四转子永磁开关磁阻电机的制作方法

本实用新型涉及一种四转子永磁开关磁阻电机。

背景技术：

目前已公布的申请号为CN200410092870.2，名称为斥吸式永磁(开关)磁阻电机，其定子是由导磁机壳和凸极电磁铁组成；转子是由导磁花轴和永磁体组成，永磁体安装在花轴的凸极上，与定子凸极电磁铁形成有效磁通气隙；转子通过轴承与定子侧盖板啮合，使定、转子相互间呈相对运动状，未通电时的电磁铁心成为永磁体磁路闭合路径而产生相吸力，通电时的定子电磁体磁场与转子永磁体磁场产生相斥力，两者形成同一方向的转矩合力，从而拖动转子运动；这样，按一定的顺序给定子电磁绕组通、断电，转子便能按一定的方向运转；该电机的缺点是：按图所示当定子位于两块永磁体凸极的中间时，如果定子产生一个N极磁场，该磁场对位于磁场两侧的N极永磁体会同时产生相斥力，而如果定子产生一个S极磁场，该磁场对位于磁场两侧的N极永磁体则会同时产生相吸力，因此该电机是无法工作的。

另外已公布的申请号为CN201010602154.X，名称为采用分布式绕组的永磁开关磁阻电机；它是由定子及套接于定子内部的转子，定子和转子均为环状凸极结构，定子内环表面设有均布的定子齿，转子外环表面设有均布的转子齿，相互套接的定子铁心与转子铁心之间留有空隙，永磁体嵌放在定子铁心轭部；定子采用分布式结构的三相电枢绕组，相邻定子齿槽体间只有一个绕组线圈，将每跨过两个定子槽的线圈连接起来成一相绕组，三相绕组之间互感相互耦合，工作时任意时刻总有两相绕组励磁通电；电枢绕组和永久磁体相互作用输出转矩大于电枢绕组单独励磁输出转矩；该电机只是在传统的开关磁阻电机磁轭处增加了两块永磁体，从而改变了磁场分布状况及控制模式，但因为绕组磁场没有得到全部利用，从而没有从根本上解决做功效率低下的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述电机的不足，提供一种四转子永磁开关磁阻电机，它是由转子、左定子、右定子、壳体和控制器组成；转子是由通过盘榖连接成一体，带有左内转子、左外转子、右内转子，右外转子、左内导磁套、左外导磁套、右内导磁套、右外导磁套、左内磁钢环、左外磁钢环、右内磁钢环、右外磁钢环组成；其中左内磁钢环、左外磁钢环、右内磁钢环、右外磁钢环上的磁钢S极与N极均为颠倒状布置；而左内导磁套、左外导磁套、右内导磁套、右外导磁套的作用是将左内转子、左外转子、右内转子，右外转子上的磁钢磁场串联在一起，通过左磁轭和右磁轭各自形成磁场环路；左定子是通过左磁轭处的左螺杆和左压板固定在左端盖上，并带有左内绕组、左外绕组、左内极齿、左外极齿的矽钢片组成；右定子是通过右磁轭处的右螺杆和右压板固定在右端盖上，并带有右内绕组、右外绕组、右内极齿、右外极齿的矽钢片组成；左定子和右定子上的矽钢片是由无取向矽钢片和有取向矽钢片两种叠加组成的，无取向矽钢片是一个整体，而有取向矽钢片则是由数块左内极齿和左外极齿以及右内极齿和右外极齿组成的；壳体是由左端盖、右端盖、外套组成；控制器是由安装在转子上的A齿盘和B齿盘，以及通过传感器支架安装在左端盖上的A 组传感器和B组传感器，及总控制模块和A组控制模块及B组控制模块，以及 A组功率模块和B组功率模块组成；其中A齿盘和B齿盘组合后会在齿的两个齿边处形成一个相互重叠的盲区，其作用是能同时对A组传感器和B组传感器进行阻挡，使其无信号输出；A组传感器或B组传感器只有在A齿盘或B齿盘对其无阻挡时才有信号输出；A组功率模块是由A齿盘和A组传感器通过A组控制模块控制的，B组功率模块是由B齿盘和B组传感器通过B组控制模块控制的，而输出功率的大小是由总控制模块控制的；A齿盘和B齿盘对A组传感器和B组传感器采用的是分组分段方法控制，即A组功率模块工作时，B组功率模块不工作，否则相反；而且A组功率模块工作时的电流与B组功率模块工作时的电流是相反的。

由于磁钢的引入，使定子各极齿的磁阻加大，因此无论磁钢与定子间是齿对齿还是齿对槽，其各绕组通电时的电感都较小，这也给绕组换流带来了方便，同时也不会出现功率模块IGBT在大电感状态下关断的情况，加之磁钢S极与N 极呈颠倒状布置；而且采用了磁钢极数多于定子极齿极数的设计，使极齿做功时形成了一场双功的效果，同时由于采用了四转子和双定子，比同等体积重量的电机其输出功率有很大的提高，特别适用于对体积重量功率比要求高的情况下使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例的结构示意图。

图2示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例A--A的剖视图。

图3示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例第一种工作状态，即极齿与磁钢中心线错开，且其左侧为S极磁场，右侧为N极磁场时，与A齿盘和B齿盘及A组传感器和B组传感器的关系示意图；也是为了便于识别将B齿盘和B组传感器及B组传感器缩小后的示意图。

图4示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例第二种工作状态，即极齿与磁钢的中心线重叠同时进入盲区时，A齿盘和B齿盘与A组传感器和B组传感器的关系示意图。

图5示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例第三种工作状态，即极齿与磁钢中心线再次错开，且其左侧为N极磁场，右侧为S极磁场时，与 A齿盘和B齿盘及A组传感器和B组传感器的关系示意图。

图6示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例某一相的控制原理图。

图7示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例A齿盘的示意图。

图8示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例B齿盘的示意图。

图9示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例A齿盘和B齿盘及A组传感器和B组传感器的关系，以及A齿盘与B齿盘组合后形成盲区的示意图。

图10示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例左定子和右定子的极齿与转子磁钢的关系示意图。

图11示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例左定子和右定子的无取向矽钢片示意图。

图12示出的是本实用新型四转子永磁开关磁阻电机实施例左定子和右定子的有取向矽钢片组合示意图。

图中：1、转子，2、左定子，3、右定子，4、左内转子，5、左内导磁套， 6、左内磁钢环，7、右内转子，8、右内导磁套，9、右内磁钢环，10、左螺杆， 11、左压板，12、右压板，13、右端盖，14、右轴承，15、右螺杆，16、右内绕组，17、右内极齿，18、右外绕组，19、右磁轭，20、右外极齿，21、右外磁钢环，22、右外导磁套，23、盘榖，24、右外转子，25、外套，26、左外转子， 27、左外磁钢环，28、左外导磁套，29、左外极齿，30、左磁轭，31、左外绕组，32、左内极齿，33、左内绕组，34、左端盖，35、左轴承，36、传感器支架，37、A组传感器，38、B组传感器，39、A齿盘，40、B齿盘，41、壳体， 42、盲区，43、控制器，44、总控制模块，45、A组控制模块，46、B组控制模块，47、A组功率模块，48、B组功率模块，49、无取向矽钢片，50、有取向矽钢片。

具体实施方式

四转子永磁开关磁阻电机是由转子1、左定子2、右定子3、壳体41和控制器43组成；转子1是由通过盘榖23连接成一体，带有左内转子4、左外转子 26、右内转子7，右外转子24、左内导磁套5、左外导磁套28、右内导磁套8、右外导磁套22、左内磁钢环6、左外磁钢环27、右内磁钢环9、右外磁钢环21 组成；其中左内磁钢环6、左外磁钢环27、右内磁钢环9、右外磁钢环21上磁钢其S极与N极如图10所示均为颠倒状布置；而左内导磁套5、左外导磁套28、右内导磁套8、右外导磁套22的作用是将左内转子4、左外转子26、右内转子 7，右外转子24上的磁钢磁场串联在一起，通过左磁轭30和右磁轭19分别形成磁场环路；左定子2是通过左磁轭30处的左螺杆10和左压板11固定在左端盖34上，并带有左内绕组33、左外绕组31、左内极齿32、左外极齿29的矽钢片组成；右定子3是通过右磁轭19处的右螺杆15和右压板12固定在右端盖13 上，并带有右内绕组16、右外绕组18、右内极齿17、右外极齿20的矽钢片组成；左定子2和右定子3上的矽钢片是由无取向矽钢片49和有取向矽钢片50 两种叠加组成的，无取向矽钢片49是由如图10所示的一个整体，而有取向矽钢片50则是由如图11所示，是由数块左内极齿32和左外极齿29和右内极齿 17和右外极齿20组成的，应用中采用N块无取向矽钢片49叠加N块有取向矽钢片50，然后再叠加N块无取向矽钢片49，以此类推；壳体41是由左端盖34、右端盖13、外套25组成；控制器43是由安装在转子1上的A齿盘39和B齿盘40，以及通过传感器支架36安装在左端盖34上的A组传感器37和B组传感器38，及总控制模块44和A组控制模块45及B组控制模块46，以及A组功率模块47和B组功率模块48组成；其中A齿盘39和B齿盘40组合后会在齿的两个齿边处形成一个相互重叠的盲区42，其作用是能同时对A组传感器37 和B组传感器38进行阻挡，使其无信号输出；A组传感器37或B组传感器38 只有在A齿盘39或B齿盘40对其无阻挡时才有信号输出；A组功率模块47 是由A齿盘39和A组传感器37通过A组控制模块45控制的，B组功率模块 48是由B齿盘40和B组传感器38通过B组控制模块46控制的；A齿盘39和 B齿盘40对A组传感器37和B组传感器38采用的是分组分段方法控制，即A 组功率模块47工作时，B组功率模块48不工作，否则相反；而且A组功率模块47工作时的电流与B组功率模块48工作时的电流相反。

工作中，当电机控制器43启动后，首先是通过位于转子1上的A齿盘39 和B齿盘40确定左内磁钢环6、左外磁钢环27、右内磁钢环9、右外磁钢环21 上每块磁钢的中心线，与左内极齿32、左外极齿29、右内极齿17、右外极齿 20中心线的位置关系；现取右内极齿17中的一相极齿为例，当电机设置为顺时针旋转时，右内极齿17有三种工作状态：第一种工作状态，如图3所示：当该相右内极齿17的中心线与右内转子7上的某块内N极磁钢的中心线是错开的，此时该相右内极齿17的中心线所对应的右内转子7上的磁钢，其左侧为内S极磁钢，右侧为内N极磁钢时，转子1上的A齿盘39此时没有对该右内极齿17 对应的A组传感器37产生阻挡，而此时B齿盘40对B组传感器38产生了阻挡，因此B组传感器38是没有做功信号输出的，只有A组传感器37才有做功信号输出，此时通电的右内绕组16在右内极齿17端部产生一个N极磁场，根据磁场异性相吸，同性相斥的工作原理，此时右内极齿17端部所产生N极磁场，会与右内转子7上的内S极磁钢产生一个相吸力偶，而与右内转子7上的内N 极磁钢则会产生一个相斥力偶，此时在右定子3的作用下，相吸力偶和相斥力偶会同时做功驱动转子1顺时针旋转。

第二种工作状态，如图4所示：随着转子1的旋转，当旋转到该相右内极齿17的中心线与右内转子7上的内S极磁钢的中心线重叠时，A齿盘39与B 齿盘40所组成盲区42对A组传感器37和B组传感器38都产生了阻挡，没有做功信号输出，此时A组功率模块47和B组功率模块48都没有功率输出。

第三种工作状态，如图5所示：随着转子1的旋转，当该相右内极齿17的中心线与右内转子7上的内S极磁钢的中心线再次错开后，此时该相右内极齿 17的中心线所对应的右内转子7上的磁钢左侧为N极右侧为S极时，此时B齿盘40没有阻挡B组传感器38，而A齿盘39对A组传感器37产生了阻挡，因此A组传感器37是没有做功信号输出的，只有B组传感器38才有做功信号输出，由于指令指挥输出的做功电流与A组功率模块47和A组传感器37指令指挥输出的做功电流是相反的，此时通电的右内绕组16在右内极齿17端部产生一个S极磁场，根据磁场异性相吸，同性相斥的工作原理，此时右内极齿17端部所产生S极磁场，会与右内转子7上的内N极磁钢产生一个相吸力偶，而与右内转子7上的内S极磁钢则会产生一个相斥力偶，此时在右定子3的作用下，相吸力偶和相斥力偶会同时做功驱动转子1顺时针旋转；据上所述，其余各相以此类推，不断的在总控制模块44的控制下做功一关闭--换流后再做功，周而复始，驱动转子1旋转。