一种轴向分布的双凸极无刷直流电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴向分布的双凸极无刷直流电机，属于特种电机本体设计技术领域。
【背景技术】
[0002]双凸极电机是一种由位置传感器、电力电子功率变换器、永磁或电磁励磁单元、控制器和凸极定转子结构的电机本体组成的新式电机。作为一种新型的变磁阻电机，其磁阻最大值和最小值比值大，有更好的机电能量转换特性，在各行各业具有较好的应用前景。传统的双凸极电机的单元电机采用内转子的6N/4N极结构，定子极数为6N，转子极数为4N，N为自然数，表示单元电机数。由于转子极数较少，转速高，电机通常采用较大的长细比来提高电机功率，这种电机非常适合作为航空起动发电机。在某些特殊的应用场合例如细长空间的油田机井和快速转速响应场合等也需要较高长细比的电机，而这些细长型的电机在制造时不易嵌线，运行时不易散热，因此利用双凸极电机的高可靠性开发新型的细长型电机具有重要的实用价值。
[0003]目前已有的技术中，研宄最多的为三相6N/4N结构的双凸极电机。也有一些其它新式的双凸极电机研宄，例如公告的中国发明专利:三相6K/4 (N+1)K结构的双凸极电机，申请号:200710191018.4，公开了一种新型定转子极数匹配的双凸极电机。申请号为201010560410.3的中国发明专利:轴向励磁的混合励磁双凸极电机，公开了三种轴向励磁的混合励磁双凸极电机，该电机可以采用轴向励磁绕组和轴向磁化永磁磁钢提供励磁的方案；或采用轴向励磁绕组和非轴向磁化永磁体提供励磁的方案；亦或采用轴向磁化永磁磁钢和径向励磁的励磁绕组提供励磁的方案。申请号为201010592364的中国发明专利:轴向励磁的双凸极电机，公开了两种轴向励磁的双凸极电机，所述两种电机均包括至少两个按轴向排列的双凸极单体结构，电机各单体结构的定子铁心通过定子轴向导磁背铁形成磁路，转子铁心通过转子轴向导磁背铁形成磁路；定子铁心、定子轴向导磁背铁及永磁磁钢为2η (η为自然数)个等分的圆弧状结构。
【发明内容】
[0004]所要解决的技术问题:
本发明旨在提出一种各相轴向分布的具有细长型结构的双凸极无刷直流电机，既可以作为发电机运行，又可以作为起动机运行。
[0005]技术方案:
为了实现以上功能，本发明提供了一种轴向分布的双凸极无刷直流电机，包括定子铁芯、转子铁芯、轴2、位置传感器、励磁元件和电枢绕组，定子铁芯和转子铁芯采用凸极式结构，定子铁芯在内、转子铁芯在外套装在轴2上，端部设有电机端盖4，转子铁芯外设有电机外壳15 ;其特征在于:
该电机相数为m，m为自然数，每相电机的定子极和转子极沿电机轴向等距离对应分布，形成m个轴向分布的子电机；
轴向方向上的定子极之间在有间隙用于安装电枢绕组，各子电机的定子极数和转子极数都为2n个，η为自然数表示该子电机的单元电机个数；
各子电机的转子极之间相差360° /2nm机械角，定子极与对应的转子极在电机圆周方向上对齐；
各子电机的定子极上分别缠绕有集中式电枢绕组，电枢绕组的外侧靠近圆周处设有励磁元件6，在圆周方向上共有2n个励磁元件6。
[0006]所述励磁元件6为励磁绕组，相邻的励磁绕组绕向相反，每个定子极的电枢绕组的绕制方向与所在定子极上的励磁绕组绕制方向一致。
[0007]所述励磁元件6为永磁体，永磁体安装在每相的各定子极之间的磁轭上，电机利用永磁双凸极电机单相通电模式或双相通电模式工作。
[0008]所述励磁元件6包括励磁绕组和永磁体，相邻励磁绕组绕向相反，每相定子极的电枢绕组的绕制方向与所在定子极上的励磁绕组绕制方向一致；永磁体安装在每相的各定子极之间的磁轭上；电机利用混合励磁双凸极电机单相通电模式或双相通电模式工作。
[0009]有益效果:
本发明提出的一种轴向分布的具有细长型结构的双凸极无刷直流电机，既可以作为发电机运行，又可以作为起动机运行。其各相磁路完全独立，实现了各相的磁隔离、热隔离和物理隔离，容错性能好；定子径向力分布广，径向应变较小，噪音低；励磁绕组路径短，励磁效率高等优点。
[0010]各相在轴向上分布，适合细长型电机。DSEM电机相绕组匝数极少，因此相绕组端部长度少，电机轴向上空间利用率高。
[0011]各相定转子相同，易于模块化生产和维修；各冲片相同而位置角度不同，能快速组装成各种相数的电机，实现了电机设计生产的模块化；N相电机如果一相损坏，通过改变定子或转子位置角度，甚至可以快速变为N-1相电机。
[0012]传统电机同一个位置圆周方向上的径向力分布在两个位置，定子容易变形为椭圆形。本电机径向力分布更广泛，定子径向应变较小。并且克服了传统电机为了提高功率采用较多极数时，转子内部空间得不到有效利用的缺陷。
[0013]定子各相对齐，励磁绕组只跨一个定子极，线圈短。
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明提供的轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的横剖面图；
图2是本发明提供的三相轴向分布的双凸极无刷直流电机子电机的侧向剖视图；
图3为本发明提供的轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的转子三维图；
图4为本发明提供的轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的各相电感图；
图5为本发明提供的轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为6时的六相定转子位置示意图；
图6为本发明提供的永磁式轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的三相侧向剖视图； 图7为本发明混合励磁式各相轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的三相侧向剖视图；
其中:1.轴承；2.轴；3.位置传感器；4.电机端盖；5.A相电枢绕组；6.励磁绕组；7.A相转子铁心；8.A相定子铁心；9.B相电枢绕组；10.B相转子铁心；11.B相定子铁心；12.C相电枢绕组；13.C相转子铁心；14.C相定子铁心；15.电机外壳；A.A相电枢绕组；B.B相电枢绕组；C.C相电枢绕组；F.励磁绕组；PM.永磁体。
【具体实施方式】
[0015]本发明提供一种轴向分布的双凸极无刷直流电机，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]—种轴向分布的双凸极无刷直流电机，包括定子铁芯、转子铁芯、轴2、位置传感器、励磁元件和电枢绕组，定子铁芯和转子铁芯采用凸极式结构，定子铁芯在内、转子铁芯在外套装在轴2上，端部设有电机端盖4，转子铁芯外设有电机外壳15 ;其特征在于:
该电机相数为m，m为自然数，每相电机的定子极和转子极沿电机轴向等距离对应分布，形成m个轴向分布的子电机；
轴向方向上的定子极之间在有间隙用于安装电枢绕组，各子电机的定子极数和转子极数都为2n个，η为自然数表示该子电机的单元电机个数；
各子电机的转子极之间相差360° /2nm机械角，定子极与对应的转子极在电机圆周方向上对齐；
各子电机的定子极上分别缠绕有集中式电枢绕组，电枢绕组的外侧靠近圆周处设有励磁元件6，在圆周方向上共有2n个励磁元件6。
[0017]所述励磁元件6为励磁绕组，相邻的励磁绕组绕向相反，每个定子极的电枢绕组的绕制方向与所在定子极上的励磁绕组绕制方向一致。
[0018]实施例1
如图1所示的轴向分布的双凸极无刷直流电机相数为3时的横剖面图，所述电机包括3个定子铁心8、11和14、3个转子铁心7、10和13、3个电枢绕组5、9和12、励磁绕组6、电机端盖4、电机外壳15、轴2