多级外转子开关磁阻电的制造方法
【专利摘要】本多级外转子开关磁阻电机：包括定子、转子铁芯、轴、轴承、机壳、端盖等。定子包括定子铁芯和激磁线圈，定子铁芯上设有多个极靴、中间部位设有放置激磁线圈的沟槽，极靴交错排列在沟槽的两侧。转子铁芯的内园周上相应地排布着相同数量的极靴。一组定子、转子铁芯就组成《单元独立磁路闭合体》，经有机地串联(图1)，构成多级外转子开关磁阻电机。当激磁线圈通以程控化电流时，便产生相应的磁场，形成独立闭合磁路。依磁阻原理，磁场在定、转子极靴间产生磁拉力，拉动外转子旋转。本多级外转子开关磁阻电机具有噪音小、振动小、高效率、大功率、大力矩、无级平滑调速等特征，且结构简易、成本低、制造方便。
【专利说明】多级外转子开关磁阻电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机领域，特别涉及多级外转子开关磁阻电机。
【背景技术】
[0002]现有开关磁阻电机的定、转子铁芯上的极靴是直线式排列的，激磁线圈放置在定子铁芯的每一个极靴上，运行时只有一部分极靴线圈通电工作，还有一部分极靴线圈不通电，也就是只有一部分极靴产生磁拉力。当定子极靴激磁线圈经程控化循环轮流通、断电后，定、转子铁芯的极靴中产生磁场，靠磁拉力带动电机转子转动。
[0003]这种结构形式的电机其绕制线圈工艺麻烦，难以制造大功率、大力矩外转子开关磁阻电机，且定、转子铁芯受到的磁拉力不是均匀分布在铁芯园周上，从而造成铁芯变形量大，使电机在运行时振动大、噪音大。这就是目前该类电机普遍存在且难以解决的技术难题，也是影响其推广、普及应用的根本所在。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种定、转子铁芯上的极靴受到的磁拉力可均匀分布在铁芯园周上、激磁线圈制作简易、结构简单紧凑、制造方便、可实现大功率、大力矩、无级平滑调速、且噪音低、振动小的高效率多级外转子开关磁阻电机。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种多级(二级及以上)外转子开关磁阻电机，包括定子、转子、转轴和固定在转子外部的机壳、端盖，转子套在定子铁芯的外部，形成外转子形式。定子铁芯的中心孔设有转轴，转轴上装设轴承。多级外转子开关磁阻电机的定子部分由多个《单元独立磁路闭合体》的单元定子(包括定子铁芯和激磁绕组线圈)经串联而构成；转子部分亦是由多个《单元独立磁路闭合体》的转子铁芯经串联而构成；从而实现大力矩、大功率多级外转子开关磁阻电机。
[0006]所述的《单元独立磁路闭合体》中，定、转子铁芯是由硅钢片叠压而成的(亦可用其它磁性材料定子铁芯上设有激磁线圈并放置在定子铁芯中间部位的沟槽内，定子铁芯上的极靴交错排列在沟槽的两边(原则上可互相错开任意角度，但错开二分之一个极靴距为最佳)；所述的转子铁芯上同样设有与定子极靴数量相等的转子极靴，且与定子极靴一一相对应，转子铁芯中间部位同样开设有沟槽，与定子铁芯上的沟槽相对应。
[0007]这样的一组定、转子铁芯和激磁线圈就构成了一个《单元独立磁路闭合体》，其磁路类似于螺旋管磁路或变压器磁路。当定子激磁线圈通电时，在定、转子铁芯内便产生磁场，形成一个独立磁路闭合系统。这种结构形式的磁路系统，漏磁量少，利用磁阻原理使磁场直接产生磁拉力，磁能利用率高，因而电机的效率很高。
[0008]所述的《单元独立磁路闭合体》中，其单元定子经塑封后可成为一个单元塑封定子；该单元塑封定子经串联后可构成多级塑封式外转子开关磁阻电机。亦可以将单元定子、转子铁芯分别同时塑封，经串联而构成多级塑封式外转子开关磁阻电机；亦可将单元定子先进行串联之后再进行塑封，成为一个多级外转子开关磁阻电机塑封定子整体，(转子铁芯亦可先进行串联后再进行塑封，而成为多级外转子开关磁阻电机塑封转子整体)，从而构成塑封式多级外转子开关磁阻电机。
[0009]这种定、转子铁芯结构形式，当激磁线圈通电时，定、转子铁芯上的所有极靴都有磁场力同时作用，且定、转子铁芯的所有极靴上所受磁场力均匀排布在园周上，故此铁芯受力变形量小、振动小、噪音小、力矩大；由于是多级串联组合(只有一级的线圈不通电，其它线圈都在通电工作中。如五级开关磁阻电机，始终有四级的线圈在同时通电工作)，使的电机运行更加平稳，力矩更大，功率更大。由于这种电机结构简易、功率密度大，使得电机体积小、重量轻，更安全、更可靠，故障率低，同时生产效率高，节约原材料，成本低。
[0010]由于该发明多级外转子开关磁阻电机采用的是组合拼接方式，使得生产更加方便、易行。再加之其优良的低噪音性能、高平稳运行、大力矩大功率输出、高效率(比无刷直流还高)、可控平滑无级调速等一系列优点。所以是替代现有外转子电机的产品，是更新换代产品，也是今后相当长一段时间内外转子电机发展的方向和实施的目标之一。如可替代外转子交流电机、外转子直流电机、外转子永磁电机、外转子同步电机、外转子控制电机、夕卜转子牵引电机、外转子变频电机、外转子伺服电机等等。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1《单元独立磁路闭合体》定子铁芯结构图例；
[0012]图2《单元独立磁路闭合体》转子铁芯结构图例；
[0013]图3《单元独立磁路闭合体》定子、转子铁芯组装图例；
[0014]图4单元定子(定子铁芯和激磁线圈)结构图例；
[0015]图5三级串联外转子开关磁阻电机定子结构图例；
[0016]图6三级串联外转子开关磁阻电机转子结构图例；
[0017]图7三级串联外转子开关磁阻电机定、转子组装结构图例；
[0018]图8三级串联外转子开关磁阻电机总装结构图例；
[0019]图9单元塑封定子图例；
[0020]图10塑封式三级串联外转子开关磁阻电机定、转子组装图例；
[0021]图11三级串联外转子开关磁阻电机塑封式定子图例；
[0022]图12三级串联开关磁阻电机运行原理说明图例；
[0023]图13三级串联外转子开关磁阻电机电气原理图；
【具体实施方式】
[0024]如图1-图13所述，一种多级串联外转子开关磁阻电机，包括定子铁芯(丨)、激磁线圈(2)、转子铁芯(3)、机壳(4)、端盖(5)、轴承(6)、转轴⑵等。转子铁芯⑶固定在机壳⑷内，激磁线圈⑵放置在定子铁芯⑴的沟槽(11)中，转轴⑵安固在定子铁芯
(1)的中心孔(14)中，转子铁芯⑶的内孔(13)套在定子铁芯⑴的外园上，形成外转子结构形式；单一个定子铁芯(1)、转子铁芯(3)及线圈(2)便构成了一个《单元独立磁路闭合体》(图3),其磁路类似于螺旋管磁路系统或类似于变压器磁路系统。
[0025]将多个《单元独立磁路闭合体》(图3)进行有机地串联后，就构成了多级外转子开关磁阻电机。
[0026]串联是将《单元独立磁路闭合体》(图3)按轴向进行叠加连接，相临的两个《单元独立磁路闭合体》(图3)的单元定子(图4)或转子铁芯(图2)相互之间要错开一定角度(依极靴为基准)，角度转向要一致。可通过定子铁芯联接器(8)、转子铁芯联接器(9)将其关联起来。例如三级9极靴定、转子铁芯串联(图5、图6)为例，相临的两个定子铁芯及转子铁芯通过关联器(8) (9)使联在一起，并相互之间错开10度。各级的《单元独立磁路闭合体》(图3)的激磁线圈⑵是按序通、断电流，程序化控制开、关电源器件￠11213)及时间。
[0027]关于塑封式多级外转子开关磁阻电机，通过塑封体(12)上的关联机构(15)将《单元独立磁路闭合体》的塑封定子(图9)关联起来，从而成为塑封式多级外转子开关磁阻电机。
[0028]图5、图6、图7、图8、图10、图11是三级串联外转子开关磁阻电机及部件图例。
[0029]下面以9极靴的定、转子铁芯为例说明三级串联外转子开关磁阻电机运行原理:
[0030]三级串联外转子开关磁阻电机中的每一级《单元独立磁路闭合体》(图3)按轴向排列并结合在一起，相临的两个单元定子(图4)以及转子铁芯(图2)的极靴(1.1) (3.1)相互之间错开10度，角度转向要一致，如定子极靴(1-1)与极靴(1-2)错开10度，极靴(1-2)与极靴(1-3)错开10度；转子极靴(3-1)与极靴(3-2)错开10度，极靴(3-2)与极靴(3-3)错开10度。其《单元独立磁路闭合体》(图3)三级串联之间的相对位置关系如图12(4、图12(4、图12(0，当转子转到图12的位置状态时，6级的激磁线圈12断电(且直至再转到3的位置状态时才再接通电源)，3级的激磁线圈[1开通电源(且直至转到6的位置状态时才断开电源)，0级的激磁线圈[3仍然继续通电中(且只有转到6的位置状态时才断开电源)；也就是每一级《单元独立磁路闭合体》(图3)只有转到图12中的⑷位置状态时才开通电源、转到图12中的(幻位置状态时断开电源，在其它的位置状态中仍在通电或断电中。这样电机的转子铁芯上的极靴靠磁拉力的作用就会连续运转起来。通电顺序为山3通---11开通---1^2关断山3关断---1^1通---1^2开通山3开通---1^1关断---12
通；如此循环往复，此三级《单元独立磁路闭合体》(图3)中的激磁线圈按顺序轮流开通、关断电源，转子上的极靴(3.1)就会始终受到定子极靴(1.1)磁拉力的作用而转动起来，并可带动负载工作。
[0031]又如2级的、4级的、5级等多级外转子开关磁阻电机运行原理是一致的。不管是几级的开关磁阻电机，电机工作时，始终只有一级的激磁线圈不通电不工作，其它级中的激磁线圈都在通电工作状态中。
[0032]以上仅是说明多级外转子开关磁阻电机的工作过程及原理，在具体应用设计时还要考虑很多其它因素。
[0033]该发明多级外转子开关磁阻电机，是模块化生产，积木式拼装，使得输出功率、力矩、转速可以方便地进行选择。生产、制造方便简易，使得应用范围更广泛。
【权利要求】
1.一种多级(二级及以上)外转子开关磁阻电机，包括定子铁芯(I)、激磁线圈(2)、转子铁芯(3)、机壳(4)、端盖(5)、轴承(6)、转轴(7)、定子铁芯联接件(8)、转子铁芯联接件(9)等。转子铁芯(3)的内孔(13)套在定子铁芯(I)的外部，构成外转子形式；定子铁芯(I)的中心孔(14)设置有转轴(7)，轴上装设有轴承￠)，转子铁芯(3)固定放置在机壳(4)内，激磁线圈(2)放置在定子铁芯⑴内的沟槽(11)中。 本发明多级外转子开关磁阻电机的定子体是由《单元独立磁路闭合体》(图3)中的多个单元定子(图4)经串联而组成；转子体亦是由《单元独立磁路闭合体》(图3)中的多个转子铁芯(3)经串联而组成。其串联的定、转子铁芯个数依需要而定。例如图5、图6、图7、图8、图10、图11是三个《单元独立磁路闭合体》(图3)的单元定子、转子铁芯串联而构成的三级外转子开关磁阻电机及部件。
2.根据权利要求1所述的外转子开关磁阻电机，其特征在于:所述的《单元独立磁路闭合体》(图3)中，定子铁芯(I)是由硅钢片叠压而成的(亦可用其它磁性材料)。其上设有激磁线圈(2)并放置在定子铁芯中间部位的沟槽(11)内，定子铁芯(I)上的极靴(1.1)交错排列在沟槽(11)的两边(注:沟槽(11)两边的极靴(1.1)可互相错开任意角度，但错开二分之一个极靴距为最佳，所以直线、对齐排列是一种特例，即互相错开的角度为零时)；所述的转子铁芯(3)同样设有转子极靴(3.1)，且与定子极靴(1.1) 一一相对应，转子铁芯中间部位同样开设有沟槽(10)，与定子铁芯沟槽(11)相对应。
3.根据权利要求1、2所述的外转子开关磁阻电机，其特征在于:电机体积可大可小，依需求而设计，而且能实现大起动力矩或大力矩、高速、高效率、平滑无级调速运行。可以恒力矩运行、或可以恒功率运行、或可以恒转速运行。
4.根据权利要求1、2所述的多级外转子开关磁阻电机，其单元定子(图4)经塑封(12)而成为一个单元塑封定子(图9);经串联构成多级塑封式外转子开关磁阻电机(图10为三级塑封式外转子开关磁阻电机定、转子组合装配图例)。亦可以将单元定子(图4)、转子铁芯(3)分别同时塑封，经串联后构成多级塑封式开关磁阻电机。亦可将单元定子(图4)先进行串联再进行塑封，成为多级塑封式外转子开关磁阻电机的塑封定子。(转子铁芯(3)同样也可先进行串联后再进行塑封)，从而构成塑封式多级开关磁阻电机。 定子塑封或定、转子同时塑封是本发明的一种特例。
【文档编号】H02K16/00GK104362821SQ201410545514
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】王国仁, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:王国仁, 王淑琪