偏心齿式永磁游标电机的制作方法

本发明属于游标容错电机领域，涉及一种偏心齿式电机。

背景技术：

近年来，直接驱动技术受到越来越多的关注，成为当前电机领域的研究热点。传统直接驱动电机虽然可以减少机械损耗、噪声、提高效率以及可靠性，但是为了获得较大转矩，体积一般较大，在控制电路元器件的成本上也有所增加。

基于磁通调制原理的游标电机以其结构简单、运行可靠及高转矩密度等优点，为越来越多的科学研究人员所重视。游标电机可以实现低速大转矩输出，尤其适用于风力发电、轮船推进及电动汽车等需直接驱动的应用场合。传统游标电机虽然可以作为直接驱动电机，但其仍存在永磁体利用率低、输出转矩不大的缺点。

技术实现要素：

本发明为了解决传统游标电机输出转矩小、反电动势波形梯形化等问题，提出了一种偏心齿式永磁游标电机。

本发明所述偏心齿式永磁游标电机，包括机壳7、定子4、杯形转子6和输出轴3；机壳7为圆筒形结构，机壳7的两端分别通过左端盖1和右端盖2封堵，输出轴3贯穿两个端盖，左端盖1向机壳7内部围绕输出轴3延伸形成基座1-1，基座1-1与输出轴3之间留有气隙；定子4套固在基座1-1外部，杯形转子6的杯底6-1套固在输出轴3上，杯形转子6的杯体6-2设置于机壳7和定子4之间、且开口端朝向左端盖1，定子4和机壳7均与杯形转子6之间留有气隙，定子4、杯形转子6、机壳7和输出轴3同轴设置；

定子4包括环形的定子铁芯4-1，定子铁芯4-1的内环套固在基座1-1外部，定子铁芯4-1的外圆表面沿周向交替设置有n个第一调制杆4-2和n个第二调制杆4-3，第一调制杆4-2的顶端设置有一个调制齿4-4，第二调制杆4-3的顶端设置有两个调制齿4-4，3n个调制齿4-4位于同一圆周上且均布，所述调制齿4-4采用偏心齿。

优选地，杯体6-2的内圆表面沿圆周方向均布永磁体5，永磁体5与调制齿4-4之间留有气隙；n个第一调制杆4-2和n个第二调制杆4-3共同绕制五相电枢绕组。

优选地，相邻两块永磁体5的充磁方向相反。

优选地，永磁体5采用烧结钕铁硼磁体。

优选地，左端盖1、右端盖2与输出轴3之间均通过轴承实现转动连接。

优选地，第二调制杆4-3顶端的两个调制齿4-4以杆的径向中心轴线为中心对称设置。

优选地，调制齿4-4的偏心齿结构为中间气隙短，两边气隙长的结构。

优选地，杯形转子6由硅钢片叠压而成。

本发明的有益效果：本发明提出的偏心齿式永磁游标电机通过内定子磁通调制单元对定子绕组产生的高速磁场进行调制，与转子上的钕铁硼永磁磁极相配合进而完成低速大转矩输出，并拥有较好的正弦反电势和较大的稳定的输出转矩，并具备容错的性能。

内定子上所缠绕的绕组为单层整距绕组，结构简单，绕线方便且没有层间绝缘，定子槽利用率高。

本发明所提出的偏心式齿部结构，使得气隙长度沿周向不等，在电枢的两端最长，因此所对应的电枢齿中间部分气隙磁阻最短，两边最大，由于气隙磁阻最大，永磁体的磁动势大多消耗在气隙上，磁阻最小的地方经过的磁力线越多，磁阻最大的地方经过的磁力线就越少了，因此使得电枢中部所对应位置上的气隙径向磁密越大，两边对应的磁密越小，相较于传统永磁游标电机的反电动势更正弦化，转矩输出能力增加接近一半。本发明所提出的电机结构仅在定子部分发生改动，在不影响别的性能的情况下对电机的反电动势具有更好的优化效果并能提升进一半的转矩输出能力，在电动汽车等直接驱动应用场合中有极高的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明所述偏心齿式永磁游标电机的结构示意图；

图2是图1的a-a剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一、参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述偏心齿式永磁游标电机，包括机壳7、定子4、杯形转子6和输出轴3；机壳7为圆筒形结构，机壳7的两端分别通过左端盖1和右端盖2封堵，输出轴3贯穿两个端盖，左端盖1向机壳7内部围绕输出轴3延伸形成基座1-1，基座1-1与输出轴3之间留有气隙；定子4套固在基座1-1外部，杯形转子6的杯底6-1套固在输出轴3上，杯形转子6的杯体6-2设置于机壳7和定子4之间、且开口端朝向左端盖1，定子4和机壳7均与杯形转子6之间留有气隙，定子4、杯形转子6、机壳7和输出轴3同轴设置；

定子4包括环形的定子铁芯4-1，定子铁芯4-1的内环套固在基座1-1外部，定子铁芯4-1的外圆表面沿周向交替设置有n个第一调制杆4-2和n个第二调制杆4-3，第一调制杆4-2的顶端设置有一个调制齿4-4，第二调制杆4-3的顶端设置有两个调制齿4-4，3n个调制齿4-4位于同一圆周上且均布，所述调制齿4-4采用偏心齿。

杯体6-2的内圆表面沿圆周方向均布永磁体5，杯体6-2的内圆表面沿圆周开有等间距分布的槽位，所述槽位中嵌有永磁体5；永磁体5与调制齿4-4之间留有气隙；n个第一调制杆4-2和n个第二调制杆4-3共同绕制五相电枢绕组。五相绕组通五相对称电流，在内侧气隙中产生经调制齿4-2，4-3调制过后产生的多极旋转磁场，与杯形转子6上的永磁体5相互作用进而产生电磁转矩，实现低速大转矩输出。定子4上所缠绕的绕组为单层整距绕组，结构简单，绕线方便且没有层间绝缘，定子槽利用率高。

相邻两块永磁体5的充磁方向相反。

永磁体5采用烧结钕铁硼磁体。

左端盖1、右端盖2与输出轴3之间均通过轴承实现转动连接。

第二调制杆4-3顶端的两个调制齿4-4以杆的径向中心轴线为中心对称设置。

调制齿4-4的偏心齿结构为中间气隙短，两边气隙长的结构。

杯形转子6由硅钢片叠压而成。

本实施方式仅在现有电机的定子部分发生改动，在不影响别的性能的情况下对电机的反电动势具有更好的优化效果并能提升进一半的转矩输出能力。

本实施方式所采用的偏心齿式结构，使得气隙长度沿周向不等，在电枢的两端最长，因此所对应的电枢齿中间部分气隙磁阻最短，两边最大，由于气隙磁阻最大，永磁体的磁动势大多消耗在气隙上，磁阻最小的地方经过的磁力线越多，磁阻最大的地方经过的磁力线就越少了，因此使得电枢中部所对应位置上的气隙径向磁密越大，两边对应的磁密越小，相较于传统永磁游标电机的反电动势更正弦化，转矩输出能力增加接近一半。在电动汽车等直接驱动应用场合中有极高的实际应用价值。

技术特征：

技术总结
偏心齿式永磁游标电机，属于游标容错电机领域，本发明为解决传统游标电机输出转矩小、反电动势波形梯形化等问题。本发明方案：机壳为圆筒形结构，输出轴贯穿机壳两端，左端盖向机壳内部围绕输出轴延伸形成基座，基座与输出轴之间有气隙；定子套在基座外部，杯形转子杯底套固在输出轴上，杯形转子的杯体设置于机壳和定子之间、且开口端朝向左端盖，定子和机壳均与杯形转子之间有气隙；定子包括环形的定子铁芯，定子铁芯的内环套固在基座外部，定子铁芯的外圆表面沿周向交替设置有n个第一调制杆和n个第二调制杆，第一调制杆的顶端设置有一个调制齿，第二调制杆的顶端设置有两个调制齿，3n个调制齿位于同一圆周上且均布，所述调制齿采用偏心齿。

技术研发人员：谢颖;夏煜;张晓明;华邦杰
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2018.08.22
技术公布日：2018.12.04