一種軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種軸向磁通雙凸極永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)90年代，著名電機(jī)專家T.A.Lipo等人在對開關(guān)磁阻電機(jī)深入研究的基礎(chǔ)上提出了雙凸極電機(jī)。雙凸極電機(jī)繼承了開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)，只是在定子上(或轉(zhuǎn)子上)增加一套簡單的勵磁裝置，如永磁體。雖然只是附加了永磁磁場，但是卻產(chǎn)生了本質(zhì)的變化，使得永磁式雙凸極電機(jī)在電機(jī)磁路系統(tǒng)控制等方面與開關(guān)磁阻電機(jī)相比有較大的區(qū)別。
[0003]雙凸極電機(jī)也有缺點(diǎn)，由于凸極齒槽效應(yīng)，作為電機(jī)運(yùn)行時轉(zhuǎn)矩脈動比較大，難以實(shí)現(xiàn)弱磁升速，且普通徑向雙凸極電機(jī)材料沒有達(dá)到充分利用，電機(jī)的功率密度低，因此限制了它的應(yīng)用。然而對于雙凸極電機(jī)的研究并未因此止步，國內(nèi)外專家又在永磁雙凸極電機(jī)的基礎(chǔ)上提出了電勵磁雙凸極電機(jī)和混合勵磁雙凸極電機(jī)。Lipo教授提出了一種軸向磁場中間磁極混合勵磁結(jié)構(gòu)，該電機(jī)繼承了永磁雙凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但也不可避免的附加了氣隙多、電勵磁效率低的問題。
[0004]傳統(tǒng)的軸向磁通永磁無刷直流電機(jī)將繞組放置于鐵心槽中，雖功率密度大，但空載損耗也大;無槽式永磁無刷直流電機(jī)雖改善了空載損耗問題，但由于軸向尺寸長，限制了電機(jī)的安裝應(yīng)用。同時，永磁體位于轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度受到影響，當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時，永磁體容易脫落，造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。鑒于此，有學(xué)者提出了軸向磁通雙定子電機(jī)，該電機(jī)有兩個定子，轉(zhuǎn)子位于兩定子中間，這種電機(jī)雖然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，結(jié)構(gòu)緊湊，但是制作工藝較為復(fù)雜，成本高，不利于推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種磁密均勻、出力大、運(yùn)行可靠且功率密度大的軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)，適用于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為:一種軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)，包括下軸向轉(zhuǎn)子、永磁環(huán)、下軸向定子、上軸向定子、徑向轉(zhuǎn)子、徑向定子、上軸向轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸;徑向轉(zhuǎn)子設(shè)置于徑向定子的圓筒內(nèi)，在徑向定子的圓筒內(nèi)壁上間隔設(shè)有徑向定子電凸極，在徑向轉(zhuǎn)子的外圍間隔設(shè)有徑向轉(zhuǎn)子電凸極;永磁環(huán)環(huán)繞鑲嵌于徑向定子的圓筒內(nèi)部;在上軸向轉(zhuǎn)子的上側(cè)面間隔設(shè)有上轉(zhuǎn)子電凸極;在上軸向定子的下側(cè)面間隔設(shè)有上定子電凸極;在下軸向轉(zhuǎn)子的下側(cè)面間隔設(shè)有下轉(zhuǎn)子電凸極;在下軸向定子的上側(cè)面間隔設(shè)有下定子電凸極;轉(zhuǎn)軸至上而下依次穿過上軸向定子、上軸向轉(zhuǎn)子、徑向轉(zhuǎn)子、下軸向轉(zhuǎn)子以及下軸向定子，且上軸向轉(zhuǎn)子、徑向轉(zhuǎn)子和下軸向轉(zhuǎn)子固定安裝在轉(zhuǎn)軸上;上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上，轉(zhuǎn)軸上下兩端分別轉(zhuǎn)動式安裝在上軸向定子和下軸向定子上。
[0007]采用徑向轉(zhuǎn)子與徑向定子形成徑向磁通以及下軸向轉(zhuǎn)子與下軸向定子、上軸向定子與上軸向轉(zhuǎn)子形成的兩組軸向磁通，結(jié)合了軸向磁通電機(jī)與雙凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，電樞反應(yīng)小、轉(zhuǎn)動慣量小、起動轉(zhuǎn)矩大、起動電流小、出力大，增強(qiáng)了運(yùn)行安全性;將上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上實(shí)現(xiàn)了三個定子的相對安裝，將上軸向轉(zhuǎn)子、徑向轉(zhuǎn)子和下軸向轉(zhuǎn)子固定安裝在轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)動，從而在一個電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了軸向徑向磁通的雙凸極結(jié)構(gòu)，且軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，能夠?qū)崿F(xiàn)無極平滑調(diào)速、調(diào)速范圍寬。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在徑向定子的圓筒內(nèi)壁上等間隔設(shè)有六個徑向定子電凸極，在徑向轉(zhuǎn)子的外圍等間隔設(shè)有四個徑向轉(zhuǎn)子電凸極，且在徑向定子電凸極與徑向轉(zhuǎn)子電凸極之間設(shè)有氣隙，使徑向定子與徑向轉(zhuǎn)子構(gòu)成6/4雙凸極結(jié)構(gòu)。采用徑向定子與徑向轉(zhuǎn)子構(gòu)成6/4雙凸極結(jié)構(gòu)具有較好的電機(jī)性能。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在上軸向轉(zhuǎn)子的上側(cè)面間隔設(shè)有兩個上轉(zhuǎn)子電凸極，在上軸向定子的下側(cè)面間隔設(shè)有三個上定子電凸極，在下軸向轉(zhuǎn)子的下側(cè)面間隔設(shè)有兩個下轉(zhuǎn)子電凸極，在下軸向定子的上側(cè)面間隔設(shè)有三個下定子電凸極，且在上轉(zhuǎn)子電凸極與上定子電凸極之間以及下轉(zhuǎn)子電凸極與下定子電凸極之間均設(shè)有氣隙。采用上轉(zhuǎn)子電凸極與上定子電凸極之間以及下轉(zhuǎn)子電凸極與下定子電凸極構(gòu)成兩個3/2雙凸極結(jié)構(gòu)，與徑向的6/4雙凸極結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，確保電機(jī)的輸出性能。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，上轉(zhuǎn)子電凸極、上定子電凸極、下轉(zhuǎn)子電凸極以及下定子電凸極均為扇形，且均環(huán)繞轉(zhuǎn)軸均勻設(shè)置。采用扇形電凸極具有較大的磁通面，確保軸向磁通性能。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在上定子電凸極、下定子電凸極以及徑向定子電凸極上均繞制有集中式電樞繞組。
[0012]本發(fā)明的有益效果:(I)采用徑向轉(zhuǎn)子與徑向定子形成徑向磁通以及下軸向轉(zhuǎn)子與下軸向定子、上軸向定子與上軸向轉(zhuǎn)子形成的兩組軸向磁通，結(jié)合了軸向磁通電機(jī)與雙凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，電樞反應(yīng)小、轉(zhuǎn)動慣量小、起動轉(zhuǎn)矩大、起動電流小、出力大，增強(qiáng)了運(yùn)行安全性；(2)將上軸向定子和下軸向定子分別固定安裝在徑向定子的上下端面上實(shí)現(xiàn)了三個定子的相對安裝，將上軸向轉(zhuǎn)子、徑向轉(zhuǎn)子和下軸向轉(zhuǎn)子固定安裝在轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)動，從而在一個電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了軸向徑向磁通的雙凸極結(jié)構(gòu)，且軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，能夠?qū)崿F(xiàn)無極平滑調(diào)速、調(diào)速范圍寬。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2所示為本發(fā)明的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[00?4] 其中:1、下軸向轉(zhuǎn)子，2、永磁環(huán)，3、下軸向定子，4、上軸向定子，5、徑向轉(zhuǎn)子，6、徑向定子，7、上軸向轉(zhuǎn)子，8、轉(zhuǎn)軸，9、上轉(zhuǎn)子電凸極，10、上定子電凸極，11、下定子電凸極，12、下轉(zhuǎn)子電凸極，13、徑向轉(zhuǎn)子電凸極，14、徑向定子電凸極，15、集中式電樞繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)步一說明。
[0016]如圖1和2所示，本發(fā)明的軸向徑向磁通雙凸極永磁電機(jī)包括:下軸向轉(zhuǎn)子1、永磁環(huán)2、下軸向定子3、上軸向定子4、徑向轉(zhuǎn)子5、徑向定子6、上軸向轉(zhuǎn)子7以及轉(zhuǎn)軸8。