一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，適用于低速、大轉(zhuǎn) 矩的應(yīng)用領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電、汽車或艦船的驅(qū)動等。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著電動汽車的興起，輪轂電機(jī)重新引起了人們的重視。電傳動系統(tǒng)采用 輪轂電機(jī)直接驅(qū)動，可降低車輛驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高系統(tǒng)的效率和可靠 性，降低制造成本。具體優(yōu)勢為：（1)動力控制由硬連接改為軟連接，實(shí)現(xiàn)各電動輪的無級變 速和各電動輪間的差速要求，省略了傳統(tǒng)汽車的機(jī)械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳 動軸、差速器等，使得驅(qū)動系統(tǒng)和整車結(jié)構(gòu)簡單、有效利用空間大、傳動效率提高。（2)可實(shí) 現(xiàn)對各輪的獨(dú)立控制，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。（3)容易實(shí)現(xiàn)各電動輪的電氣 制動、機(jī)電復(fù)合制動和制動能量回饋，節(jié)約能源。（4)底架結(jié)構(gòu)大為簡化。（5)對于4輪驅(qū)動系 統(tǒng)，若進(jìn)一步引入線控四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，可提高車輛轉(zhuǎn)向性能，有效減小轉(zhuǎn)向半徑，甚至實(shí)現(xiàn) 零轉(zhuǎn)向半徑。
[0003] 輪轂驅(qū)動方式可分為減速驅(qū)動和直接驅(qū)動兩大類。減速驅(qū)動由高速電機(jī)和減速齒 輪組成，具有較高的功率比和效率，體積小，重量輕，扭矩大、爬坡性能好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是難 以實(shí)現(xiàn)液態(tài)潤滑，齒輪磨損塊、壽命短、不易散熱、噪聲大。直接驅(qū)動多采用外轉(zhuǎn)子，直接將 轉(zhuǎn)子與輪輞鏈接，結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊，效率進(jìn)一步提高，響應(yīng)速度也變快。缺點(diǎn)是，電機(jī)效 率峰值區(qū)域小，承載大扭矩時需大電流，易損壞電池和永磁體?，F(xiàn)有的永磁體式游標(biāo)電機(jī)結(jié) 構(gòu)圖如圖1所示，其缺點(diǎn)為:在特定運(yùn)行環(huán)境下勵磁磁場不能變化，且容易造成失磁的等問 題。
[0004] 電傳動車輛對驅(qū)動電機(jī)的要求為具有較寬的調(diào)速范圍、體積小、重量輕，車輛在啟 動、加速或爬坡時需要電機(jī)提供很大的轉(zhuǎn)矩，而高速行駛時，電機(jī)則工作在低轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，且 有較強(qiáng)動態(tài)制動和能量回饋等特性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種不 靠永磁體實(shí)現(xiàn)游標(biāo)效應(yīng)以提供低速大轉(zhuǎn)矩的定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)。
[0006] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，包括：
[0007] 定子，其呈圓柱狀，在環(huán)體壁上沿周向開設(shè)有多個凹槽，各凹槽用于嵌放電樞繞組 和勵磁繞組，各凹槽之間的凸起部分形成定子齒；
[0008] 轉(zhuǎn)子，其呈圓環(huán)形，其環(huán)體周向間隔均勻設(shè)置有多個由導(dǎo)磁材料制成的調(diào)磁塊；
[0009] 所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，且兩者之間有間隙。
[0010] 按上述技術(shù)方案，所述定子的槽數(shù)為Ns，電樞繞組形成的磁場極對數(shù)為pa，勵磁繞 組形成極對數(shù)為p e，轉(zhuǎn)子的調(diào)磁塊數(shù)量記為Nr，所述定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)滿足：
[0011] |Ns+eNrl = lpa+epe|，其中，|Ns+eNrl 關(guān)Pa關(guān)pe關(guān)2pa關(guān)2pe，e = ±l。
[0012] 按上述技術(shù)方案，所述定子為一個，形成單定子結(jié)構(gòu)。
[0013] 按上述技術(shù)方案，所述定子為兩個，形成雙定子結(jié)構(gòu)，其分為直徑不同的內(nèi)定子和 外定子，兩者呈同軸內(nèi)外套裝，兩定子上的凹槽數(shù)相同，兩者的電樞繞組繞法相同且形成的 極對數(shù)相同，兩者的勵磁繞組的繞法也相同且形成的極對數(shù)相同，所述轉(zhuǎn)子同軸夾裝在內(nèi) 定子和外定子之間。
[0014] 按上述技術(shù)方案，所述內(nèi)定子齒與外定子齒相對設(shè)置或內(nèi)定子齒與外定子槽相對 設(shè)置。
[0015] 按上述技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)子調(diào)磁塊之間為空氣或者用非導(dǎo)磁材料澆鑄。
[0016] 按上述技術(shù)方案，在所述轉(zhuǎn)子調(diào)磁塊上設(shè)有螺栓孔，轉(zhuǎn)子通過螺栓孔與轉(zhuǎn)矩管相 連接。
[0017] 按上述技術(shù)方案，所述外定子通過螺栓固定在機(jī)座上，內(nèi)定子通過靜止軸或機(jī)械 臂與機(jī)座固定，所述轉(zhuǎn)子通過軸向螺栓與連接在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩管固定。
[0018] 按上述技術(shù)方案，所述勵磁繞組采用直流勵磁或交流勵磁。
[0019] 本實(shí)用新型所取得的有益效果為：1、本實(shí)用新型通過在定子槽中繞制電樞繞組和 勵磁繞組以及采用轉(zhuǎn)子調(diào)磁塊，從而不靠永磁體實(shí)現(xiàn)游標(biāo)效應(yīng)以提供低速大轉(zhuǎn)矩，解決現(xiàn) 有永磁游標(biāo)電機(jī)在特定運(yùn)行環(huán)境失磁的問題，提高了效率，節(jié)省了成本;2、在內(nèi)定子和外定 子上繞制勵磁繞組和電樞電阻，可以同時使用，也可以只用其中的一套，可以提高功率因 數(shù);3、轉(zhuǎn)子上采用均勻布置的由導(dǎo)磁材料制成的調(diào)磁塊，而沒有永磁體和繞組，能防止永磁 體的失磁，提高了效率，節(jié)省了材料。
【附圖說明】
[0020] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種永磁游標(biāo)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2中為本實(shí)用新型實(shí)施例的雙定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（內(nèi)定子齒與外 定子槽相對）；
[0022] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的雙定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（內(nèi)定子齒與外定 子齒相對）。
[0023]圖4a_4b為本實(shí)用新型實(shí)施例的定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本實(shí)用新型的技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一 步說明，以下實(shí)施例僅用于詳細(xì)解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定。
[0025] 如圖2、3所示，本實(shí)施例的定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)包括兩個定子和一個轉(zhuǎn)子，即外定 子、內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子，三者同軸套裝在一起，從外向內(nèi)分別為：圓柱狀外定子1、圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子2、 圓環(huán)狀內(nèi)定子5,其中，外定子1與轉(zhuǎn)子2之間、轉(zhuǎn)子2與內(nèi)定子5之間均設(shè)有間隙，形成氣隙。 在外定子1的內(nèi)壁周向間隔均勻設(shè)置有多個凹槽，在各個凹槽中嵌放電樞繞組3和勵磁繞組 4,各凹槽之間凸起的部分形成外定子齒;在內(nèi)定子5的環(huán)體外壁周向間隔均勻設(shè)置有多個 凹槽，在各個凹槽中嵌放電樞繞組5和勵磁繞組4,各凹槽之間凸起的部分形成內(nèi)定子齒。其 中外定子和內(nèi)定子具有相同的槽數(shù)，其中，內(nèi)定子齒和外定子槽相對設(shè)置或內(nèi)定子齒與外 定子齒相對設(shè)置，各凹槽中嵌放的電樞繞組3位于底層，勵磁繞組4位于頂層，反之也可。
[0026] 本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子2為調(diào)磁圈，在調(diào)磁圈的周向均勻設(shè)置有多個用硅鋼片疊成的調(diào) 磁塊，調(diào)磁塊之間為空氣或者用非導(dǎo)磁材料澆鑄，本實(shí)施例優(yōu)選調(diào)磁塊之間用環(huán)氧樹脂灌 注。
[0027] 本實(shí)施例的內(nèi)定子與外定子凹槽數(shù)(記為Ns)相同，兩者的電樞繞組3繞法相同且 形成磁場極對數(shù)相同（記極對數(shù)為p a)，勵磁繞組4的繞法相同且形成磁場極對數(shù)相同（記極 對數(shù)為pe)，轉(zhuǎn)子2的調(diào)磁塊數(shù)量記為N r，所述定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)滿足：
[0028] |Ns+eNrl = lpa+epe|，其中，|Ns+eNrl 關(guān)pa關(guān)pe關(guān)2pa關(guān)2ρθ，ε = ±1。
[0029] 例如：內(nèi)定子和外定子設(shè)有36個凹槽，兩定子中的電樞繞組繞制成6對極，勵磁繞 組繞制成4對極，轉(zhuǎn)子有34個調(diào)磁塊，滿足上述關(guān)系式。
[0030] 本實(shí)施例的磁路經(jīng)過外定子輒、外定子齒、調(diào)磁塊、內(nèi)定子齒、內(nèi)定子輒、內(nèi)定子 齒、調(diào)磁塊外定子齒、外定子輒閉合。
[0031] 本實(shí)施例的雙定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。圖4a、4b給出了兩種機(jī)械 結(jié)構(gòu)示意，本實(shí)用新型不限于這兩種機(jī)械結(jié)構(gòu)，其他類似結(jié)構(gòu)也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 圖4a為懸臂梁結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子2上設(shè)有螺栓孔，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)矩管通過軸向螺釘相連接，轉(zhuǎn)矩管為 懸臂梁形式，其固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸6上，外定子1固定設(shè)置在機(jī)座7上，內(nèi)定子4通過支撐架固定 設(shè)置在靜止軸5上。圖4b中的定子結(jié)構(gòu)與圖4a相同，不同之處在于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子的兩 端對稱設(shè)置有轉(zhuǎn)矩管，轉(zhuǎn)子2的兩端均通過軸向螺栓與轉(zhuǎn)矩管相連。
[0032] 本實(shí)用新型的定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)可以應(yīng)用于電動車/混合動力車輪轂系統(tǒng)的直 接驅(qū)動。
[0033]本實(shí)施例的定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，電樞繞組直接接電網(wǎng)，設(shè)頻率為ω a = 50Hz，勵 磁繞組接變頻器，通過改變頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。若勵磁電路頻率為ω e= 1000Hz，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為

如果使用直流勵磁：
[0034]上述介紹的是雙定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然本實(shí)用新型并不限于上述結(jié) 構(gòu)，也可以為單定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，即采用內(nèi)定子或外定子其中之一，在此就不一一累 述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，包括： 定子，其呈圓柱狀，在柱體壁上沿周向開設(shè)有多個凹槽，各凹槽用于嵌放電樞繞組和勵 磁繞組，各凹槽之間的凸起部分形成定子齒； 轉(zhuǎn)子，其呈圓環(huán)形，其環(huán)體周向間隔均勻設(shè)置有多個由導(dǎo)磁材料制成的調(diào)磁塊； 所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，且兩者之間設(shè)有間隙。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述定子的槽數(shù)為Ns， 電樞繞組形成的磁場極對數(shù)相同為p a，勵磁繞組形成磁場極對數(shù)為pe，轉(zhuǎn)子的調(diào)磁塊數(shù)量記 為Nr，其滿足以下關(guān)系式： Ns+εΝι· I = | Pa+epe I，其中，I Ns+eNr | 關(guān) Pa關(guān)Pe 關(guān)2pa關(guān)2pe, ε = ± 1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述定子為一個， 形成單定子結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述定子為兩個， 形成雙定子結(jié)構(gòu)，其分為直徑不同的內(nèi)定子和外定子，兩者呈同軸內(nèi)外套接，兩定子上的凹 槽數(shù)相同，兩者的電樞繞組繞法相同且形成磁場極對數(shù)相同，兩者的勵磁繞組的繞法也相 同且形成磁場極對數(shù)相同，所述轉(zhuǎn)子同軸夾裝在內(nèi)定子和外定子之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，內(nèi)定子齒與外定子齒 相對設(shè)置或內(nèi)定子齒與外定子槽相對設(shè)置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子調(diào)磁塊 之間為空氣或者用非導(dǎo)磁材料澆鑄。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子調(diào)磁 塊上設(shè)有螺栓孔，轉(zhuǎn)子通過螺栓孔與轉(zhuǎn)矩管相連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述外定子通過螺栓 固定在機(jī)座上，內(nèi)定子通過靜止軸或機(jī)械臂與機(jī)座固定，所述轉(zhuǎn)子通過軸向螺栓與連接在 電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩管固定。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，所述勵磁繞組采 用直流勵磁或交流勵磁。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種定子電勵磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于，包括：定子，其呈圓環(huán)狀，在環(huán)體壁上沿周向開設(shè)有多個凹槽，各凹槽用于嵌放電樞繞組和勵磁繞組，各凹槽之間的凸起部分形成定子齒；轉(zhuǎn)子，其呈圓環(huán)形，其環(huán)體周向間隔均勻設(shè)置有多個由導(dǎo)磁材料制成的調(diào)磁塊；所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，且兩者之間設(shè)有間隙。本實(shí)用新型通過在定子槽中嵌放電樞繞組和勵磁繞組以及采用轉(zhuǎn)子調(diào)磁塊，從而不靠永磁體實(shí)現(xiàn)游標(biāo)效應(yīng)來提供低速大轉(zhuǎn)矩，解決現(xiàn)有永磁游標(biāo)電機(jī)在特定運(yùn)行環(huán)境失磁的問題，提高了效率，節(jié)省了成本。
【IPC分類】H02K1/22, H02K1/16, H02K16/04
【公開號】CN205178681
【申請?zhí)枴緾N201520931028
【發(fā)明人】李建貴, 李余毅, 姚鳴
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月20日