專利名稱：永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于開關(guān)磁阻電機領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電 機。
背景技術(shù)：
目前，開關(guān)磁阻電機系雙凸極的開關(guān)型電機，其定子磁極上繞有集中繞組；該電機 按相數(shù)分可分為三相、四相和多相開關(guān)磁阻電機，其中又以三相6/4、12/8、4相8/6結(jié)構(gòu)居 多，并且定子極數(shù)大于轉(zhuǎn)子極數(shù)，開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、易于調(diào)速、運行可 靠、不易損壞、功率因數(shù)高、運行效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、過載能力強、能重載啟動 等優(yōu)勢，同時在高速恒功率區(qū)范圍寬性能好。由于開關(guān)磁阻電機隨著相數(shù)和極數(shù)的增多，步距角就會減小，從而有利于減小轉(zhuǎn) 距脈動，使電機的啟動性能、運行穩(wěn)定性能越好，噪聲也越小，電機的振動就越小，但是增加 相數(shù)就會增加控制成本，增加極數(shù)就使電機磁極面積減小，因此無論增加相數(shù)還是增加極 數(shù)都將使電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增大。與同等功率交流三相電機相比，普通開關(guān)磁阻電機比交流三相電機大一個機座 號，高性能開關(guān)磁阻電機比交流三相電機大兩個機座號，并且交流三相電機只需要簡單的 啟動運行電氣開關(guān)，控制成本低，而開關(guān)磁阻電機因?qū)儆陔娮娱_關(guān)型，增加相數(shù)就意味著增 加電子開關(guān)，從而增加了控制成本，其電子開關(guān)控制設(shè)備依開關(guān)磁阻電機的相數(shù)不同占開 關(guān)磁阻電機成本30 40%，其售價比普通交流電機的售價高3 5倍以上，因此影響了開 關(guān)磁阻電機的推廣使用和普及。另外，開關(guān)磁阻電動機在每相控制通電過程中只能單邊勵磁，即在一個開關(guān)周期 內(nèi)只能單向供電而流過單向電流，利用正半周一個區(qū)域，負半周沒有利用；而且在一個極距 范圍內(nèi)雖然有兩個區(qū)域可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)距，但只能利用一個；并且在定子換相過程中，轉(zhuǎn)子極數(shù) 不能全部利用，如三相6/4每相通電只能定子用2極、轉(zhuǎn)子用2極、四相8/6每相通電也只 能定轉(zhuǎn)子各用2極，只有三相12/4每次通電定轉(zhuǎn)子才能各用4極，所以造成磁共能面積小， 材料浪費。同時由于轉(zhuǎn)子不是永磁磁極，所以開關(guān)磁阻電機在可逆發(fā)電時的效率很低僅有 1/3 2/5。目前，世界各國都在研究開關(guān)磁阻電機這一新型電機，都在控制技術(shù)上采用單片 機控制技術(shù)，使其控制有了大的突破，并出現(xiàn)了新型控制專用模塊芯片，如DSP芯片，但對 開關(guān)磁阻電機本身而言沒有什么進展。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高效能、高啟動轉(zhuǎn)距、高功率密度的 永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機。為解決上述問題，本實用新型所述一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，包括通 過電機地腳固定螺孔置于電機地腳上的電機外殼、電機軸伸端、電機非軸伸端及內(nèi)置于所 述電機外殼的均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子；所述電機外殼中部設(shè)有電機吊環(huán)；所述電機軸伸端的兩端分別設(shè)有前端蓋、后端蓋，該前端蓋與后端蓋通過固定螺桿與 所述電機外殼相連；所述后端蓋外設(shè)風罩，該風罩內(nèi)設(shè)電機風扇；所述前端蓋、后端蓋分別 通過前軸承、后軸承與所述電機軸伸端相連，其特征在于所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二 相、單段三相、雙段四相或雙段六相組成，且定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；當所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均為單段二相或單段三相時，所述第一段定子鐵芯包括第 一段定子電樞磁軛、第一段定子磁極和第一段定子磁極繞組；所述第一段定子磁極上裝有 兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組，每套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián) 或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子磁軛和第一 段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔；當所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均為雙段四相或雙段六相時，所述第一段定子鐵芯包括第 一段定子電樞磁軛、第一段定子磁極和第一段定子磁極繞組；所述第二段定子鐵芯包括第 二段定子電樞磁軛、第二段定子磁極和第二段定子磁極繞組；所述第一段定子磁極和第二 段定子磁極上分別裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組和第二段定子磁極繞組，每 套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯包括 第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子磁軛和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵 芯包括第二段轉(zhuǎn)子永磁磁極、第二段轉(zhuǎn)子磁軛和第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔。所述第一段轉(zhuǎn)子磁極與所述第二段轉(zhuǎn)子磁極對齊，所述第一段定子磁極與所述第 二段定子磁極互差1/2定子極距角；或所述第一段定子磁極與所述第二段定子磁極對齊， 所述第一段轉(zhuǎn)子磁極與所述第二段轉(zhuǎn)子磁極差開1/2轉(zhuǎn)子極距角。所述單段二相或雙段四相的定子極數(shù)是轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù) 組合，即 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20......Ns//Nr 的組合。所述單段三相或雙段六相的定子極數(shù)為所述轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為 偶數(shù)組合，即 6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、36/12、42/14……Ns/Nr 的組合。所述電樞可分為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi)電樞式外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi) 電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電樞旋轉(zhuǎn)方式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式或機械驅(qū)動方式。所述定子外殼為單段一外殼一定子一轉(zhuǎn)子、雙段一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn) 子或雙段二外殼并且一外殼一定子、兩殼兩定子一軸二轉(zhuǎn)子。所述兩段轉(zhuǎn)子共用一個電機軸伸端；所述兩殼兩定子連接于一體或兩殼兩定子安 裝于一個機座上。所述定子鐵芯按磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片組裝。所述電機風扇與所述后端蓋之間或所述第二段轉(zhuǎn)子與所述后端蓋之間設(shè)有傳感
ο本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、由于本實用新型在三相時定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍、在二相雙段時定子 極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，因此，本實用新型突破了傳統(tǒng)開 關(guān)磁阻電機不能制造多槽多極數(shù)的難題，可制造為三相6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、
36/12、42/14、48/16......或二相 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、
40/20……Ns/X極等的電機。無論定轉(zhuǎn)子怎樣變化，在定子每相通電時轉(zhuǎn)子的所有磁極都 能做功，尤其是繞組正負換流使其在一個極距內(nèi)能兩個區(qū)域都能做功，解決了現(xiàn)有開關(guān)磁
5阻電機定子磁極輪流換相導電、轉(zhuǎn)子磁極也輪流換極做功，而輪換不到的則閑置使轉(zhuǎn)子磁 能面積不能充分利用的缺點，使電機的功率將有較大的提高。2、由于本實用新型中的永磁轉(zhuǎn)子磁極或電勵磁轉(zhuǎn)子磁極其極性是固定不變的，而 定子繞組則依轉(zhuǎn)子磁極極性改變定子繞組電流方向，從而改變了定子磁極極性，也就是說 依控制方式來改變定子磁極繞組，既可產(chǎn)生正向電流、也可產(chǎn)生反向電流，這就使控制電路 不但要控制定子繞組換相，而且還要根據(jù)定轉(zhuǎn)子磁極相對位置改變定子繞組的電流方向， 從而改變定子磁極的極性，使定轉(zhuǎn)子極性同步；這樣在定子繞組開關(guān)周期中的兩個區(qū)域都 得到利用，使其在一個極距范圍內(nèi)，有兩個區(qū)域都可以利用，在其兩個區(qū)值內(nèi)都可以產(chǎn)生轉(zhuǎn) 距，因此大大提高了開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機的功率密度。3、由于本實用新型中的每相繞組既可采用一路串聯(lián)或多路串聯(lián)，也可采用一路并 聯(lián)或多路并聯(lián)輸出，因此，本實用新型可以根椐電機技術(shù)要求和功率容量、轉(zhuǎn)速來靈活自如 地改變極數(shù)及繞組接線。4、現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機只有三相6/4、四相8/6、三相12/8。因為在理論上有二 相4/2、二相8/4，但不能出產(chǎn)品，這是因為它們不能自啟動，即使輔助啟動起來也達不到 運行轉(zhuǎn)矩。而大于三相12/8的就是三相12/10、五相10/4、五相10/8、七相14/12、三相 24/32……等組合，這些組合不但增加了相數(shù)，還增加了控制難度，而增加相數(shù)就是增加成 本；而電機在換相過程中每相最多只有兩對磁極進入作功狀態(tài)(如三相12/8)，即只有電機 總磁極的1/3的磁極在作功，有的甚至于是1/4、1/5在作功，這就形成了開關(guān)磁阻電機的體 積大、單邊磁拉力大、噪聲振動大、磁能量轉(zhuǎn)換Ψ_ 所包圍的面積減小、磁能積面積小的原 因。本實用新型則只能采用單段二相及單段三相兩種組合。當在二相時，二相控制只 適用于雙段，每段定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，即定轉(zhuǎn)子極數(shù)比Ns/X的比值為2 (詳情見本 人申請的專利《雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機》，申請?zhí)?00920144081. 7)；當在三相時，三 相控制即可單段又可雙段，每段定子極數(shù)是轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍，即定轉(zhuǎn)子極數(shù)比Ns/X的比值 為3，從而實現(xiàn)了減小振動和噪音、減小單邊磁拉力、減小磁能損失、增加磁能面積、增大磁 共能區(qū)域的目的。5、當本實用新型中兩段定子磁極對齊時，兩段轉(zhuǎn)子磁極互差1/2轉(zhuǎn)子極距角，此 時定子對齊方式易于散熱、減小熱負荷；轉(zhuǎn)子不對齊方式易于減小轉(zhuǎn)子磁場相互干擾。6、當本實用新型中兩段轉(zhuǎn)子對齊時，兩段定子互差1/2定子極角，此時定子不對 齊方式易于減小定子磁場相互干擾；轉(zhuǎn)子對齊方式易于做到機械靜平衡和動平衡。7、由于采用了倍極的關(guān)系，使得轉(zhuǎn)子在任意一個通電過程中所有的磁極都在做 功，因此增加了磁共能面積和功率效能。8、在本實用新型中，當采用外電樞即外定子時傳感器信號取自轉(zhuǎn)子的極距角；當 采用內(nèi)電樞時制造為兩種運行狀態(tài)一種是外磁極固定不轉(zhuǎn)而內(nèi)電樞旋轉(zhuǎn)，傳感器信號取 自外定子極距角，另一種是內(nèi)電樞不轉(zhuǎn)而外磁極旋轉(zhuǎn)，其傳感器信號也取自外轉(zhuǎn)子極距角， 但是內(nèi)電樞作為內(nèi)轉(zhuǎn)子方式更適用機械式的驅(qū)動裝置。9、由于本實用新型的控制方法既可采用電子驅(qū)動方式，也可采用機械式驅(qū)動裝 置，因此可以適應(yīng)不同的機電一體化的需要。10、經(jīng)過實際運轉(zhuǎn)測試，本實用新型調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、噪聲小、振動小、啟動力距大，運行轉(zhuǎn)距大于現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機，在發(fā)電狀態(tài)發(fā)電效率高。[00323 11、本實用新型突破了開關(guān)磁阻電機不能永磁的世界性技術(shù)難題，使開關(guān)磁阻電機如直流電機一樣調(diào)速、可逆發(fā)電，從而增大了電機制造功率，擴大了應(yīng)用范圍。


[00333
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。[0034] 圖l為本實用新型永磁12／4的原理圖；其中圖a是電機的第一段定轉(zhuǎn)子對齊原理圖，圖b是電機的第二段定轉(zhuǎn)子不對齊原理圖。[00353 圖2為本實用新型電勵磁12／4的原理圖；其中圖a是電機的第一段定轉(zhuǎn)子磁極對齊原理圖，圖b是電機的第二段定轉(zhuǎn)子磁極不對齊原理圖。[00363 圖3為本實用新型永磁12／6單段二相雙段4相的原理圖；其中圖a是電機的第一段2相定轉(zhuǎn)子磁極對齊原理圖，圖b是電機的第二段2相定轉(zhuǎn)子磁極不對齊原理圖。[0037] 圖4a為本實用新型4／12三相永磁內(nèi)電樞的原理圖。[00383 圖4b為本實用新型4／12三相電勵磁倍極電動機發(fā)電機內(nèi)電樞的原理圖。[00393 圖5為本實用新型用于二相雙段倍極開關(guān)磁阻電機發(fā)電機的第一段為永磁轉(zhuǎn)子和第二段為電勵磁式的轉(zhuǎn)子的混合結(jié)構(gòu)圖；其中圖a為永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖，圖b為電勵磁式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。[00403 圖6為本實用新型用于制造大中型時的結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖a為整體結(jié)構(gòu)圖，圖b為分段搭接部分的燕尾槽放大圖。[004、] 圖7為本實用新型的三相永磁倍極單段開關(guān)磁阻電機發(fā)電機的整體結(jié)構(gòu)圖。[0042] 圖8為本實用新型的三相電勵磁倍極單段開關(guān)磁阻電機發(fā)電機的整體結(jié)構(gòu)圖。[0043] 圖9為本實用新型的二相或三相永磁倍極雙段開關(guān)磁阻電機發(fā)電機的整體結(jié)構(gòu)圖。[0044] 圖lo為本實用新型的二相或三相電勵磁倍極雙段開關(guān)磁阻電機發(fā)電機的整體結(jié)構(gòu)圖。[0045] 圖中l(wèi)o卜電機外殼102一第一段定子電樞磁軛103一第一段定子磁極繞組[0046] 104一第一段定子磁極105一第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極106一第一段轉(zhuǎn)子磁軛[0047] 107一第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔108一第二段定子電樞磁軛109一第二段定子磁極繞組[0048] 110一第二段定子磁極11卜第二段轉(zhuǎn)子永磁磁極112一第二段轉(zhuǎn)子磁軛[0049] 113一第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔114一第一段定子電勵磁磁極[00503 115一第一段定子電勵磁磁極繞組116一第二段定子電勵磁磁極[005、] 117一第二段定子電勵磁磁極繞組118一電機軸伸端 119一前軸承[00523 120一前端蓋12卜固定螺桿122一第一段定子鐵芯123一電機吊環(huán)[00533 124一第一段轉(zhuǎn)子鐵芯125一后端蓋126一后軸承127一電機風扇[0054] 128一電子傳感器129一電機非軸伸端130一風罩13卜電機地腳固定螺孔[00553 132一電機地腳133一第二段定子鐵芯 134一第二段轉(zhuǎn)子鐵芯[0056]135-第—-段電機電勵磁繞組供電V+碳刷 136-電機電勵磁繞組供電V-碳刷[0057]137-第--段電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán) 138-電機電勵磁繞組供電ν-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)[0058]139-帶絕緣套的碳刷架固定螺桿 140-勵磁碳刷架支承法蘭盤 141-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕緣套[0059]142-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金屬套 143-第二段電機電勵磁繞組供電V+碳刷[0060]144-第二.段電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)145-定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凸極[0061]146-定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凹槽 A、B、C、D——電樞繞組各相的首端[0062]W、X、Y、Z-——電樞繞組各相的尾端 S——永磁磁極或電勵磁磁極的S極[0063]N——-永磁磁極或電勵磁磁極的N極 201-內(nèi)電樞電機外殼[0064]202-內(nèi)電樞電機第一段外定子或轉(zhuǎn)子磁軛 203-內(nèi)電樞電機第一段外定子或轉(zhuǎn)子永磁磁極[0065]204-第—-段內(nèi)電樞磁極 205-第一段內(nèi)電樞槽鍥 206-第一段內(nèi)電樞磁極繞組[0066]207-第—-段內(nèi)電樞磁軛 208-第一段內(nèi)電樞設(shè)有鍵槽的軸孔[0067]209-第—-段內(nèi)電樞電機外定子或轉(zhuǎn)子電勵磁磁極[0068]210-第一-段內(nèi)電樞電機外定子或轉(zhuǎn)子電勵磁磁極繞組
具體實施方式
一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機包括通過電機地腳固定螺孔131置于電機 地腳132上的電機外殼101、電機軸伸端118、電機非軸伸端129及內(nèi)置于電機外殼101的 均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子(參見圖7 圖10)。電機外殼101中部設(shè)有 電機吊環(huán)123 ；電機軸伸端118的兩端分別設(shè)有前端蓋120、后端蓋125，該前端蓋120與后 端蓋125通過固定螺桿121與電機外殼101相連；后端蓋125外設(shè)風罩130，該風罩130內(nèi) 設(shè)電機風扇127 ；電機風扇127與后端蓋125之間設(shè)有傳感器128 ；前端蓋120、后端蓋125 分別通過前軸承119、后軸承126與電機軸伸端118相連。電機軸伸端118上還設(shè)有連接在 一起的第一段電機電勵磁繞組供電V+碳刷135、電機電勵磁繞組供電V-碳刷136、第一段 電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)137、電機電勵磁繞組供電V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)138、帶絕緣套的 碳刷架固定螺桿139、勵磁碳刷架支承法蘭盤140、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕緣套141、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成 金屬套142、第二段電機電勵磁繞組供電V+碳刷143和第二段電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn) 滑環(huán)144。傳感器128也可設(shè)在第二段轉(zhuǎn)子與后端蓋125之間。其中定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相或單段三相組成，且定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直 徑相等。第一段定子鐵芯122包括第一段定子電樞磁軛102、第一段定子磁極104和第一 段定子磁極繞組103 ；第一段定子磁極104上裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞 組103，每套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵 芯124包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極105、第一段轉(zhuǎn)子磁軛106和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔 107。[0072]或者定轉(zhuǎn)子鐵芯均由雙段四相或雙段六相組成，且兩段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直 徑相等。第一段定子鐵芯122包括第一段定子電樞磁軛102、第一段定子磁極104和第一 段定子磁極繞組103 ；第二段定子鐵芯133包括第二段定子電樞磁軛108、第二段定子磁極 110和第二段定子磁極繞組109 ；第一段定子磁極104和第二段定子磁極110上分別裝有兩 套集中或分層的第一段定子磁極繞組103和第二段定子磁極繞組109，每套繞組相同相位 的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵芯124包括第一段轉(zhuǎn)子永磁 磁極105、第一段轉(zhuǎn)子磁軛106和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔107 ；第二段轉(zhuǎn)子鐵芯134包 括第二段轉(zhuǎn)子永磁磁極111、第二段轉(zhuǎn)子磁軛112和第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔113 (如圖 1所示)。雙段時，也可以第一段轉(zhuǎn)子鐵芯124包括第一段轉(zhuǎn)子電勵磁磁極114、第一段轉(zhuǎn) 子電勵磁磁極繞組115和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔107 ；第二段轉(zhuǎn)子鐵芯134包括第 二段轉(zhuǎn)子電勵磁磁極116、第二段轉(zhuǎn)子電勵磁磁極繞組117和第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔 113(如圖2所示)。雙段時，還可以第一段轉(zhuǎn)子鐵芯124包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極105、第一段轉(zhuǎn)子磁 軛106和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔107 ；第二段轉(zhuǎn)子鐵芯134包括第二段轉(zhuǎn)子電勵磁磁 極116、第二段轉(zhuǎn)子電勵磁磁極繞組117和第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔113(如圖4所示)。此時，第一段轉(zhuǎn)子磁極與第二段轉(zhuǎn)子磁極對齊，第一段定子磁極104與第二段定 子磁極110互差1/2定子極距角；或第一段定子磁極104與第二段定子磁極110對齊，第一 段轉(zhuǎn)子磁極與第二段轉(zhuǎn)子磁極差開1/2轉(zhuǎn)子極距角。當采用單段二相或雙段四相時，定子極數(shù)是轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為
偶數(shù)組合，即 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20......Ns//Nr 的組
合。此時磁共能面積更大，運行效益更好；但不適用于單段，經(jīng)試驗在單段狀態(tài)時啟動力矩 小，運行轉(zhuǎn)矩也小，更沒有過載能力；而在雙段時啟動力矩大，運行轉(zhuǎn)矩大于普通電機1.2 倍以上，過載能力強，發(fā)電效能更突出(如圖3所示，參見本人申請的專利《雙定轉(zhuǎn)子倍極開 關(guān)磁阻電動機》，申請?zhí)?00920144081. 7)。當采用單段三相或雙段六相時，定子極數(shù)為所述轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的極 數(shù)為偶數(shù)組合，即6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、36/12、42/14……Ns/Nr的組合。此時，既可 制造為單段(單段一臺)，又可以制造為三相雙段(雙段合成一臺)圖中A、B、C、D表示為電樞繞組各相的首端，W、X、Y、Z表示電樞繞組各相的尾端； 字母后的數(shù)字101 106、201 206中的第一位數(shù)字表示對應(yīng)于電機段數(shù)組數(shù)，中間0表 示分隔號，第三位數(shù)字表示繞組個數(shù)。當S表示永磁磁極的S極、N表示永磁磁極的N極時，其后的第一個數(shù)字代表段數(shù)， 第二個數(shù)字代表磁極數(shù)；當S表示電勵磁磁極的S極、N表示電勵磁磁極的N極時，其后的 第一個數(shù)字代表段數(shù)，第二個數(shù)字中的單數(shù)代表磁極繞組的首端，雙數(shù)則代表磁極繞組的 尾端。本實用新型的電樞可分為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi)電樞式外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動 方式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電樞旋轉(zhuǎn)方式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式或機械驅(qū)動方式。同時本實用新型中的定子外殼，當為單段時，可制造為一外殼一定子一轉(zhuǎn)子；當為 雙段時，可制造為一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子或二外殼并且一外殼一定子、兩殼兩定子一軸二轉(zhuǎn)子。當本實用新型為大中型時，可采用兩段轉(zhuǎn)子共用一個電機軸伸端118，定子外殼分 為兩個，每殼一定子，且兩定子連接于一體，或兩定子安裝于一個機座上的方式來制造。同 時將定子鐵芯按磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片，并交叉疊壓組裝，使定子鐵芯分段部分 的燕尾槽的凸極145與定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凹槽146相匹配(參見圖6)。本實用新型的圖2、圖5，在運行過程根椐負荷情況可單段運行，又可雙段運行，同 樣發(fā)電過程既可單段發(fā)電也可雙段發(fā)電；在雙段中其中一段作為電動機而另一段作為發(fā)電 機運行，這樣便構(gòu)成了一臺“電動機-發(fā)電機”組——既能輸出交流電能，又能輸出直流電 能，既可調(diào)頻又可調(diào)壓。其中圖2只能適用于三相雙段，圖5只能適用于二相雙段。所有的三相、外電樞方式、內(nèi)電樞方式均能制造成一段轉(zhuǎn)子為永磁式，另一段轉(zhuǎn)子 為電勵磁式。當應(yīng)用于電動汽車、電力機車時，在平坦道上單段運行以節(jié)約電能，在上坡時 雙段運行以加大力距；在下坡道、坡度小時永磁段發(fā)電，電勵磁段不勵磁，空轉(zhuǎn)不發(fā)電，以減 小發(fā)電機的阻力使其運行順暢；在坡度較大的道路下坡道時電勵磁段也勵磁發(fā)電，加大發(fā) 電機的功率，同時也加大了車在下坡時的阻力。本實用新型中的內(nèi)電樞包括內(nèi)電樞電機外殼201及內(nèi)置于內(nèi)電樞電機第一段外 定子或轉(zhuǎn)子磁軛202、內(nèi)電樞電機第一段外定子或轉(zhuǎn)子永磁磁極203、第一段內(nèi)電樞磁極 204、第一段內(nèi)電樞磁極繞組206、第一段內(nèi)電樞磁軛207、第一段內(nèi)電樞設(shè)有鍵槽的軸孔 208、第一段內(nèi)電樞電機外定子或轉(zhuǎn)子電勵磁磁極209和第一段內(nèi)電樞電機外定子或轉(zhuǎn)子 電勵磁磁極繞組210，其中第一段內(nèi)電樞磁極繞組206上設(shè)有第一段內(nèi)電樞槽鍥205。該內(nèi) 電樞除具備直流電機的所有性能外，同時還具備了開關(guān)磁阻電機的性能。如圖4a為內(nèi)電樞 外(定子或轉(zhuǎn)子)永磁式，圖4b為內(nèi)電樞外(定子或轉(zhuǎn)子)電勵磁式，在這兩種方式中， 即能內(nèi)電樞固定而外磁極旋轉(zhuǎn)，又能外磁極固定而電樞旋轉(zhuǎn)，內(nèi)電樞方式即可采用電子方 式驅(qū)動，也可以采用機械裝置驅(qū)動；此時的外內(nèi)磁極比同樣是三相2/6、4/12、6/18、8/24、 10/30……N,/Ns來配置。其中A、B、C表示為電樞繞組各相的首端，X、Y、Z表示為電樞繞組 各相的尾端，字母后的數(shù)字101 104、201 204中的第一位數(shù)字表示對應(yīng)于電機段數(shù)組 數(shù)，中間0表示分隔號，第三位數(shù)字表示繞組個數(shù)；。圖3a、圖3b所示的二相雙段同樣適用于內(nèi)電樞結(jié)構(gòu)的方式制造運行，此時的單段 外磁極內(nèi)磁極比同樣是單段2相2/4、4/8、6/12、8/16、10/20……N乂Ns來配置。
權(quán)利要求一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，包括通過電機地腳固定螺孔(131)置于電機地腳(132)上的電機外殼(101)、電機軸伸端(118)、電機非軸伸端(129)及內(nèi)置于所述電機外殼(101)的均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子；所述電機外殼(101)中部設(shè)有電機吊環(huán)(123)；所述電機軸伸端(118)的兩端分別設(shè)有前端蓋(120)、后端蓋(125)，該前端蓋(120)與后端蓋(125)通過固定螺桿(121)與所述電機外殼(101)相連；所述后端蓋(125)外設(shè)風罩(130)，該風罩(130)內(nèi)設(shè)電機風扇(127)；所述前端蓋(120)、后端蓋(125)分別通過前軸承(119)、后軸承(126)與所述電機軸伸端(118)相連，其特征在于所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相、單段三相、雙段四相或雙段六相組成，且定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；當所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均為單段二相或單段三相時，所述第一段定子鐵芯(122)包括第一段定子電樞磁軛(102)、第一段定子磁極(104)和第一段定子磁極繞組(103)；所述第一段定子磁極(104)上裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組(103)，每套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(124)包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極(105)、第一段轉(zhuǎn)子磁軛(106)和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔(107)；當所述定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均為雙段四相或雙段六相時，所述第一段定子鐵芯(122)包括第一段定子電樞磁軛(102)、第一段定子磁極(104)和第一段定子磁極繞組(103)；所述第二段定子鐵芯(133)包括第二段定子電樞磁軛(108)、第二段定子磁極(110)和第二段定子磁極繞組(109)；所述第一段定子磁極(104)和第二段定子磁極(110)上分別裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組(103)和第二段定子磁極繞組(109)，每套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(124)包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極(105)、第一段轉(zhuǎn)子磁軛(106)和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔(107)；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(134)包括第二段轉(zhuǎn)子永磁磁極(111)、第二段轉(zhuǎn)子磁軛(112)和第二段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔(113)。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述第一段轉(zhuǎn) 子磁極與所述第二段轉(zhuǎn)子磁極對齊，所述第一段定子磁極(104)與所述第二段定子磁極 (110)互差1/2定子極距角；或所述第一段定子磁極(104)與所述第二段定子磁極(110)對 齊，所述第一段轉(zhuǎn)子磁極與所述第二段轉(zhuǎn)子磁極差開1/2轉(zhuǎn)子極距角。
3.如權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述單段二相 或雙段四相的定子極數(shù)是轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，即4/2、8/4、12/6、 16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20......Ns//Nr 的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述單段三相 或雙段六相的定子極數(shù)為所述轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，即6/2、12/4、 18/6、24/8、30/10、36/12、42/14......Ns/Nr 的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述電樞可分 為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi)電樞式外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電樞旋轉(zhuǎn)方 式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式或機械驅(qū)動方式。
6.如權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述定子外殼 為單段一外殼一定子一轉(zhuǎn)子、雙段一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子或雙段二外殼并且一 外殼一定子、兩殼兩定子一軸二轉(zhuǎn)子。
7.如權(quán)利要求6所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，其特征在于所述兩段轉(zhuǎn) 子共用一個電機軸伸端(118)；所述兩殼兩定子連接于一體或兩殼兩定子安裝于一個機座 上。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機，該發(fā)電機包括電機外殼、電機軸伸端、電機非軸伸端及均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子，其特征在于定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相或單段三相組成，且定子轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；第一段定子鐵芯包括第一段定子磁軛、第一段定子磁極和第一段定子磁極繞組；第一段定子磁極上裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組，每套繞組相同相位的兩個磁極上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子電樞磁軛、第一段定子電勵磁磁極、第一段定子電勵磁磁極繞組和第一段轉(zhuǎn)子設(shè)有鍵槽的軸孔。本實用新型具有節(jié)能高效、高速的特點，調(diào)速范圍大、應(yīng)用范圍廣。
文檔編號H02K29/00GK201667596SQ200920266279
公開日2010年12月8日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者張世清, 張紅梅 申請人:張世清