专利名称：一种转矩增强型开关磁阻电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关磁阻电动机技术领域，尤其为一种全新结构的转矩增强型开关磁阻电动机。
背景技术：
现在的开关磁阻电动机采用双凸极结构，转子仅由硅钢片叠压而成，既无绕组也不用永磁体，定子各极上绕有励磁绕组，通过向定子励磁绕组依次通入激励电流，使定子凸极与转子凸极相互作用产生转矩。现在的开关磁阻电动机，其定子凸极和转子凸极磁路沿电动机转动轴的径向布置。开关磁阻电动机工作原理遵循“磁阻最小原理”，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。当转子凸极与定子凸极错位时，气隙大、磁阻也大；一旦定子励磁绕组通电，就会形成对转子凸极的磁拉力，使气隙变小、磁路磁阻也变小。与此同时用电子开关按一定逻辑关系切换定子励磁绕组的通电相序，即可形成连续旋转的力矩。由于此结构开关磁阻电动机转子上既没有励磁绕组，也没有永磁体，因而结构简单、运行可靠。 但正是由于定子凸极和转子凸极均沿电动机转动轴径向布置，使得定子与转子相互作用所形成的磁回路较长，磁损耗较大，另外，定子和转子的凸极数量受到电动机体积和外径等限制，难以进一步提高电动机运转的控制精度，同时仍难以摆脱开关磁阻电动机运转中的转矩波动和噪声。
发明内容
本发明目的是提供一种定子凸极与转子凸极沿转动轴轴向设置的新型转矩增强型开关磁阻电动机。为实现上述目的，本发明给出一种转矩增强型开关磁阻电动机技术方案，该开关磁阻电动机的构成包括有转子、定子、激励控制电源，该开关磁阻电动机定子由电动机壳体与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，所述绕有励磁线圈双凸极铁芯组件由铁芯及励磁线圈构成，绕有励磁线圈的铁芯的两端设置有两个凸极，偶数个带有励磁线圈双凸极铁芯组件沿电动机壳体内壁环状均衡设置，这些绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，且每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个磁凸极呈轴向设置，该电动机的转子由转动轴与偶数个条状双凸极铁芯构成，偶数个条状双凸极铁芯沿转动轴径向均衡设置，每个条状双凸极铁芯两端的两个凸极呈轴向设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极与转子条状双凸极铁芯的凸极之间相对设置并留有气隙，以转动轴为对称轴，两个轴对称位置上的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。附图1给出了本技术方案定子上单个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件与转子上单个条状双凸极铁芯之间的位置关系，当定子的两个凸极因电激励而形成两个磁极时，磁力线会从定子一个凸极出发，经极小气隙进入转子条状双凸极铁芯的一个凸极， 再从转子条状双凸极铁芯的另一个凸极穿过极小气隙回到定子的另一个凸极，形成一个相对比较短的闭合磁回路。激励控制电源按时序顺序循环地向定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件某一相励磁线圈提供正向电流，使该相线的两个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极上产生磁场，位于轴对称位置的磁凸极能迅速吸合距离最近转子条状双凸极铁芯的凸极，形成磁力扭矩，此时，绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个轴向设置磁凸极经转子条状双凸极铁芯上两个轴向设置的凸极形成最短磁回路，即磁力线从绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的一个磁凸极经气隙进入转子条状双凸极铁芯上的一个凸极，再由转子该条状双凸极铁芯的另一个轴向凸极经气隙回到绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的另一个磁凸极，磁力线的方向是轴向绕行的，此磁力矩使得转子上条状双凸极铁芯凸极径向中心线与定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极径向中心线重合，此刻电源改变定子这一相绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的激励电流为零，与此同时，激励控制电源依时序向另一相绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈提供正向电流，新得电相的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极则会吸引最靠近的转子条状双凸极铁芯凸极，进而使电动机转子产生旋转位移。 此过程循环下去，激励控制电源所提供的激励电流，以磁力矩的方式，推动转子持续转动。 附图2、3中给出的是定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为八个，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极共有8X 2个，转子条状双凸极铁芯数量为六个，转子条状双凸极铁芯的凸极共有6X2个电动机的结构示意图。定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件磁凸极和转子条状双凸极铁芯的凸极都是沿电动机转动轴轴向设置的。上述转矩增强型开关磁阻电动机技术方案中，所述电动机转子上的条状双凸极铁芯彼此之间呈磁隔离状态。转子上的条状双凸极铁芯彼此磁隔离一方面能缩短各个条状双凸极铁芯与定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件所构成的磁回路；另一方面能消除定子上不同的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间的相互干扰和减少漏磁。在上述转矩增强型开关磁阻电动机技术方案基础之上，使所述定子与所述转子构成一个电动机单体，再将两个以上这样的电动机单体的转动轴轴向连接，且不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线重合，即不同单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度，而不同电动机单体转子条状双凸极铁芯凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向的旋转角度为零度至三十度。当不同电动机单体转子凸极径向中心线之间围绕转动轴的旋转角度1为零度时，由此电动机单体组合而成电动机的功率输出能成倍增加，而不需要增加电动机的外径，只需要加长电动机的轴向尺度。 当不同电动机单体转子凸极径向中心线之间围绕转动轴存在着不为零度的旋转角度时，即不同电动机单体转子凸极径向中心线之间依次按相等的旋转角度α设置，能相对地缩短转动轴每一次受磁力矩作用的移动步长，即此组合式结构电动机的步距角α为三分之一单体电动机的步距角，此处的α角度大小与电动机定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量和转子上条状双凸极铁芯数量以及构成此种组合式电动机的电动机单体数量相关。附图4给出了一种组合式电动机的立体图，附图4中各电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为八个，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极共有8X2个， 各电动机单体转子条状双凸极铁芯数量为六个，转子条状双凸极铁芯的凸极共有6X2个。 此细合式结构电动机的步距角α为三分之一单体电动机的步距角，α为5度，从而可获得传统开关磁阻电动机在径向增加较多数量定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件和较多转子凸极数量才能达到的运转效果，这样可以大大简化电动机的制造成本，显著抑制了转矩波动和噪声，使调速性能更好，运转平稳，同时节省能源，环保，发热低，加大了输出功率还为电动机精密控制角度提供了基础。上述转矩增强型开关磁阻电动机技术方案中，所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或18个，与上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件择一选定数量一一对应的转子条状双凸极铁芯数量为4个或6个或 8个或10个或12个或14个或16个。上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组数量与转子上条状双凸极铁芯数量的七种组合结构，相应地形成了开关磁阻电动机不同的步距角为30 度、15 度、9 度、6 度、4. 28 度、3. 21 度、2. 5 度。为实现上述目的，本发明给出另一种转矩增强型开关磁阻电动机技术方案，该开关磁阻电动机的构成包括有转子、定子、激励控制电源，该电动机的定子由电动机壳体与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这些定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件沿电动机壳体内壁环状均衡设置，且这些定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，该电动机的转子由转动轴与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这些转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件沿转动轴径向均衡设置，且彼此之间呈磁隔离状态， 上述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件和转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件由铁芯及励磁线圈构成，绕有励磁线圈的铁芯的两端设置有两个凸极，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个凸极呈轴向设置，且定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极和转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极相对设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极与转子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极之间留有气隙，以转动轴为对称轴，轴对称位置上的两个定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源，转动轴轴对称位置上的两个转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。本技术方案给出的转矩增强型开关磁阻电动机结构与附图2和附图3所示转矩增强型开关磁阻电动机相类似，区别仅在于转子上条状双凸极铁芯用绕有励磁线圈双凸极铁芯组件替换。在该技术方案电动机中，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为八个，共有8X2个磁凸极，转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为六个，共有6X2个磁凸极，以转动轴为对称轴，轴对称位置上的两个定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源，共形成四相，转动轴轴对称位置上的两个转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源，共形成三相。激励控制电源按时序循环地为定子和转子上的各相绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈提供正向电流，使定子和转子上各相绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极上产生磁场。由于定子和转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的各个磁凸极呈轴向设置，同时控制激励电流方向或控制励磁线圈绕组方向，使定子磁凸极极性与转子磁凸极极性相反，所以当激励控制电源向定子和转子励磁线圈通入正向电流时，在定子和转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极上所产生的磁场的方向一致，相互加强，形成具有气隙的闭合磁回路，产生磁力转矩，使转子旋转角度向磁力线拉直和最短磁路的方向偏转，此刻，激励控制电源依时序向另外一相定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈和另外一相转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈提供正向电流， 得电转子上的磁凸极则会被最靠近的得电定子上的磁凸极所吸引而旋转位移，此过程循环下去，激励控制电源所提供的激励电流以磁力矩的方式，推动转子持续转动。由于定子和转子都通入激励电流，大大的增强了气隙的磁场强度，输出的转矩得到了显著提高。另外，激励控制电源按时序为定子和转子上各两相绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈提供正向电流，可以抑制电动机的输出转矩的脉动，使得输出转矩更加平稳过渡，同时输出转矩也增加，另一方面对导通角的细分，可以细化定转子步距角，相当于步进电机的角度细化，为电动机的精确控制提供了基础。在上述转矩增强型开关磁阻电动机技术方案基础之上，使所述定子和所述转子构成一个电动机单体，再将两个以上这样的电动机单体的转动轴轴向连接，且使得不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线在轴向重合，即不同单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度，而不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向旋转角度为零度至三十度；或者使得不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线在轴向重合，即不同单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度， 而不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向的旋转角度为零度至三十度。本技术方案给出的开关磁阻电动机结构与附图 4所示开关磁阻电动机相类似，区别仅在于转子上条状双凸极铁芯用绕有励磁线圈双凸极铁芯组件替换。激励控制电源顺序循环地向各电动机单体定子上的四条相线和转子上的三条相线供电，前层电动机单体定子与转子的初始位置如附图3所示，中层电动机单体中转子初始位置与前层电动机单体转子初始位置之间存在有角度差α，而后层电动机单体中转子初始位置与中层电动机单体转子初始位置之间也存在有角度差α。每个电动机单体各自均采取顺序循环地向定子单相和转子单相的供电方式，但不同电动机单体定子上对应相线 (即前层电动机单体的第一相(A-E)1与中间层电动机单体第一相(A-E)2与后层电动机单体的第一相(A-E)3是对应相线)供电时刻之间存在一个固定的时差，不同电动机单体转子上对应相线(即前层电动机单体的第一相(IIV)1与中间层电动机单体的第一相(IIV)2与后层电动机单体的第一相(I IV)3是对应相线)供电时刻之间也存在一个固定的时差，不同电动机单体定子和转子对应相线供电时差与不同电动机单体之间转子径向中心线的旋转角度α相关联。设置于三个电动机单体定子和转子上的位置传感器将定子转子位置信号送至激励控制电源，再由该激励控制电源控制三个电动机单体定子和转子各相线供电的起止时刻，进而控制电动机的运转状态。此电激励及控制方法，使电动机的运转非常平稳、 可靠，同时加大了功率输出，还为电动机的精密角度控制提供了基础。这种细分步距角结合邻近相同时供电的技术方案将为控制精度要求高，程控性优异的功率开关磁阻动力源电机的实现和发展奠定了坚实基础。上述转矩增强型开关磁阻电动机技术方案中，所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或18个，与上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件择一选定数量一一对应的转子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为4个或6个或8个或10个或12个或14个或16个。上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组数量与转子上条状双凸极铁芯数量的七种组合结构，相应地形成了开关磁阻电动机不同的步距角为30度、15度、9度、6度、4. 28度、3. 21度、2. 5度。
当不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度， 而不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角度也为零度时，此电动机的功率输出能成倍增加，而不需要增加电动机的外径，只需要加长电动机的轴向尺度。当不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度， 而不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角度不是零度时，定子上开关组件呈递增式等分步距旋转角度差设置，同样也能相对地缩小了转动轴每一次受磁力矩作用的位移步长，从而获得传统开关磁阻电动机在径向增加较多数量定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件和较多转子凸极数量才能达到的运转效果，这样可以大大简化电动机的制造成本。为实现上述目的，本发明还给出一种外转子转矩增强型开关磁阻电动机技术方案，该开关磁阻电动机的构成包括有转子、定子、激励控制电源，所述转子由电动机外旋转壳体和偶数个条状双凸极铁芯构成，偶数个条状双凸极铁芯沿电动机外旋转壳体内壁环状均衡设置，每个条状双凸极铁芯的两个凸极呈轴向设置，且彼此之间呈磁隔离状态，该电动机的定子由基座与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件以转动轴为对称轴，径向均衡设置于基座周围，且彼此之间呈磁隔离状态，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件有两个凸极，这两个凸极呈轴向设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极与转子条状双凸极铁芯凸极之间相对设置并留有气隙，以转动轴为对称轴，两个轴对称位置上的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。上述开关磁阻电动机技术方案中，所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或18个，与上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件择一选定数量一一对应的转子上的条状双凸极铁芯数量为4个或6个或8个或 10个或12个或14个或16个。在以上所给出的技术方案中，所述双凸极铁芯由硅钢片层叠或电工纯铁构成。本发明的优点在于1、本发明转矩增强型开关磁阻电动机中，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个磁凸极N极和S极呈轴向布置，形成平行于轴方向的闭合磁路。磁回路距离远小于现有的开关磁阻电动机，因而磁路损耗小、效率高。2、本发明转矩增强型开关磁阻电动机的特殊构造，即磁回路为由轴向布置，且彼此之间呈磁隔离状态。可以将两个以上完全相同的此类转矩增强型开关磁阻电动机的转子轴连接起来，并使各电动机之间存在一定的旋转角度差，再在激励控制电源的控制程序基础上加入对励磁线圈采取双相互补导通的控制方式，使各电动机控制程序以达到细分步角，降低冲击抖动，可提高动转的平稳性和提高控制精度，此状况类似多缸发动机较少缸发动机运转要平稳一样，提高电动机的输出功率。3、本发明电动机是模块化积木式安装结构，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件为独立结构件，积木式拼装设计，生产工艺性好，批量能力强，能流水化生产可大幅度降低生产成本，提高产品质量。4、本发明电动机还可以根据实际需要，方便的确定定子和转子中绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的数量，可方便地按一定的角度动作周期来设定每步之间的角度差，从而形成按一定次序输入电流则形成转子按一定规律转动，按圆周一定角度移动的控制电机。5本发明由于采取的是积木式组件，各组件彼此之间是磁隔离的，所以各组件的连接座材料可以采用比重较小的铝合金或塑料合金之类的材料，这样可以大大的降低生产成本、大幅度地降低电动机的自身重量，还可以把转子的自身重量降低使电机转子惯量更低， 可提高控制精度和降低损耗。
图1是本发明定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件与转子条状双凸极铁芯轴向设置示意图。图2是本发明实施例一的结构示意图。图3是本发明实施例一的结构剖视示意图。图4是本发明实施例二的结构示意图。图5是本发明实施例二第一层电动机单体结构剖视示意图。图6是本发明实施例二第二层电动机单体结构剖视示意图。图7是本发明实施例二第三层电动机单体结构剖视示意图。图8是本发明实施例五的结构示意图。图9是本发明实施例五的结构剖视图。以上附图中，1是条状双凸极铁芯，2是励磁线圈，3是定子磁凸极，4是转子磁凸极，5是转子条状双凸极铁芯，6是转动轴，7是转子轴座，8是转子磁凸极，9是定子磁凸极， 11是定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件A的前磁凸极，12是定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件A的后磁凸极，13是励磁线圈，14是转子上条状双凸极铁芯II的后磁凸极，15 是转子上条状双凸极铁芯II的前磁凸极，16是转子轴座，17是转动轴，61是旋转外壳，62 是外转子条状双凸极铁芯，63是外转子条状双凸极铁芯的凸极，64是定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的凸极，65是定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈，66是转动轴轴承，67是转动轴，68是定子座，69是定子铁芯。
具体实施例方式实施例一本实施例结构如附图2所示，本实施例结构剖视如附图3所示。本实施例定子中有八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件，这八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件对称均衡地固定在电动机壳体内壁，绕有励磁线圈双凸极铁芯组件中磁凸极11 和磁凸极12指向电动机转轴17。转子轴座16与转动轴17固定，六个条状双凸极铁芯以转动轴17为对称轴，对称均衡固定于转子轴座16上，每个条状双凸极铁芯有两个凸极，条状双凸极铁芯凸极14和条状双凸极铁芯凸极15的突出方向指向转动轴的径向。每个定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件有两个磁凸极，这两个磁凸极11、12是沿转动轴轴向分布，八个定子组件共有8 X 2个磁凸极，而六个转子条状双凸极铁芯共有凸极数为6 X 2个，每个转子条状双凸极铁芯的凸极14、15也是沿转动轴轴向分布。定子组件磁凸极与转子条状双凸极铁芯凸极之间相对设置并存在极小的气隙。电动机定子八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈两两并联或串联，形成四条相线，即定子组件A的励磁线圈与组件E的并联或串联，定子组件B的励磁线圈与组件F的并联或串联，定子组件C的励磁线圈与组件G的并联或串联，定子组件D的励磁线圈与组件H的并联或串联。本实施例中，激励控制电源逐个向定子单相供电。当激励控制电源向定子组件A-E 相线的励磁线圈供电时，定子组件A和E的四个磁凸极就形成磁场，会吸引最临近转子两个条状双凸极铁芯的凸极，以形成最短的磁力线回路，此磁力矩促使转动轴转动一定角度，当组件A和E的四个磁凸极正对转子条状双凸极铁芯I和转子条状双凸极铁芯IV的四个凸极时，激励控制电源随即撤销向定子组件A-E相线的励磁线圈供电，定子组件A和E的四个磁凸极随即撤销对转子条状双凸极铁芯I和IV四个凸极的作用力，在撤销向A-E相线的励磁线圈供电的同时，激励控制电源向定子组件B-F相线的励磁线圈供电，B-F相线定子组件的磁凸极同样会作用于最靠近的转子条状双凸极铁芯凸极，使转动轴再次被旋转一定角度。激励控制电源顺序地向各相定子组件的励磁线圈供电，就能使转动轴持续地旋转。附图3中定子与转子的位置表示了转子做顺时针旋转过程中，定子D-H相线正要得电，B-F相线、C-G相线无电和A-E相线正要失电的时刻。实施例二 本实施例结构如附图4所示。本实施例是以上述实施例一所给出电动机为基础，进一步结构而成的。上述实施例一所给出电动机成为本实施例中的一个电动机单体。将三个电动机单体共用一根转动轴。如附图4所示，三个电动机单体的定子间相对位置关系完全相同，即三个电动机单体的定子开关组件磁凸极径向中心线之间没有旋转的角度差，而三个电动机单体的转子条状双凸极铁芯凸极径向中心线相互之间则设置有旋转角度差α，附图5给出了处在最前层电动机单体的剖视图，附图6给出了处在中间层电动机单体的剖视图，附图7给出了处在最后层电动机单体的剖视图。图中的α角即不同电动机单体转子条状双凸极铁芯凸极径向中心线之间安装设置的旋转角度，α为5度。如此设置三个电动机单体，实现了细分单体电机的步距角，同时在旋转的任何角度都有多层多相同时供电而产生旋转扭矩。提高了输出功率，达到多对凸极开关磁阻电动机平稳启动和运转的效果。针对本实施例给出的组合式开关磁阻电动机，每个电动机单体各自均采取顺序循环地向定子单相供电方式，但不同电动机单体定子上对应相线(即前层电动机单体的第一相(A-E)1与中间电动机单体第一相(A-E)2与后层电动机单体的第一相(A-E)3是相应相线)供电时刻之间存在一个固定的时差，该时差与不同电动机单体之间转子径向中心线的旋转角度α相关联。设置于电动机定子和转子上的位置传感器将定子转子位置信号送至激励控制电源，再由该激励控制电源控制向三个电动机单体定子各相线供电的起止时刻， 进而控制三个电动机单体的运转状态。实施例三本实施例转矩增强型开关磁阻电动机结构与实施例一(附图2和附图3所示)转矩增强型开关磁阻电动机相类似，区别仅在于转子上条状双凸极铁芯用绕有励磁线圈双凸极铁芯组件替换。
本实施例定子由八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件对称均衡地固定在电动机壳体内，且定子上的八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件中软磁体凸极的突出方向指向电动机转轴。每个定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件有两个磁凸极，这两个磁凸极是沿转动轴轴向分布，八个组件共有8X2个磁凸极。本实施例转子由六个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这六个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件对称均衡地固定于转子轴座外围， 且转子轴座外围六个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，六个转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件中磁凸极突出方向指向转动轴的径向，六个转子组件磁凸极数为 6 X 2个，每两个磁凸极为一组，每组两个凸极都是沿转动轴轴向分布，定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件磁凸极与转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件磁凸极之间对齐设置并存在极小的气隙。电动机定子八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈两两串联或并联，共构成四条相线，即定子组件A的励磁线圈与组件E的串联或并联，定子组件B的励磁线圈与组件F的串联或并联，定子组件C的励磁线圈与组件G的串联或并联，定子组件D的励磁线圈与组件H的串联或并联，形成了四相线，即定子A-E相线、定子B-F相线、定子C-G相线和定子D-H相线。电动机转子六个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈也两两串联或并联，即转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件I的励磁线圈与绕有励磁线圈双凸极铁芯组件IV 的串联或并联，转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件II的励磁线圈与绕有励磁线圈双凸极铁芯组件V的串联或并联，转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件III的励磁线圈与绕有励磁线圈双凸极铁芯组件VI的串联或并联，共构成了三条相线，即转子I-IV相线、转子II-V相线和转子III-VI相线。定子的四条相线和转子的三条相线，分别由激励控制电源按规定的时序供电。本实施例定子和转子的一种电激励方法是激励控制电源同时顺序循环地向定子的一个相线和转子的一个相线提供激励电能。实施例四本实施例转矩增强型开关磁阻电动机结构与实施例三(附图4所示)转矩增强型开关磁阻电动机相类似，区别仅在于转子上条状双凸极铁芯用绕有励磁线圈双凸极铁芯组件替换。本实施例是上述实施例三基础之上结构而成的。上述实施例三成为本实施例中的一个电动机单体。三个电动机单体共用一根转动轴。三个电动机单体的定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯磁凸极径向中心线完全重合，没有径向的角度差，而三个电动机单体的转子上绕有励磁线圈双凸极铁芯磁凸极径向中心线则相互之间依次设置有角度差α为5°， (参见附图5、附图6、和附图7)。本实施例将三个电动机单体按同一转动轴，前、中、后三层构成组合式转矩增强型开关磁阻电动机，此结构用轴向角度差的设置方法，取代传统开关磁组电动机在径向增设磁对极数量来达到有限的细化步矩角的方法，使组合式转矩增强型开关磁阻电动机一方面可以抑制电动机的输出转矩的脉动，使得输出转矩更加平稳过渡， 另一方面对导通角的细分，可以细化定转子步距角，相当于步进电机的角度细化，为电动机的精确控制提供了基础。针对本实施例给出的组合式转矩增强型开关磁阻电动机，激励控制电源的一种电激励方法是每个电动机单体各自均采取顺序循环地向定子单相和转子单相的供电方式，但不同电动机单体定子上对应相线(即前层电动机单体的第一相(A-E)1与中间电动机单体第一相(A-E)2与后层电动机单体的第一相(A-E)3是相应相线)供电时刻之间存在一个固定的时差，不同电动机单体转子上对应相线(即前层电动机单体的第一相(IIV)1与中间层电动机单体的第一相(IIV)2与后层电动机单体的第一相(IIV)3是相应相线)供电时刻之间存在一个固定的时差，不同电动机单体定子和转子对应相线供电时差与不同电动机单体之间转子径向中心线的旋转角度α相关联。设置于电动机定子和转子上的位置传感器将定子转子位置信号送至激励控制电源，再由该激励控制电源控制向三个电动机单体定子各相线供电的起止时刻，进而控制三个电动机单体的运转状态。实施例五本实施例外转子开关磁阻电动机的结构如附图8和附图9所示。本实施例转子由电动机外旋转壳体61和六个条状双凸极铁芯62构成，六个条状双凸极铁芯沿电动机外旋转壳体内壁环状均衡设置，每个条状双凸极铁芯的两个凸极呈轴向设置，该电动机的定子由基座69与八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，八个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件以转动轴为对称轴，径向均衡设置于基座69周围，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件有两个凸极64，这两个凸极呈轴向设置，且彼此之间呈磁隔离状态。定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极与转子条状双凸极铁芯凸极之间相对设置并留有气隙，以转动轴67为对称轴，两个轴对称位置上的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。 本实施例中，激励控制电源逐个向定子单相供电。当激励控制电源向定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件A-E相线的励磁线圈供电时，定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件A 和E的四个磁凸极就形成磁场，会吸引最临近转子两个条状双凸极铁芯的凸极，以形成最短的磁力线回路，此磁力矩促使转动轴转动一定角度，当组件A和E的四个磁凸极正对转子条状双凸极铁芯I和转子条状双凸极铁芯IV的四个凸极时，激励控制电源随即撤销向定子组件A-E相线的励磁线圈供电，定子组件A和E的四个磁凸极随即撤销对转子条状双凸极铁芯I和IV四个凸极的作用力，在撤销向A-E相线的励磁线圈供电的同时，激励控制电源向定子组件B-F相线的励磁线圈供电，B-F相线定子组件的磁凸极同样会作用于最靠近的转子条状双凸极铁芯凸极，使转动轴再次被旋转一定角度。激励控制电源顺序地向各相定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件组件的励磁线圈供电，就能使转动轴持续地旋转。附图 9中定子与转子的位置表示了外转子做顺时针旋转过程中，定子D-H相线正要得电，B-F相线、C-G相线无电和A-E相线正要失电的时刻。
权利要求
1.一种转矩增强型开关磁阻电动机，其构成包括有转子、定子、激励控制电源，其特征在于该开关磁阻电动机定子由电动机壳体与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成， 所述绕有励磁线圈双凸极铁芯组件由铁芯及励磁线圈构成，绕有励磁线圈的铁芯的两端设置有两个凸极，偶数个带有励磁线圈双凸极铁芯组件沿电动机壳体内壁环状均衡设置，这些绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，且每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个磁凸极呈轴向设置，该电动机的转子由转动轴与偶数个条状双凸极铁芯构成， 偶数个条状双凸极铁芯沿转动轴径向均衡设置，每个条状双凸极铁芯两端的两个凸极呈轴向设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的磁凸极与转子条状双凸极铁芯两端的凸极之间相对设置并留有气隙，以转动轴为对称轴，两个轴对称位置上的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。
2.根据权利要求1所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述定子与所述转子构成一个电动机单体，再将两个以上这样的电动机单体的转动轴轴向连接，且不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线重合，不同单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度，而不同电动机单体转子条状双凸极铁芯凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向的旋转角度为零度至三十度。
3.根据权利要求1或2所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述电动机转子上的条状双凸极铁芯彼此之间呈磁隔离状态。
4.根据权利要求1或2所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或 18个，与上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件择一选定数量一一对应的转子条状双凸极铁芯数量为4个或6个或8个或10个或12个或14个或16个。
5.一种转矩增强型开关磁阻电动机，其构成包括有转子、定子、激励控制电源，其特征在于该电动机的定子由电动机壳体与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这些定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件沿电动机壳体内壁环状均衡设置，且这些定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件彼此之间呈磁隔离状态，该电动机的转子由转动轴与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，这些转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件沿转动轴径向均衡设置，且彼此之间呈磁隔离状态，上述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件和转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件由铁芯及励磁线圈构成，绕有励磁线圈的铁芯的两端设置有两个凸极，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的两个凸极呈轴向设置，且定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极和转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极相对设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极与转子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极之间留有气隙，以转动轴为对称轴，轴对称位置上的两个定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源，转动轴轴对称位置上的两个转子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。
6.根据权利要求5所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述定子和所述转子构成一个电动机单体，再将两个以上这样的电动机单体的转动轴轴向连接，且使得不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线在轴向重合，即不同单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度，而不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向旋转角度为零度至三十度；或者使得不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件空间位置完全相同，即不同电动机单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线在轴向重合，即不同单体转子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件之间围绕转动轴的旋转角为零度，而不同电动机单体定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极径向中心线之间围绕转动轴依次同方向的旋转角度为零度至三十度。
7.根据权利要求5或6所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或 18个，与上述定子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件择一选定数量一一对应的转子上绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为4个或6个或8个或10个或12个或14个或16个。
8.一种转矩增强型开关磁阻电动机，其构成包括有定子、转子、激励控制电源，其特征在于所述转子由电动机外旋转壳体和偶数个条状双凸极铁芯构成，偶数个条状双凸极铁芯沿电动机外旋转壳体内壁环状均衡设置，每个条状双凸极铁芯两端的两个凸极呈轴向设置，且彼此之间呈磁隔离状态，该电动机的定子由基座与偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件构成，偶数个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件以转动轴为对称轴，径向均衡设置于基座周围，且彼此之间呈磁隔离状态，每个绕有励磁线圈双凸极铁芯组件有两个凸极，这两个凸极呈轴向设置，定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件凸极与转子条状双凸极铁芯凸极之间相对设置并留有气隙，以转动轴为对称轴，两个轴对称位置上的定子绕有励磁线圈双凸极铁芯组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。
9.根据权利要求8所述的一种转矩增强型开关磁阻电动机，其特征在于所述定子上的绕有励磁线圈双凸极铁芯组件数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或18 个，与上述定子上电激励永磁开关组件择一选定数量一一对应的转子上的条状双凸极铁芯数量为4个或6个或8个或10个或12个或14个或16个。
全文摘要
本发明涉及一种转矩增强型开关磁阻电动机，该电动机定子为偶数个彼此磁隔离的带有励磁线圈双凸极铁芯组件沿电动机壳体内壁环状均衡且设置，且每个组件的两个磁凸极呈轴向设置，该电动机转子为偶数个条状双凸极铁芯沿转动轴径向均衡设置，且每个条状双凸极铁芯两端的两个凸极呈轴向设置，定子上组件的两个磁凸极与转子条状双凸极铁芯两端的凸极之间相对设置并留有气隙，轴对称位置上的两个定子组件的励磁线圈串联或并联后作为一相接入激励控制电源。本发明还以带有励磁线圈双凸极铁芯组件来替代上述转子上条状双凸极铁芯，从而给出了类似结构电动机。本发明电动机磁损小、效率高、冲击抖动低、动转平稳、控制精度高。
文档编号H02K29/00GK102570761SQ20111045626
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月18日 优先权日2011年3月30日
发明者戴珊珊, 陆晓峰 申请人:戴珊珊