CN101604891A - 双定子锥形可调气隙永磁电机 - Google Patents
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Abstract
双定子锥形可调气隙永磁电机，它涉及电机领域，它解决了现有传统结构永磁电机电机效率降低的问题。它的外定子铁心、转子和内定子铁心由外向内依次同轴套装在一起，定子铁心与转子之间设置有均等的内气隙和外气隙，内定子铁心外表面与转子内表面同为锥面或圆柱面，转子外表面与外定子铁心内表面同为锥面或圆柱面；一个转子滑道设置在支撑架转子输出轴的环形开口上，另一个转子滑道设置在支撑架内部转子端部位置上，转子的输出轴穿过一个转子滑道固定在支撑架上，转子的端部通过另一个转子滑道上固定在支撑架内部，转子还包括气隙调节机构，气隙调节机构设置在转子的端部和另一个转子滑道之间。本发明调节性能好，扩速范围宽，具有足够的转矩。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，具体涉及一种双定子锥形可调气隙永磁电机。
背景技术
传统结构永磁电机多通过调节定子电流来达到弱磁增速的目的，虽然可以实现弱磁扩速，但是由于定子电流直轴电枢电流的增加，使得电机效率降低，限制了系统调速范围的进一步拓宽。
发明内容
本发明为了解决现有传统结构永磁电机电机效率降低的问题，而提出了一种双定子锥形可调气隙永磁电机。
本发明包括定子、转子、支撑架和两个转子滑道；定子包括外定子铁心、内定子铁心和定子绕组，定子绕组分别设置在外定子铁心和内定子铁心上，外定子铁心、转子和内定子铁心固定在支撑架上，外定子铁心、转子和内定子铁心由外向内依次同轴套装在一起，内定子铁心外表面与转子内表面之间设置有均等的内气隙；转子外表面与外定子铁心内表面之间设置有均等的外气隙，内定子铁心外表面与转子内表面同为锥面或圆柱面，转子外表面与外定子铁心内表面同为锥面或圆柱面；一个转子滑道设置在支撑架转子输出轴的环形开口上，另一个转子滑道设置在支撑架内部转子端部位置上，转子的输出轴通过一个转子滑道滚动连接在支撑架上，转子的端部通过另一个转子滑道滚动连接在支撑架内部，转子还包括气隙调节机构，气隙调节机构设置在转子的端部和另一个转子滑道之间。
本发明结构设计合理，经济实用，对永磁电机弱磁方法简单，调节性能好，扩速范围宽，同时由于采用双气隙，弱磁扩速后通过灵活的控制方式可以达到较高的效率，并且能够提供足够的转矩。
附图说明
图1是具体实施方式二的结构示意图；图2是具体实施三的结构示意图；图3是具体实施方式四的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2或图3说明本实施方式，本实施方式它包括定子、转子、支撑架和两个转子滑道；定子包括外定子铁心6、内定子铁心8和定子绕组9，定子绕组9分别设置在外定子铁心6和内定子铁心8上，外定子铁心6、转子7和内定子铁心8固定在支撑架上，外定子铁心6、转子7和内定子铁心8由外向内依次同轴套装在一起，内定子铁心8外表面与转子7内表面之间设置有均等的内气隙a；转子7外表面与外定子铁心6内表面之间设置有均等的外气隙b，内定子铁心8外表面与转子7内表面同为锥面或圆柱面，转子7外表面与外定子铁心6内表面同为锥面或圆柱面；一个转子滑道设置在支撑架转子输出轴的环形开口15上，另一个转子滑道设置在支撑架内部转子端部位置上，转子7的输出轴通过一个转子滑道滚动连接在支撑架上，转子7的端部通过另一个转子滑道滚动连接在支撑架内部，转子7还包括气隙调节机构，气隙调节机构设置在转子7的端部和另一个转子滑道之间。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于内定子铁心8外表面、转子7内表面、转子7外表面和外定子铁心6内表面同为锥面，其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。内外定子铁心都对转子产生轴向磁拉力和转矩作用。通过对定子绕组9电流的控制，可以获得转子7合适的轴向位移，使气隙增大，减弱气隙磁场，实现弱磁扩速，同时通过定子绕组9电流的控制在气隙增大的情况下可以获得足够的输出转矩。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于内定子铁心8外表面与转子7内表面同为锥面，转子7外表面与外定子铁心6内表面同为圆柱面；轴向磁拉力仅由内定子铁心8对转子7的作用产生，转矩由内定子铁心8和外定子铁心6共同产生。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。通过对内定子铁心8中的定子绕组9电流的控制，可以获得合适的转子轴向位移，使气隙增大，从而减弱气隙磁场，实现弱磁扩速，同时对外定子铁心6的定子绕组9电流的控制，在气隙增大的情况下仍然可以得到足够的输出转矩。
具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于内定子铁心8外表面与转子7内表面同为圆柱面，转子7外表面与外定子铁心6内表面同为锥面；轴向磁拉力仅由外定子铁心6对转子的作用产生，转矩由内定子铁心8和外定子铁心6共同产生。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。通过对外定子铁心6的定子绕组9电流的控制，可以获得合适的转子轴向位移，使气隙增大，从而减弱气隙磁场，实现弱磁扩速，同时对内定子铁心8的定子绕组9电流的控制，在气隙增大的情况下仍然可以得到足够的输出转矩。
具体实施方式五：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一至四不同点在于支撑架包括中心轴1、前端盖4、机壳5和后端盖12；前端盖4和后端盖12通过机壳5的前端和后端与中心轴1的前端和后端连接在一起；所述的环形开口15设置在支撑架的前端盖4上，后端盖12的内部设置有与后端盖12同圆心的挡圈16，中心轴1后端位于转子端部位置上设置有圆环形凸沿17；
设置在转子输出轴的环形开口15的一个转子滑道由转子轴端内轴承2和转子轴端外轴承3组成，转子轴端内轴承2和转子轴端外轴承3为两个滚动轴承，转子轴端内轴承2的内轴承盖和转子轴端外轴承3的外轴承盖分别安装在转子输出轴的环形开口15的内壁和外壁上，转子轴端内轴承2的外轴承盖和转子轴端外轴承3的内轴承盖同时安装在转子7的输出轴上；
设置在支撑架内部转子端部位置上的另一个转子滑道由转子顶端内轴承13和转子顶端轴承14组成，转子顶端内轴承13为滚子轴承，转子顶端内轴承13的内轴承盖设置在支撑架的中心轴1的圆环形凸沿17的外表面上，转子顶端轴承14为推力轴承，转子顶端轴承14的后轴承盖设置在支撑架的后端盖12的内部的挡圈16内，转子顶端轴承14的前轴承盖设置在转子7的顶端；
气隙调节机构包括压力弹簧10和弹簧挡圈11，弹簧挡圈11的侧面固定在转子顶端轴承14的前轴承盖上，弹簧挡圈11的内表面固定在转子7的顶端的环形台肩18内，弹簧挡圈11的外台肩与转子7的顶端形成一个圆环形凹槽19，压力弹簧10配置在转子7和弹簧挡圈11之间圆环形凹槽19内。
其它组成和连接关系与具体实施方式一至四相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
本发明电机在定子绕组9不通电流时，由转子7上嵌入的永磁体建立两个气隙内的磁场，由于内外气隙至少有一个呈锥形，因而转子7受到指向压力弹簧10方向的磁拉力，压缩压力弹簧10，通过弹簧挡圈11与转子顶端轴承14承受转子7所受的轴向磁拉力；正常工作时，定子绕组9电流对气隙磁场的减弱作用不足以使转子7受到的轴向磁拉力减小，因而压力弹簧10不会推动转子产生轴向位移，电机可以稳定工作；弱磁扩速时，通过对内定子铁心8中的定子绕组9电流或者外定子铁心6中的定子绕组9电流的控制，使转子7所受的轴向磁拉力减小，压力弹簧10有一定回复，转子7产生轴向位移，气隙增大，因而使得较宽范围的弱磁扩速得以实现。
Claims (8)
1、双定子锥形可调气隙永磁电机，它包括定子、转子(7)、支撑架和两个转子滑道；定子包括外定子铁心(6)、内定子铁心(8)和定子绕组(9)，定子绕组(9)分别设置在外定子铁心(6)和内定子铁心(8)上，外定子铁心(6)、转子(7)和内定子铁心(8)固定在支撑架上，其特征在于外定子铁心(6)、转子(7)和内定子铁心(8)由外向内依次同轴套装在一起，内定子铁心(8)外表面与转子(7)内表面之间设置有均等的内气隙(a)；转子(7)外表面与外定子铁心(6)内表面之间设置有均等的外气隙(b)，内定子铁心(8)外表面与转子(7)内表面同为锥面或圆柱面，转子(7)外表面与外定子铁心(6)内表面同为锥面或圆柱面；一个转子滑道设置在支撑架转子输出轴的环形开口(15)上，另一个转子滑道设置在支撑架内部转子端部位置上，转子(7)的输出轴通过一个转子滑道滚动连接在支撑架上，转子(7)的端部通过另一个转子滑道滚动连接在支撑架内部，转子(7)还包括气隙调节机构，气隙调节机构设置在转子(7)的端部和另一个转子滑道之间。
2、根据权利要求1所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于支撑架包括中心轴(1)、前端盖(4)、机壳(5)和后端盖(12)；前端盖(4)和后端盖(12)通过机壳(5)的前端和后端与中心轴(1)的前端和后端连接在一起。
3、根据权利要求2所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于所述的环形开口(15)设置在支撑架的前端盖(4)上。
4、根据权利要求3所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于支撑架的后端盖(12)的内部设置有与后端盖(12)同圆心的挡圈(16)。
5、根据权利要求4所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于支撑架的中心轴(1)后端位于转子端部位置上设置有圆环形凸沿(17)。
6、根据权利要求1或3所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于所述的设置在转子输出轴的环形开口(15)的一个转子滑道由转子轴端内轴承(2)和转子轴端外轴承(3)组成，转子轴端内轴承(2)和转子轴端外轴承(3)为两个滚动轴承，转子轴端内轴承(2)的内轴承盖和转子轴端外轴承(3)的外轴承盖分别安装在转子输出轴的环形开口(15)的内壁和外壁上，转子轴端内轴承(2)的外轴承盖和转子轴端外轴承(3)的内轴承盖同时安装在转子(7)的输出轴上。
7、根据权利要求5所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于所述的设置在支撑架内部转子端部位置上的另一个转子滑道由转子顶端内轴承(13)和转子顶端轴承(14)组成，转子顶端内轴承(13)为滚子轴承，转子顶端内轴承(13)的内轴承盖设置在支撑架的中心轴(1)的圆环形凸沿(17)的外表面上，转子顶端轴承(14)为推力轴承，转子顶端轴承(14)的后轴承盖设置在支撑架的后端盖(12)的内部的挡圈(16)内，转子顶端轴承(14)的前轴承盖设置在转子(7)的顶端。
8、根据权利要求7所述的双定子锥形可调气隙永磁电机，其特征在于气隙调节机构包括压力弹簧(10)和弹簧挡圈(11)，弹簧挡圈(11)的侧面固定在转子顶端轴承(14)的前轴承盖上，弹簧挡圈(11)的内表面固定在转子(7)的顶端的环形台肩(18)内，弹簧挡圈(11)的外台肩与转子(7)的顶端形成一个圆环形凹槽(19)，压力弹簧(10)配置在转子(7)和弹簧挡圈(11)之间圆环形凹槽(19)内。
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