專利名稱：永磁倍極開關(guān)磁阻電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)磁阻電動機技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及到內(nèi)置永磁磁極和永磁表 貼電勵磁混合磁極的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，開關(guān)磁阻電機系雙凸極磁阻電動機，定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼 片疊壓而成；其轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組聯(lián) 接起來，稱為“一相”，該電動機可設(shè)計成多種不同相數(shù)結(jié)構(gòu)，而且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)可為多種 不同的搭配。相數(shù)多，步距角小，有利于減少轉(zhuǎn)矩脈動，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開關(guān)器件多，成本 高，目前較多的是三相6/4結(jié)構(gòu)、四相8/6結(jié)構(gòu)和三相12/8結(jié)構(gòu)；因為在理論上有二相4/2、 但不能出產(chǎn)品，這是因為它們不能自起動，即使輔助起動也達不到運行轉(zhuǎn)矩。而大于三相 12/8的就是三相12/10、五相10/4、五相10/8、七相14/12……等組合，這些組合不但增加了 相數(shù)，也增加了控制成本，還增加了控制難度；而電機在換相過程中每相最多只有兩對磁極 進入做功狀態(tài)如三相12/8，尤其在12/8以下時，定轉(zhuǎn)子磁極都是一對磁極產(chǎn)生磁拉力；再 如四相8/4每相定子一對磁極做工，轉(zhuǎn)子也只有一對磁極做工，這樣就造成單邊磁拉力大、 噪聲振動大、磁能量轉(zhuǎn)換Ψ-i所包圍的面積減小，磁能面積減小的原因。開關(guān)磁阻電機在 實際應(yīng)用中，存在不能制造多相數(shù)多槽數(shù)的不足，而且繞組只有正向單方向?qū)щ?，且繞組通 過的是單方向電流，同時，還存在不能永磁的技術(shù)難題。本人已申請的實用新型專利，名稱為《永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機》，申請?zhí)?200920266279. 2，是兩種形式的“永磁開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機”該裝置是單段二相雙段四相 及單段三相雙段六相的《永磁倍極開關(guān)磁阻電動機發(fā)電機》，并具有高性能的永磁倍極開關(guān) 磁阻電動機，但轉(zhuǎn)子磁極為永磁磁極的表貼式方式，此專利技術(shù)的改進雖然突破了傳統(tǒng)的 開關(guān)磁阻電動機永磁的難題，增加了磁共能面積；但是，對永磁倍極開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)子 本身永磁磁極及永磁電勵磁的制造方式和性能還有待進一步拓展。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服已有技術(shù)存在的不足，經(jīng)設(shè)計改進提供一 種內(nèi)置永磁磁極和永磁表貼電勵磁混合磁極，具有高效能、高啟動轉(zhuǎn)矩、高功率密度特點的 永磁倍極開關(guān)磁阻電動機。本實用新型所采用的技術(shù)方案永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，包括電機外殼、電機 軸伸端、前軸承、前端蓋、固定螺桿、電機吊環(huán)、后端蓋、后軸承、電機風(fēng)扇、電子傳感器、電機 非軸伸端、風(fēng)罩、電機地腳固定螺孔、電機地腳；其電機外殼通過電機地腳固定螺孔置于電 機地腳上，電機外殼的中部設(shè)有電機吊環(huán)，電機前端蓋和后端蓋分別設(shè)置在電機軸伸端的 兩端，并通過固定螺桿與電機外殼連接，電機后端蓋的外端設(shè)有風(fēng)罩，風(fēng)罩內(nèi)設(shè)置有電機風(fēng) 扇，電機風(fēng)扇與后端蓋之間設(shè)有電子傳感器，前端蓋與后端蓋分別通過前軸承、后軸承與電 機軸伸端連接；進一步包括電動機由雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組成；定子鐵芯包括第一段定子鐵芯和第二段定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子鐵芯和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯；其特征在 于定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相雙段四相或單段三相雙段六相構(gòu)成，且每種雙段定子、轉(zhuǎn) 子鐵芯長度和直徑相等；第一段定子鐵芯包括第一段定子電樞磁軛、第一段定子磁極和第 一段定子磁極繞組，在第一段定子磁極上裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組，每 套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一 段轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極分磁孔、第 一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體、第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽、第一段轉(zhuǎn)子隔磁橋、第一 段轉(zhuǎn)子磁軛及其第一段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔所述第二段定子鐵芯由第二段定子電樞磁軛、第二段定子磁極和第二段定子磁極 繞組組成；第二段定子磁極上分別裝有兩套集中或分層的第二段定子磁極繞組，每套繞組 相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第二段 轉(zhuǎn)子鐵芯由第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極、第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極分磁孔、第二段 轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體、第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽、第二段轉(zhuǎn)子隔磁橋、第二段轉(zhuǎn) 子磁軛和第二段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔組成。所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯由第一段轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子永磁表貼電 勵磁磁極、第一段轉(zhuǎn)子電勵磁繞組、第一段轉(zhuǎn)子磁軛和第一段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔組成；所述第 二段轉(zhuǎn)子鐵芯由第二段轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁磁極、第二段轉(zhuǎn)子永磁表貼電勵磁磁極、第二 段轉(zhuǎn)子電勵磁繞組、第二段轉(zhuǎn)子磁軛、第二段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔組成；并在非軸伸端處增加了 單段三相轉(zhuǎn)子電勵磁繞組正電源V+供電碳刷、電勵磁繞組負(fù)電源V-供電碳刷、電勵磁繞組 供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、電勵磁繞組供電V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕緣套、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金屬 套、帶絕緣套的碳刷架固定螺桿、碳刷架固定支承法蘭盤；單段只適應(yīng)于三相，雙段適應(yīng)于 四相；在雙段四相或六相時增加了第二段電勵磁繞組供電V+供電碳刷、第二段電勵磁繞組 供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、負(fù)電源勵磁和第一段共用電勵磁繞組負(fù)電源V-供電碳刷，電勵磁繞組供 電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)為兩段共用。所述兩段定子轉(zhuǎn)子對齊方式有兩種對齊方式第一種對齊方式第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極與第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極 對齊，第一段定子磁極與第二段定子磁極互差1/2定子極距角；第二種對齊方式第一段定子磁極與第二段定子磁極對齊，第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向 永磁磁極與第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極互差1/2轉(zhuǎn)子極距角。所述單段二相或雙段四相電動機的定子磁極數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的 磁極數(shù)為偶數(shù)組合，即 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20……
Ns/Nr的組合。所述單段三相或雙段六相電動機的定子磁極數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的 磁極數(shù)為偶數(shù)組合，即 6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、36/12、42/14……Ns/Nr 的組合。所述電樞驅(qū)動方式分為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式，內(nèi)電樞外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方 式，內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子機械驅(qū)動方式。所述定子外殼為單段一外殼一定子一轉(zhuǎn)子，雙段一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn) 子或雙段二外殼并且一外殼一定子，二殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子。所述兩段轉(zhuǎn)子共用一個電機軸伸端；二殼二定子連接為一體或是二殼二定子安裝在一個整體機座上。所述定子鐵芯按磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片組裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果是1、本實用新型中采用內(nèi)置永磁磁極和永磁表貼電勵磁混合磁極，將永磁磁體置于 永磁倍極開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)并使永磁體徑向充磁所產(chǎn)生的磁場依N、S、N、S排列，使 永磁體在永磁倍極開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子硅鋼片轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)部，加強了永磁倍極開關(guān)磁阻電機 永磁轉(zhuǎn)子磁極的機械強度，又保護了永磁體在永磁倍極開關(guān)磁阻電機高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的風(fēng) 磨損耗和環(huán)境腐蝕。永磁表貼電勵磁磁極在永磁倍極開關(guān)磁阻電機剛啟動及電極空載運行 即可滿足永磁倍極開關(guān)磁阻電機運行的技術(shù)條件，在永磁倍極開關(guān)磁阻電機負(fù)載時電勵磁 繞組供電使永磁表貼磁場與電勵磁磁場合成一個穩(wěn)定的恒功率的轉(zhuǎn)子磁場和定子旋轉(zhuǎn)磁 場同步的旋轉(zhuǎn)磁場。其永磁倍極開關(guān)磁阻電動機本身性能和控制性更超越變頻器控制的交 流異步電動機，可以替代很多中小型交直流調(diào)速電動機。2、由于本實用新型在三相單段時定子磁極數(shù)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的3倍、二相單段時定 子磁極數(shù)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)組合，因此，本實用新型突破了傳 統(tǒng)開關(guān)磁阻電機不能制造多相數(shù)多槽數(shù)的難題，可制造為三相單段6/2、12/4、18/6、24/8、
30/10、36/12、42/14、48/16......或二 相單段 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、
32/16,36/18,40/20……Ns/Nr等電機。無論在單段三相、單段二相、定子每相通電的繞組 磁極數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等，所以在定子每相通電時定子做功磁極對應(yīng)轉(zhuǎn)子的所有磁極都能 產(chǎn)生磁拉力做功，尤其是改變了現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機繞組只有正向單方向?qū)щ?，繞組單方向 電流流過的弊端。3、由于本實用新型的永磁轉(zhuǎn)子磁極或電勵磁轉(zhuǎn)子磁極，其極性是固定不變的，而 定子繞組則依轉(zhuǎn)子磁極極性改變定子繞組電流方向，從而改變了定子磁極極性，也就是說 依轉(zhuǎn)子磁極極性改變對應(yīng)定子磁極繞組的電流方向，既可產(chǎn)生正向電流、也可產(chǎn)生反向電 流，這就使控制電路不但要控制定子繞組換相，而且還要根據(jù)定轉(zhuǎn)子磁極相對位置轉(zhuǎn)子磁 極極性改變定子繞組的換流方向，從而改變定子磁極的極性，并使一段定轉(zhuǎn)子異極性產(chǎn)生 同步拉力磁場，并使另一段異極性同步拉力過程完成后還要產(chǎn)生同極性的同步推力磁場， 但這種方式只適用于四相雙段方式，六相定轉(zhuǎn)子雙段方式；這樣在控制開關(guān)周期中的正向 負(fù)向都可以導(dǎo)通，使定子電樞繞組其在一個極距范圍內(nèi)，有兩個區(qū)域都可以利用，使其兩個 區(qū)域內(nèi)都可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)距，因此大大提高了電動機的功率密度。4、由于本實用新型的每相繞組可根椐驅(qū)動電壓既可采用一路串聯(lián)或兩路串聯(lián)，也 可采用一路并聯(lián)或多路并聯(lián)，因此，本實用新型的繞組接線可以根椐電機驅(qū)動電壓來決定 串、并聯(lián)的路數(shù)。5、由于本實用新型采用了定子磁極是轉(zhuǎn)子磁極倍極的關(guān)系，使得轉(zhuǎn)子磁極在定子 任意一相通電過程中轉(zhuǎn)子所有的磁極都在做功，因為定子每相通電的磁極數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù) 相等，因此增加了磁共能面積和功率效能，并使單邊磁拉力減到最小，電機振動和噪聲也減 到最小。6、在本實用新型中電子傳感器信號取自轉(zhuǎn)子的極距角；電樞的控制方法既可采用 電子驅(qū)動方式，也可采用機械式驅(qū)動裝置，因此可以適應(yīng)不同的機電一體化的需要。7、經(jīng)過實際運轉(zhuǎn)測試，本實用新型調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、噪聲小、振動小、啟動力距大，運行轉(zhuǎn)距大于現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機，在發(fā)電狀態(tài)發(fā)電效率高于現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電 機的發(fā)電效率。8、本實用新型突破了開關(guān)磁阻電機不能永磁的世界性技術(shù)難題，使開關(guān)磁阻電機 如直流電機一樣調(diào)速、由機械拖動便可逆發(fā)電，從而增大了電機制造功率，擴大了應(yīng)用范圍。
圖1是單段三相雙段六相12/4內(nèi)置徑向永磁磁極原理圖圖Ia是電機的第一段原理圖圖Ib是電機的第二段原理圖圖2是單段二相雙段四相12/6內(nèi)置徑向永磁磁極原理圖圖2a是電機的第一段原理圖圖2b是電機的第二段原理圖圖3是三相12/4永磁表貼電勵磁混合磁極原理圖圖3a是電機的第一段原理圖圖3b是電機的第二段原理圖圖4是大中型時定子鐵芯制造多段的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖4a是定子鐵芯制造多段的結(jié)構(gòu)連接示意圖圖4b是定子鐵芯分段搭接部分燕尾槽放大示意圖圖5是三相內(nèi)置徑向永磁倍極單段的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖6是二相或三相內(nèi)置徑向永磁倍極定轉(zhuǎn)子雙段整體結(jié)構(gòu)示意圖圖7是三相永磁表貼電勵磁磁極倍極單段帶勵磁滑環(huán)的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖8是二相或三相永磁表貼電勵磁混合磁極倍極定轉(zhuǎn)子雙段的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖1、圖2中，301-電機外殼、302-第一段定子電樞磁軛、303-第一段定子磁極繞 組、304-第一段定子磁極、305-第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極、306-第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向 永磁磁極分磁孔、307-第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體、308-第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔 磁槽、309-第一段轉(zhuǎn)子隔磁磁橋(兩隔磁槽間隔寬度)、310_第一段轉(zhuǎn)子磁軛、311-第一段 轉(zhuǎn)子帶鍵槽的軸孔、312-第二段定子電樞磁軛、313-第二段定子磁極繞組、314-第二段定 子磁極、315-第二段內(nèi)置徑向永磁轉(zhuǎn)子磁極、316-第二段內(nèi)置徑向永磁轉(zhuǎn)子磁極分磁孔、 317-第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體、318-第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽、319-第二段 轉(zhuǎn)子隔磁磁橋(兩隔磁槽間隔寬度)、320_第二段轉(zhuǎn)子磁軛、321-第二段轉(zhuǎn)子帶鍵槽的軸 孔。圖3中，322-第一段轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁磁極、323-第一段轉(zhuǎn)子混合磁極表貼式 永磁磁極、324-第一段轉(zhuǎn)子混合磁極的電勵磁磁極繞組、325-第二段轉(zhuǎn)子混合磁極的電勵 磁磁極、326-第二段轉(zhuǎn)子混合磁極的表貼式永磁磁極、327-第二段轉(zhuǎn)子混合磁極的電勵磁 磁極繞組。圖4中，328-定子分段鐵芯磁軛搭接燕尾槽凸極、329-定子分段鐵芯磁軛搭接燕 尾槽凹極、圖5、圖6、圖7、圖8中，330-電機軸伸端、331-前軸承、332-前端蓋、333-固定螺桿、334-電機吊環(huán)、335-第一段定子鐵芯、336-第一段轉(zhuǎn)子鐵芯、337-第二段定子鐵芯、 338-第二段轉(zhuǎn)子鐵芯、339-后端蓋、340-后軸承、341-電機風(fēng)扇、342-電子傳感器、343-電 機非軸伸端、344-風(fēng)罩、345-電機地腳固定螺孔、346-電機地腳、347-第一段電機電勵磁繞 組供電V+碳刷、348-電機電勵磁繞組供電V-碳刷(兩段共用)、349-第二段電機電勵磁繞 組供電V+碳刷、350-第一段電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、351-電機電勵磁繞組供電 V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)(兩段共用)、352_第二段電機電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)、353-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總 成絕緣套、354-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金屬套、355-帶絕緣套的碳刷架固定螺桿、356-勵磁碳刷架 支承法蘭盤。圖1、圖2、圖3中的A、B、C、D-電樞繞組各相的首端，W、X、Y、Z_電樞繞組各相的尾 端，S-永磁磁極或電勵磁磁極的S極，N-永磁磁極或電勵磁磁極的N極；繞組中的數(shù)101 106…，201 206···，第一位數(shù)字對應(yīng)于電機段數(shù)，中間0表示分隔號，第三位數(shù)字表示繞組 個數(shù)。電勵磁磁極的mi、ISl中的第一位數(shù)字表示第一段，N表示N極，S表示S極，第三位 數(shù)字表示同極性磁極的個數(shù)；mi為第一段的第一個N極、1N2為第一段的第二個N極，ISl 為第一段的第一個S極，1S2為第一段的第二個S極；2m為第二段的第一個N極、2N2為第 二段的第二個N極，2S1為第二段的第一個S極，2S2為第二段的第二個S極；電勵磁磁極繞組中的第一位用字母N表示N極繞組，S表示S極繞組，第一位用數(shù) 字1表示第一段，第二位用數(shù)字2表示第二段，第三位用數(shù)字表示繞組個數(shù)，同時用奇數(shù)表 示勵磁繞組的首端，偶數(shù)表示勵磁繞組的尾端；如mi表示電勵磁磁極的Ν極第一段第一勵 磁繞組的首端，N12表示第一段第一勵磁繞組的尾端，N21表示電勵磁磁極的N極第二段第 一勵磁繞組的首端，N22表示第二段第一勵磁繞組的尾端；Ns定子磁極，Nr轉(zhuǎn)子磁極。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述參照圖1、圖5，圖中一種永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，轉(zhuǎn)子磁極是內(nèi)置徑向永磁磁 極，其電機外殼301通過電機地腳固定螺孔345置于電機地腳346上，電機外殼301的中部 設(shè)有電機吊環(huán)334，電機前端蓋332和后端蓋339分別設(shè)置在電機軸伸端330的兩端，并通 過固定螺桿333與電機外殼301連接，電機后端蓋339的外端設(shè)有風(fēng)罩344，風(fēng)罩344內(nèi)設(shè) 置有電機風(fēng)扇341，電機風(fēng)扇341與后端蓋339之間設(shè)有電子傳感器342，電子傳感器342 可外置也可內(nèi)置，前端蓋332與后端蓋339分別通過前軸承331、后軸承340與電機軸伸端 330相連接；該電動機的電機軸伸端330、電機非軸伸端343及內(nèi)置于電機外殼301均由硅 鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組成(如圖la、圖5所示)；定轉(zhuǎn)子鐵心均由單段三 相組成，定子鐵芯335包括定子電樞磁軛302、定子磁極繞組303和定子磁極304 ；每套繞 組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；轉(zhuǎn)子鐵芯 336包括第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極305、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極分磁孔306、轉(zhuǎn)子內(nèi)置 徑向永磁體307、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽308、轉(zhuǎn)子隔磁橋309 (兩隔磁槽間隔寬度)、 轉(zhuǎn)子磁軛310、轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔311 (如圖Ia所示)。當(dāng)采用單段三相或雙段六相時，單段定子磁極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的 磁極數(shù)為偶數(shù)組合，即6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、36/12、42/14……Ns/Nr的組合。此時， 既可制造為單段(單段一臺)，又可以制造為三相雙段(雙段合成一臺)經(jīng)試驗在單段狀態(tài)時啟動力矩大，運行轉(zhuǎn)矩也大，過載能力強；而在雙段時啟動力矩更大，運行轉(zhuǎn)矩更大，過載 能力強，發(fā)電效能更突出(如圖1所示)。參照圖1、圖2、圖6，圖中四相或六相雙段永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，轉(zhuǎn)子磁極是 內(nèi)置徑向永磁磁極，定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相組成雙段四相或單段三相雙段六相組成， 且定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；第一段定子鐵芯335、第一段定子電樞磁軛302、第一段 定子磁極304和第一段定子磁極繞組303 ；第一段定子磁極304上裝有兩套集中或分層的 第一段定子磁極繞組303，每套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反 向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵芯336包括轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極305、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑 向永磁磁極分磁孔306、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體307、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽308、轉(zhuǎn)子 隔磁橋309 (兩隔磁槽間隔寬度)、轉(zhuǎn)子磁軛310、轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔311組成。第二段定子鐵 芯337包括第二段定子電樞磁軛312、第二段定子磁極314和第二段定子磁極繞組313 ；第 二段定子磁極314上裝有兩套集中或分層的第二段定子磁極繞組313，每套繞組相同相位 磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯 338包括轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極315、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極分磁孔316、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永 磁體317、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽318、轉(zhuǎn)子隔磁橋309、319 (兩隔磁槽間隔寬度)、轉(zhuǎn) 子磁軛320、轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔311、321組成(如圖1、圖2、圖6所示)。當(dāng)采用單段二相或雙段四相時，定子磁極數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的2倍，且單段定轉(zhuǎn)子 的極數(shù)為偶數(shù)組合，即 4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20…… Ns/Nr的組合。此時磁共能面積更大，運行效益更好；而在雙段時啟動力矩大，運行轉(zhuǎn)矩大 于普通電機，過載能力強，發(fā)電效能更突出(如圖2所示)。本實用新型的轉(zhuǎn)子分磁孔306、316是根據(jù)轉(zhuǎn)子內(nèi)置永磁體的面積形狀和定子磁 極產(chǎn)生的牽引力等來確定孔的形狀和大小，其計算是一個復(fù)雜的過程；轉(zhuǎn)子隔磁槽308、 318是根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁磁極漏磁磁場的大小與兩段轉(zhuǎn)子通過電機軸所產(chǎn)生的磁場對定子磁極 的影響及轉(zhuǎn)子鐵芯的機械強度來確定隔磁孔的大小與隔磁磁橋309、319的寬度(如圖1、圖 2所示)。參照圖3、圖7、圖8，圖中單段三相永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，轉(zhuǎn)子磁極是永磁表 貼磁極電勵磁混合式的磁極；其中定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段三相組成，定子鐵芯335包括定 子電樞磁軛302、定子磁極繞組303和定子磁極304，定子磁極304上裝有集中或分層的定 子磁極繞組303，每套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或 并聯(lián)構(gòu)成一相；轉(zhuǎn)子鐵芯336包括轉(zhuǎn)子混合磁極表貼式永磁磁極323、轉(zhuǎn)子混合磁極電勵 磁磁極322、轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁繞組324、轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽308、轉(zhuǎn)子隔磁橋 309、轉(zhuǎn)子磁軛310、轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔311 ；并在非軸伸端343處增加了單段三相轉(zhuǎn)子電勵磁 繞組正電源V+供電碳刷347、單段三相轉(zhuǎn)子電勵磁繞組負(fù)電源V-供電碳刷348、單段電機 電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)350、電機電勵磁繞組供電V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)351、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕 緣套353、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金屬套354、帶絕緣套的碳刷架固定螺桿355、碳刷架固定支承法蘭 盤356組成(如圖3a、圖7所示)。單段只適應(yīng)于三相，雙段適應(yīng)于四相；在雙段四相或六 相時增加了第二段電機電勵磁繞組供電V+供電碳刷349、第二段電機電勵磁繞組供電V+旋 轉(zhuǎn)滑環(huán)352、負(fù)電源勵磁和第一段共用電勵磁繞組負(fù)電源V-供電碳刷348，電勵磁繞組供電 V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)351為兩段共用(如圖8所示)。
9[0055]混合磁極四相或六相雙段永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，轉(zhuǎn)子磁極是永磁表貼磁極電 勵磁混合式的磁極，電機非軸伸端343在電機內(nèi)部連接有第一段電機電勵磁繞組供電V+旋 轉(zhuǎn)滑環(huán)347、第二段電機電勵磁繞組供電V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)348、第一段第二段共用供電滑環(huán)348、 旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕緣套353、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金屬套354、電機后端蓋339連接有帶絕緣套的碳 刷架固定螺桿355、勵磁碳刷架支承法蘭盤356、第一段轉(zhuǎn)子勵磁正電源V+供電碳刷347、第 一段第二段共用負(fù)電源V-供電碳刷348，第一段正電源V+供電碳刷347、第二段正電源V+ 供電碳刷349、第一段第二段共用負(fù)電源V-供電碳刷348。所述兩段定子轉(zhuǎn)子對齊方式有兩種對齊方式本實用新型的雙段結(jié)構(gòu)既可以第一段轉(zhuǎn)子永磁磁極305或永磁表貼電勵磁混合 磁極323與第二段轉(zhuǎn)子徑向永磁磁極315或永磁表貼電勵磁混合磁極326對齊，第一段定 子磁極304與第二段定子磁極314互差1/2定子極距角。也可以第一段定子磁極304與第 二段定子磁極314對齊，第一段轉(zhuǎn)子磁極305 (323)與第二段轉(zhuǎn)子磁極315 (326)互差1/2 轉(zhuǎn)子極距角。本實用新型的永磁倍極開關(guān)磁阻的電樞可分為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、也可 內(nèi)電樞式外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式、內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子可適用于機械驅(qū)動方式。同時，本實用新型的定子外殼，當(dāng)單段時，可制造為一外殼一定子一轉(zhuǎn)子；當(dāng)雙段 時，可制造為一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子或二外殼并且一外殼一定子、兩殼兩定子 “"軸·~ 轉(zhuǎn)子ο當(dāng)本實用新型為大中型時，可采用兩段轉(zhuǎn)子共用一個電機軸伸端328，定子外殼分 為兩個，每殼一定子，且兩定子連接于一體，或兩定子安裝于一個機座上的方式來制造。參照圖4，圖中本實用新型可將定子鐵芯按磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片，并交 叉疊壓組裝，使定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凸極329與定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凹 極328相匹配。
權(quán)利要求永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，包括電機外殼(301)，電機軸伸端(330)，前軸承(331)，前端蓋(332)，固定螺桿(333)，電機吊環(huán)(334)，后端蓋(339)，后軸承(340)，電機風(fēng)扇(341)，電子傳感器(342)，電機非軸伸端(343)，風(fēng)罩(344)，電機地腳固定螺孔(345)，電機地腳(346)；其電機外殼(301)通過電機地腳固定螺孔(345)置于電機地腳(346)上，電機外殼(301)的中部設(shè)有電機吊環(huán)(334)，電機前端蓋(332)和后端蓋(339)分別設(shè)置在電機軸伸端(330)的兩端，并通過固定螺桿(333)與電機外殼(301)連接，電機后端蓋(339)的外端設(shè)有風(fēng)罩(344)，風(fēng)罩(344)內(nèi)設(shè)置有電機風(fēng)扇(341)，電機風(fēng)扇(341)與后端蓋(339)之間設(shè)有電子傳感器(342)，前端蓋(332)與后端蓋(339)分別通過前軸承(331)、后軸承(340)與電機軸伸端(330)連接；進一步包括電動機由雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組成；定子鐵芯包括第一段定子鐵芯(335)和第二段定子鐵芯(337)，轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(336)和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(338)；其特征在于定子、轉(zhuǎn)子鐵芯均由單段二相雙段四相或單段三相雙段六相構(gòu)成，且每種雙段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；第一段定子鐵芯(335)包括第一段定子電樞磁軛(302)、第一段定子磁極繞組(303)和第一段定子磁極(304)，在第一段定子磁極(304)上裝有兩套集中或分層的第一段定子磁極繞組(303)，每套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(336)包括第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極(305)、第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極分磁孔(306)、第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體(307)、第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔磁槽(308)、第一段轉(zhuǎn)子隔磁橋(309)、第一段轉(zhuǎn)子磁軛(310)、第一段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔(311)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述第二段定子鐵芯(337)由第二段定子電樞磁軛(312)、第二段定子磁極(314)和第二段定子磁極繞組(313) 組成，在第二段定子磁極(314)上分別裝有兩套集中或分層的第二段定子磁極繞組(313)， 每套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相；所 述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(338)由第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極(315)、第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永 磁磁極分磁孔(316)、第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁體(317)、第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極隔 磁槽(318)、第二段轉(zhuǎn)子隔磁橋(319)、第二段轉(zhuǎn)子磁軛(320)和第二段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔 (321)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯 (336)由第一段轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁磁極(322)、第一段轉(zhuǎn)子永磁表貼電勵磁磁極(323)、 第一段轉(zhuǎn)子電勵磁繞組(324)、第一段轉(zhuǎn)子磁軛(310)和第一段轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔(311)組 成；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(338)由第二段轉(zhuǎn)子混合磁極電勵磁磁極(325)、第二段轉(zhuǎn)子永 磁表貼電勵磁磁極(326)、第二段轉(zhuǎn)子電勵磁繞組(327)、第二段轉(zhuǎn)子磁軛(320)、第二段轉(zhuǎn) 子帶鍵槽軸孔(321)組成；并在非軸伸端(343)處增加了單段三相轉(zhuǎn)子電勵磁繞組正電源 V+供電碳刷(347)、電勵磁繞組負(fù)電源V-供電碳刷(348)、電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán) (350)、電勵磁繞組供電V-旋轉(zhuǎn)滑環(huán)(351)、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成絕緣套(353)、旋轉(zhuǎn)滑環(huán)總成金 屬套(354)、帶絕緣套的碳刷架固定螺桿(355)、碳刷架固定支承法蘭盤(356)；單段只適應(yīng) 于三相，雙段適應(yīng)于四相；在雙段四相或六相時增加了第二段電勵磁繞組供電V+供電碳刷 (349)、第二段電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)(352)、負(fù)電源勵磁和第一段共用電勵磁繞組供 電V-碳刷(348)，電勵磁繞組供電V+旋轉(zhuǎn)滑環(huán)(350)為兩段共用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極(305)與第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極(315)對齊，第一段定子磁極(304) 與第二段定子磁極(314)互差1/2定子極距角；或者第一段定子磁極(304)與第二段定 子磁極(314)對齊，第一段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極(305)與第二段轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極 (315)互差1/2轉(zhuǎn)子極距角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述單段二相或雙 段四相電動機的定子磁極數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)組合，即4/2、 8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20......Ns/Nr 的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述單段三相 或雙段六相電動機的定子磁極數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的3倍，且定轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為偶數(shù)組合，即 6/2、12/4、18/6、24/8、30/10、36/12、42/14......Ns/Nr 的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述電樞驅(qū)動方式分 為外電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式，內(nèi)電樞外轉(zhuǎn)子電子驅(qū)動方式，內(nèi)電樞內(nèi)轉(zhuǎn)子機械驅(qū)動方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述定子外殼為單段 一外殼一定子一轉(zhuǎn)子，雙段一外殼并且每殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子或雙段二外殼并且一外殼一 定子，二殼二定子一軸二轉(zhuǎn)子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述兩段轉(zhuǎn)子共用一 個電機軸伸端；二殼二定子連接為一體或是二殼二定子安裝在一個整體機座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁倍極開關(guān)磁阻電動機，其特征在于所述定子鐵芯按磁 極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片組裝。
專利摘要永磁倍極開關(guān)磁阻電動機包括電機外殼、電機軸伸端、電機非軸伸端等均由硅鋼片疊壓成雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組成；其定子鐵芯包括第一段定子鐵芯和第二段定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子鐵芯和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯；定子轉(zhuǎn)子鐵芯由單段二相雙段四相或單段三相雙段六相構(gòu)成，雙段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；第一段定子鐵芯包括第一段定子電樞磁軛、磁極和磁極繞組，在定子磁極上裝有兩套集中或分層的定子磁極繞組，每套繞組相同相位磁極上的電樞繞組依定子磁極極性正向或反向串或并聯(lián)構(gòu)成一相；第一段轉(zhuǎn)子鐵芯包括轉(zhuǎn)子內(nèi)置徑向永磁磁極、磁極分磁孔、永磁體、磁極隔磁槽、磁軛、轉(zhuǎn)子隔磁橋及轉(zhuǎn)子帶鍵槽軸孔；具有節(jié)能高效高速，調(diào)速范圍大的特點。
文檔編號H02K29/03GK201766480SQ20102053017
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者張世清, 張紅梅 申請人:張世清