(shù)同類電機，也可以采用其它繞組形式。
實施例二圖2(a)所示方案，成對內(nèi)、外定子2，兩者周向配合形成雙氣隙空間，可配合杯形轉(zhuǎn)子。其中導(dǎo)磁材料制成的支承殼體1分為磁路相互連通的內(nèi)、外等部分，圖中外圈定子2與內(nèi)圈定子2的極性可對調(diào)，在支承殼體1與定子2間的磁路上分別設(shè)有外圈和內(nèi)圈永磁體3。電機尺寸較小時，外圈永磁體3可一起并入內(nèi)圈，以簡化結(jié)構(gòu)。本實施例的特征是定子2分內(nèi)、外兩部分獨立結(jié)構(gòu)，永磁體3注入定子與導(dǎo)磁材料構(gòu)成的內(nèi)、外支承殼體1之間，由支承殼體1作為永磁通路。
本案例用永磁體取代偏磁繞組，形成內(nèi)、外兩異極磁場構(gòu)成。圖2(b)是采用極偶反接偏磁式磁阻電機的短極距分布式驅(qū)動繞組連接形式，構(gòu)成三相四極電機。用這種簡單的分布式繞組，比集中式繞組的每槽匝數(shù)可減少一半。因此這種方式，線槽尺寸可比普通常規(guī)磁阻電機相差四倍。
此例中，定、轉(zhuǎn)子齒差可采用兩齒差，且轉(zhuǎn)子內(nèi)、外圈極齒不錯齒，對齊即可，比混合式電機進一步簡化工藝。此例適用低速大力矩的盤式電機，單位體積輸出力矩大于標(biāo)準(zhǔn)VR電機，且運行平穩(wěn)，高速噪音相對較小。
實施例三圖3所示為直線電機定子磁路部分示意圖，把偏磁繞組用永磁體代替后，組成的新結(jié)構(gòu)。此例中主要磁路特征與上幾例相同，僅是把圓形氣隙面展成直的。圖中僅畫出垂直斷面示意圖，就此已經(jīng)是一個完整結(jié)構(gòu)，可直接驅(qū)動雙面齒條形滑子。在此基礎(chǔ)上，若水平斷面再增加一套同樣結(jié)構(gòu)，驅(qū)動四面齒條形滑子，推力可增加1倍。
定子與滑子間齒距不同，在定子兩磁極中心距的長度范圍內(nèi)，差1/3齒距。
至于繞組，按圖4(b)所示，上、下一對磁極形成驅(qū)動相，三相之間采用星形接法，中點懸空即可。
本實例的技術(shù)特征是成對定子成平面狀，兩者或者四者配合形成雙面或者四面氣隙空間，配合雙面齒條形滑子或者四面齒條形滑子。
實施例四圖4所示為盤式電機定子永磁磁路結(jié)構(gòu)。與例二相比，僅是把徑向氣隙改為軸向，其余完全一樣。為方便裝拆，外殼從中間分為兩半。為進一步加強定子支承力，可在定子與外殼間增加幾根不導(dǎo)磁的不銹鋼螺釘加固。
如果說例二內(nèi)、外定子結(jié)構(gòu)能使輸出力矩比單定子增加0.7倍的話，盤式電機比端面電機可增大整整1倍。因為盤式電機兩段定子是完全對稱的。
本實例的特征是成對定子成端面盤狀，兩者軸向配合形成雙氣隙空間，配合盤形轉(zhuǎn)子。
實施例五圖5所示為雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子永磁偏磁式磁阻電機定子的另一磁路形式，與圖2所示結(jié)構(gòu)相比，僅是把永磁體放置的位置由定子與支承殼體的交界面移到殼體形成的磁路中間。這種結(jié)構(gòu)，對永磁體的造型要求較低，適合于使用燒結(jié)型永磁材料。
權(quán)利要求1.一種外磁路永磁偏磁式磁阻電機，由支承殼體、定子、轉(zhuǎn)子、永磁體構(gòu)成，其特征是定子至少由一對獨立結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)磁材料制成的支承殼體與定子組成的磁路間布設(shè)有永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外磁路永磁偏磁式磁阻電機，其特征是由至少一對定子周向合成內(nèi)柱面或者外柱面氣隙空間，配合柱形內(nèi)轉(zhuǎn)子或者外轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外磁路永磁偏磁式磁阻電機，其特征是成對內(nèi)、外定子徑向配合形成雙氣隙空間，配合杯形轉(zhuǎn)子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外磁路永磁偏磁式磁阻電機，其特征是成對定子成端面盤狀，兩者軸向配合形成雙氣隙空間，配合盤形轉(zhuǎn)子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外磁路永磁偏磁式磁阻電機，其特征是成對定子成平面狀，兩者或者四者配合形成雙面或者四面氣隙空間，配合雙面齒條形滑子或者四面齒條形滑子。
專利摘要本實用新型涉及一種外磁路永磁偏磁式磁阻電機，由支承殼體、定子、轉(zhuǎn)子、永磁體構(gòu)成，其特征是定子至少由一對獨立結(jié)構(gòu)組成，導(dǎo)磁材料制成的支承殼體與定子組成的磁路間布設(shè)有永磁體。利用永磁體產(chǎn)生的單向恒定的磁通，與定子中的驅(qū)動繞組產(chǎn)生的交流磁通相互作用驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。本實用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，通過永磁體產(chǎn)生的磁通替代驅(qū)動繞組直流部分產(chǎn)生的單向偏磁磁通，制造時能節(jié)約一半的銅線材，減少下線空間，縮小電機尺寸，節(jié)省鐵芯消耗量，進而降低運行的銅損和鐵損，提高電機的性價比。另外，也進一步簡化外部接線，驅(qū)動電路的聯(lián)接更加靈活。
文檔編號H02K21/00GK2622922SQ0324124
公開日2004年6月30日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者朱正風(fēng) 申請人:朱正風(fēng)