CN103595213A - 交流永磁开关磁阻电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流永磁开关磁阻电动机，该电动机定子座上均衡地设置有若干励磁凸极对，励磁凸极对的叠片铁芯呈“C形”或“U形”，“C形”叠片铁芯两个凸极的端口面相对，“U形”叠片铁芯两个凸极的端口面朝向同一方向；该电动机转子支架上固定有若干永磁体，永磁体等间距地固定于转子支架，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,转动轴旋转时，转子支架上各个永磁体的两个磁极面能依次与定子上各个励磁凸极对的两个端口面正对，并形成一个具有气隙的闭合磁回路。本发明巧妙地将具有“独立励磁凸极对”的定子与具有悬臂支架结构的转子进行优化设计，从而大大的缩短了磁路，降低了共用磁路的干扰和漏磁，提高功率密度和设备利用率。

Description

交流永磁开关磁阻电动机

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电动机，尤其是一种高功率密度的开关磁阻电动机。 

背景技术

开关磁阻电动机是近期技术发展迅速、使用越来越广泛的一种电动机类型。传统开关磁阻电动机的概念被不断地突破，传统开关磁阻电动机的机械结构和驱动控制机理也得以不断地改进和创新。中国专利申请CN102214979A和CN102299604A中，首次公开了“独立励磁凸极对”结构，并将“独立励磁凸极对”与“转子铁芯凸极对”或“转子永磁凸极对”结合，形成了结构独特的新型电动机。此新型电动机将原来永磁电动机所有线圈共用一个磁路的结构，改为各线圈自行独立的“励磁凸极对”单元结构，各“励磁凸极对”之间相互独立、相互磁隔离，互不干扰，各线圈可以自行独立换流控制，这样，大大的缩短了磁路，降低了共用磁路的干扰和漏磁，提高功率密度和设备利用率。此类新型电动机将日益成为开关磁阻电动机中的新宠儿和佼佼者。如何在此类新型电动机结构原理基础之上，设计并研制出适合各种类型的实用电动机，以适应不同应用场合之需要，这正是摆在电动机设计者和生产企业面前的新课题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种结构新颖的开关磁阻电动机，将具有“独立励磁凸极对”的定子与具有悬臂支架结构的转子相结合，压缩电动机转子的轴向尺寸，以适应特定场合对电动机安装尺寸的要求。 

为实现上述发明目的，本发明的第一技术方案是：一种交流永磁开关磁阻电动机，其构成包括定子、转子，定子由若干励磁凸极对构成，若干励磁凸极对均衡地固定于定子座，励磁凸极对由叠片铁芯和励磁线圈构成，励磁凸极对相互之间彼此磁隔离，每个励磁凸极对由独立的励磁线圈激励控制，其特征在于：所述励磁凸极对由“C形”叠片铁芯、励磁线圈构成，该“C形”叠片铁芯两个凸极的端口面相对，所述转子由转动轴、转子支架、和若干永磁体构成，转子支架的中心与转动轴固定，转子支架的外沿固定有若干永磁体，永磁体等间距地设置在转子支架外沿，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,转动轴旋转时，固定于转子支架外沿的永磁体能依次从定子上的各个励磁凸极对的两个端口面之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与各个励磁凸极对的端口面之间形成气隙，当永磁体分别位于各个励磁凸极对两个端口面之间时，永磁体与励磁凸极对之间形成一个具有气隙的闭合磁回路。 

在上述第一技术方案中，所述转子支架由圆盘和圆筒构成，圆筒一端边缘与圆盘外沿固定连接，形成一个“碗形”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，若干永磁体均衡地固定在圆筒另一端边缘处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,转动轴旋转时，固定于圆筒一端边缘的全部永磁体均能从定子励磁凸极对端口之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。 

在上述第一技术方案中，所述转子支架由圆盘和圆筒构成，圆筒中部内壁与圆盘外沿固定连接，形成一个“同底双向敞口碗形”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，若干永磁体均衡地固定在圆筒两端边缘处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,所述若干励磁凸极对分为两组，分置于转子支架两侧，所有励磁凸极对的两个端口面上下相对，转动轴旋转时，固定于圆筒两端边缘的全部永磁体均能从圆盘两侧所有励磁凸极对的两个端口面之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。 

在上述第一技术方案中，所述转子支架由圆盘和带折边圆筒构成，带折边圆筒中部内壁沿与圆盘外沿固定连接，形成一个“同底双向碗口内折边”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，带内折边圆筒的折边面垂直于转动轴轴线，永磁体分为两组、均衡地固定在带折边圆筒两端的折边处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异，所述若干励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘两侧，所有励磁凸极对的两个端口面左右相对，转动轴旋转时，固定于带折边圆筒两端折边上的全部永磁体均能从圆盘两侧所有“C形”励磁凸极对的端口面之间通过，且永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。 

在上述第一技术方案中，所述定子上励磁凸极对的数量为N，转子上永磁体或“永磁凸极对”的数量为M，N和M满足关系式 M=kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，且M/N之比不是正整数。 

为实现上述发明目的，本发明的第二技术方案是：一种交流永磁开关磁阻电动机，其构成包括定子、转子，定子由若干励磁凸极对构成，若干励磁凸极对均衡地固定于定子座，励磁凸极对由叠片铁芯和励磁线圈构成，励磁凸极对相互之间彼此磁隔离，每个励磁凸极对由独立的励磁线圈激励控制，其特征在于：所述励磁凸极对由“U形”叠片铁芯、励磁线圈构成，该“U形”叠片铁芯的端口面朝向同一方向，所述转子由转动轴、转子支架、和若干永磁体构成，转子支架的中心与转动轴固定，所述转子支架为圆盘形，若干永磁体以转动轴轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘的一个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体与外圈永磁体组成一个永磁凸极对，在同一个旋转面上相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子励磁凸极对两凸极之间的距离相同，转动轴旋转时，圆盘侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对两个端口面与各个励磁凸极对两个端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间即形成了一个最短磁回路。 

在上述第二技术方案中，所述转子支架为圆盘形，若干永磁体以转动轴轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘的两个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体与外圈永磁体组成一个永磁凸极对，在同一个旋转面上相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子励磁凸极对两凸极之间的距离相同，所述若干“U形”励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘的两侧，转动轴旋转时，圆盘两个侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对的端口面与各个励磁凸极对端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对的两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时,，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间形成了一个最短磁回路。 

在上述第二技术方案中，所述定子上励磁凸极对的数量为N，转子上永磁体或“永磁凸极对”的数量为M，N和M满足关系式 M=kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数,且M/N之比不是正整数。 

本发明的优点是： 

1、本发明巧妙地将具有“独立励磁凸极对”的定子与具有悬臂支架结构的转子进行优化设计，既保留了“独立励磁凸极对”的特质，即各组励磁线圈自行独立的激励一个“励磁凸极对”，各“励磁凸极对”之间相互独立、相互磁隔离，互不干扰，各组励磁线圈可以自行独立换流控制，这样，定子上的各个“励磁凸极对”与转子上永磁体构成环形闭合磁路，从而大大的缩短了磁路，降低了共用磁路的干扰和漏磁，提高功率密度和设备利用率。

2、本发明转子采用了独特的悬臂支架结构，该转子支架结构与定子“独立励磁凸极对”配合，一方面增加了转子受力点与转动轴的力臂，从而使转动轴获得更大的旋转力矩，另一方面提升了转子的动平衡性能，尤其是转子采用的是双悬臂支架结构。 

3、本发明采用国际最新前沿软磁材料，即纳米晶带材，以独创的无接缝结构设计和加工工艺，使高磁导率、高效率、低耗节能的新型材料应用于电机的叠片铁芯，大大提高电机的效率，从而开创了将纳米晶材料无接缝应用于电机叠片铁芯之先河。 

4、本发明采用了独特的空心积木式、模块化结构设计，将传统电机的整体结构和磁路，分解为积木式、模块化的单元构件，以一次成形为主要加工手段和自动流水作业的生产工艺相结合，大幅度的提高劳动生产率，降低生产成本，节约原材料。 

5、本发明所独创的转子支架、空心定子结构设计，构成内循环的冷却方式，显著提高了电机的冷却效率，解决了长期困扰的永磁体受热退磁的难题。 

附图说明

图1是本发明“C形”单线圈励磁凸极对结构示意图（磁极端口面上下相对）。 

图2是本发明“C形”单线圈励磁凸极对结构外观示意图。 

图3是本发明单侧悬臂转子支架和永磁体结构示意图。 

图4是本发明单侧悬臂转子支架和永磁体结构剖视图（图3的A-A方向剖视）。 

图5是本发明单侧悬臂转子支架和永磁体结构外观示意图。 

图6是本发明实施例一，单悬臂转子支架电动机结构外观示意图。 

图7是本发明实施例一，单悬臂转子支架电动机结构示意图。 

图8是本发明实施例一，单悬臂转子支架电动机结构剖视图（图7的B-B方向剖视）。 

图9是本发明双侧悬臂转子支架和永磁体结构示意图。 

图10是本发明双侧悬臂转子支架和永磁体结构剖视图（图9的C-C方向剖视）。 

图11是本发明双侧悬臂转子支架和永磁体结构外观示意图。 

图12是本发明实施例二，双悬臂转子支架电动机结构外观示意图。 

图13是本发明实施例二，双悬臂转子支架电动机结构示意图。 

图14是本发明实施例二，双悬臂转子支架电动机结构剖视图（图13的D-D方向剖视）。 

图15是本发明实施例三，双侧悬臂转子支架和永磁体错位设置结构示意图。 

图16是本发明实施例三，双侧悬臂转子支架和永磁体错位设置结构外观示意图。 

图17是本发明双侧悬臂带折边转子支架和永磁体结构示意图。 

图18是本发明双侧悬臂带折边转子支架和永磁体结构剖视图（图17的E-E方向剖视）。 

图19是本发明双侧悬臂带折边转子支架和永磁体结构外观示意图。 

图20是本发明实施例四，双悬臂带折边转子支架电动机结构外观示意图。 

图21是本发明实施例四，双悬臂带折边转子支架电动机结构示意图。 

图22是本发明实施例四，双悬臂带折边转子支架电动机结构剖视图（图21的F-F方向剖视）。 

图23是本发明“U形”单线圈励磁凸极对结构示意图（磁极端口面朝向同一方向）。 

图24是本发明“U形”单线圈励磁凸极对结构外观示意图。 

图25是本发明实施例五，圆盘形转子支架及永磁体结构示意图（圆盘形转子支架单侧面设置永磁体）。 

图26是本发明实施例五，圆盘形转子支架及永磁体结构剖视图（图25的G-G方向剖视图）。 

图27是本发明实施例五，圆盘形转子支架及永磁体结构外观示意图。 

图28本发明实施例五，圆盘形转子支架单侧面设置永磁体电动机结构外观示意图。图29是本发明实施例五，圆盘形转子支架单侧面设置永磁体电动机结构示意图。 

图30是本发明实施例五，圆盘形转子支架单侧面设置永磁体电动机结构剖视图（图29的H-H剖视图。 

图31是本发明实施例六，圆盘形转子支架及永磁体结构示意图。（圆盘形转子支架双侧面设置永磁体）。 

图32是本发明实施例六，圆盘形转子支架及永磁体结构剖视图（图31的I-I方向剖视图）。 

图33是本发明实施例六，圆盘形转子支架及永磁体外观结构示意图。 

图34是本发明实施例六，“U形”单线圈励磁凸极对、圆盘形转子支架双侧面设置永磁体的电动机结构外观示意图。 

图35是本发明实施例六的电动机结构示意图。 

图36是本发明实施例六的电动机结构剖视图（图35的J-J方向剖视图）。 

图37是本发明“U形”双线圈串联激励的励磁凸极对结构示意图（磁极端口面朝向同一方向，L1线圈正向通入激励电流）。 

图38是本发明“U形”双线圈串联激励的励磁凸极对结构示意图（磁极端口面朝向同一方向，L2线圈反向通入激励电流） 

图39是本发明实施例七“U形”双线圈串联激励励磁凸极对、圆盘形转子支架单侧面设置永磁体的开关磁阻电动机结构示意图。

图40是本发明实施例七电动机结构剖视图（图3941的K-K方向剖视图）。 

图41是本发明实施例七的结构外观示意图。 

以上附图中，11是“C形”叠片铁芯，12是励磁线圈，13是永磁体，14是圆筒，15是圆盘，16是转动轴，17是定子座，18是轴承，21a是“C形”叠片铁芯，21b是“C形”叠片铁芯，22a是励磁线圈，22b是励磁线圈，23a是永磁体，23b是永磁体，24是圆筒，25是圆盘，26是转动轴，27是定子座，28是轴承，33a是永磁体，33b是永磁体，34是圆筒，35是圆盘，36是转动轴，41a是“C形”叠片铁芯，41b是“C形”叠片铁芯，42a是励磁线圈，42b是励磁线圈，43a是永磁体，43b是永磁体，44是带折边的圆筒，45是圆盘，46是转动轴，47是定子座，48是轴承，51是“U形”叠片铁芯，52是励磁线圈，53是永磁体，54是永磁体，55是圆盘，56是转动轴，57是定子座，58是轴承，61a是“U形”叠片铁芯，61b“U形”叠片铁芯，62a是励磁线圈，62b励磁线圈，63a是永磁体，63b是永磁体，64a是永磁体，64b是永磁体，65是圆盘，66是转动轴，67是定子座，68是轴承，71是“U形”叠片铁芯，72是励磁线圈，73是永磁体，74是永磁体，75是圆盘，76是转动轴，77是定子座，78是轴承。 

具体实施方式

实施例一： 

本实施例给出一种定子上设置“C形”单线圈励磁凸极对、转子由单侧悬臂支架构成的交流永磁开关磁阻电动机，其结构与外形如附图6-8所示。

本实施例定子由定子座17和四个“C形”励磁凸极对构成，四个“C形”励磁凸极对分别设置于上、下、左、右，相互之间存在九十角圆心角的差距。“C形”励磁凸极对”由“C形”叠片铁芯11和励磁线圈12构成，励磁线圈12绕于叠片铁芯11中部外围，如附图1所示，“C形”叠片铁芯的两个端口面上下相对，且两个端口面呈弧形面，当励磁线圈输入正向激励电流，在“C形”励磁凸极对的上端口面处立即呈现磁极性N，同时在“C形”励磁凸极对的下端口面处立即呈现磁极S，如附图2所示, 当励磁线圈输入负向激励电流，在“C形”励磁凸极对的上端口面处立即呈现磁极性S，同时在“C形”励磁凸极对的下端口面处立即呈现磁极N。 

本实施例的转子由转动轴16和单侧悬臂转子支架构成，单侧悬臂转子支架又由圆盘15和圆筒14构成，圆盘15中心与转动轴16固定为一体，圆盘15平面垂直于转动轴16轴线，圆筒14的轴线与转动轴轴线重合，圆筒14的一端边沿与圆盘15固定连接，形成单侧悬壁结构转子支架，圆筒14的另一端边沿等间隔的固定有六个永磁体13，而永磁体13的磁极性设置如附图3所示，每个永磁体之间有六十度圆心角的差距，且在同一旋转面上相邻两个永磁体的磁极性相异，各永磁体两磁极面的弧度与“C形”励磁凸极对的两端口面的弧度一致，转动轴16转动时，各永磁体的两个磁极端口面与各“C形”励磁凸极对的叠片铁芯11上下端口面之间存在间隙相同的空气间隙。 

本实施例的作用机制及驱动控制方式是，当定子上方的“C形”励磁凸极对的励磁线圈12中通入正向激励电流，该“C形”励磁凸极对的上端口面呈现N极磁性，下端口面呈现S极磁性，该“C形”励磁凸极对即会对转子悬臂上的外侧断面磁极性为S、内侧断面磁极性为N的永磁体13产生磁吸引力，同时，该“C形”励磁凸极对还会对转子悬臂上的外侧断面磁极性为N、内侧断面磁极性为S的永磁体产生磁推力，该“C形”励磁凸极对在这种“吸引后方永磁体的同时又排斥前方永磁体”的作用机制下，对转子形成旋转力矩，当被吸引的永磁体位于该“C形”励磁凸极对的上下端口面之间时，如附图8所示，“C形”励磁凸极对的励磁磁势经永磁体上方弧面的气隙、永磁体13、以及永磁体下方弧面的气隙，形成一个磁阻相对较小的闭合磁回路，在永磁体13与“C形”励磁凸极对的端口面上下对齐的同时，电动机驱动控制装置立即改变该“C形”励磁凸极对励磁线圈的激励电流方向，通入负向激励电流，使该“C形”励磁凸极对上下端口面的磁极性发生改变，即上端口面呈现S极磁性，下端口面呈现N极磁性，此时，该“C形”励磁凸极对又会继续重复“吸后推前”的作用过程。由于本实施例定子座上有四个“C形”励磁凸极对，转子悬臂支架上的六个永磁体，转动轴每旋转三十度圆心角，就会有两个“C形”励磁凸极对与两个永磁体对齐，即永磁体位于“C形”励磁凸极对的上下两个端口面之间，从而实现转子的连续转矩输出。 

本实施例电动机的转子支架采用单侧悬臂结构，大大压缩了传统开关磁阻电动机的轴向尺寸，另外，本实施例特有的驱动控制方式，有效地消除了传统开关磁阻电动机难以克服的负扭矩，使电动机的效能得到进一步提高。 

实施例二： 

本实施例给出一种定子上设置“C形”单线圈励磁凸极对、转子由双侧悬臂支架构成的交流永磁开关磁阻电动机，其外形与结构如附图12-14所示。

本实施例的转子由转动轴26和双侧悬臂转子支架构成，双侧悬臂转子支架又由圆盘25和圆筒24构成，圆盘25中心与转动轴固定为一体，圆盘25面垂直于转动轴26轴线，圆筒25的轴线与转动轴26轴线重合，圆筒24二分之一位置与圆盘25固定连接，形成双侧悬壁结构转子支架，圆筒24的两端边沿分别等间隔的固定有六个永磁体，圆筒24两端的永磁体以圆盘25为对称面，即圆筒24左端边沿的永磁体23a与圆筒24右端边沿的永磁体23b以圆盘25为对称面，永磁体的磁极性设置如附图11所示，每个永磁体的径向中心线之间圆心角相差有六十度，且相邻两个永磁体的磁极性相异，各永磁体两磁极面的弧度与“C形”励磁凸极对的两端口面的弧度一致，转动轴转动时，各永磁体的两个磁极面与各“C形”励磁凸极对的两端口面之间存在间隙相同的空气间隙。 

本实施例中，定子上“C形”励磁凸极对结构特点与实施例一相同。区别在于，本实施例定子“C形”励磁凸极对为八个，四个为一组，且以转子圆盘24为对称面分组对称设置，如附图13和附图14所示。转子支架两侧的“C形”励磁凸极对与转子上永磁体的相互作用机制完成相同，转子支架两侧的“C形”励磁凸极对励磁线圈中激励电流的换向时机也完全同步，其效果类似两台实施例一形式的电动机转动轴连接为一体。 

由于本实施例的转子采用了双悬臂支架结构，动平衡性增强，输出力矩增加，而电动机轴向尺寸则增加有限。 

实施例三： 

 本实施例给出另一种定子上设置“C形”单线圈励磁凸极对、转子由双侧悬臂支架构成的交流永磁开关磁阻电动机，其定子上“C形”励磁凸极对”的结构及设置位置同实施例二，可参见附图13-14。

本实施例的转子由转动轴36和双侧悬臂转子支架构成，双侧悬臂转子支架又由圆盘35和圆筒34构成，圆盘35中心与转动轴36固定为一体，圆盘面垂直于转动轴36轴线，圆筒34的轴线与转动轴36轴线重合，圆筒34二分之一位置与圆盘固定连接，形成双侧悬壁结构转子支架，圆筒34的两端边沿分别等间隔的固定有六个永磁体，六个永磁体径向中心线之间圆心角差为六十度，且相邻两个永磁体的磁极性不同，而且，圆筒34左端边沿设置的六个永磁体与圆筒右端边沿设置的六个永磁体之间错位α角三十度，如附图15和附图16所示,永磁体33a径向中心线与永磁体33b径向中心线的圆心角相差三十度。 

本实施例中，双侧悬壁支架两端边沿错位三十度圆心角设置永磁体，使得位于转子支架左右两侧相对设置的“C形”励磁凸极对励磁线圈中电激励电流的换向时机也错开，这样使本实施例电动机有较小的步距角，从而进一步提升了转子旋转的平稳度。 

实施例四： 

本实施例给出另一种定子上设置“C形”单线圈励磁凸极对、转子由双侧悬臂支架构成的交流永磁开关磁阻电动机，其外形与结构如附图20-22所示。

本实施例中定子上的“C形”励磁凸极对结构形式同实施例一，如附图1和附图2所示 。 

本实施例中，八个“C形”励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘两侧，且均衡地设置在定子座上，如附图22所示，所有“C形”励磁凸极对叠片铁芯41a和“C形”励磁凸极对叠片铁芯41b的两个磁端口面横向左右相对。 

本实施例中转子支架由圆盘45和带折边圆筒44构成，如附图17和附图19所示，带折边圆筒44中部内壁沿与圆盘45外沿固定连接，形成一个“同底双向碗口内折边”整体，圆盘45中心与转动轴46固定连接，圆盘45平面与转动轴46轴线垂直，带折边圆筒44轴线则与转动轴46轴线重合，带内折边圆筒44的折边面垂直于转动轴46轴线，十二个永磁体分为两组，均衡地对称地固定在带折边圆筒两端的折边处，且在同个一旋转面相邻两个永磁体的磁极性不同，如附图17所示。转动轴46旋转时，固定于带折边圆筒44两端折边上的全部永磁体均能从圆盘两侧所有“C形”励磁凸极对的端口面之间通过，且永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙，当永磁体43a和43b位于励磁凸极对叠片铁芯41a和41b两个端口面之间，永磁体与励磁凸极对之间形成了一个最短磁回路。 

本实施例的运转机制和驱动方式同实施例二，在此不重复描述。 

实施例五： 

本实施例给出一种定子上设置“U形”单线圈励磁凸极对、转子支架圆盘单侧设置永磁体的开关磁阻电动机，其结构及外形如附图28-30所示。

本实施例定子由定子座和四个“U形”励磁凸极对构成，四个“U形”励磁凸极对分别设置于上、下、左、右，相互之间存在九十角圆心角的差距。每个“U形”励磁凸极对由一个“U形”叠片铁芯51、一组励磁线圈52构成，如附图23和附图24所示，该“U形”叠片铁芯51的两个凸极端口面朝向同一方向。 

本实施例的转子支架为圆盘55，十二个永磁体以转动轴轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘55的一个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，如附图25和附图27所示，由于圆盘55导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体54与外圈永磁体53组成一个永磁凸极对，相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子“C形”励磁凸极对两凸极之间的距离相同。 

转动轴56旋转时，圆盘侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对的端口面与各个励磁凸极对端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间即形成了一个最短磁回路。 

本实施例电动机运转机制及驱动控制方式同实施例一，在此不重复描述。 

实施例六： 

本实施例给出一种定子上设置“U形”单线圈励磁凸极对、转子支架圆盘双侧设置永磁体的开关磁阻电动机，其外观及结构剖视如附图34-36所示。

本实施例定子由定子座和八个“U形”励磁凸极对构成，如附图34和附图36所示，八个“U形”励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘的两侧，每组四个“U形”励磁凸极对分别设置于上、下、左、右，相互之间存在九十角圆心角的差距。 

本实施例转子支架为圆盘65，二十四个永磁体以转动轴66轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘65的两个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘65导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体64a与外圈永磁体63a组成一个永磁凸极对，这样在导磁圆盘65一个侧面形成六个永磁凸极对，且相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，如附图31所示。每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子励磁凸极对叠片铁芯的两凸极之间的距离相同。 

转动轴旋转时，圆盘65两个侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对的端口面与各个励磁凸极对端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间即形成了一个最短磁回路。 

本实施例转子支架圆盘两侧的“U形”励磁凸极对与圆盘两侧面上的永磁凸极对的相互作用机制和作用时机完成相同，转子支架圆盘两侧的“U形”励磁凸极对励磁线圈中激励电流的换向时机也完全同步，其效果类似两台实施例五形式的电动机转动轴连接为一体，动平衡性增强，输出力矩增加，而电动机轴向尺寸则增加有限。 

本实施例还可以将转子支架圆盘65两侧的永磁凸极对径向中心线相互错开三十度圆心角设置,即转子支架圆盘左侧六个永磁凸极对的径向中心线与转子支架圆盘右侧六个永磁凸极对的径向中心线之间有三十度圆心角错位，使本实施例电动机有较小的步距角，从而进一步提升了转子旋转的平稳性。 

本实施例电动机运转机制及驱动控制方式同实施例一，在此不重复描述。 

实施例七： 

本实施例给出一种定子上设置“U形”双线圈励磁凸极对、转子支架圆盘单侧设置永磁体的开关磁阻电动机，其结构及外形如附图39-41所示。

本实施例定子由定子座和四个“U形”励磁凸极对构成，四个“U形”励磁凸极对分别设置于上、下、左、右，相互之间存在九十角圆心角的差距。如附图37和附图38所示，每个“U形”励磁凸极对由一个“U形”叠片铁芯71、两组励磁线圈72构成，励磁线圈L1和L2分别绕制于“U形”叠片铁芯的上边框和下边框，励磁线圈L1和L2串联，该“U形”叠片铁芯两个凸极的端口面朝向同一方向。当励磁线圈L1和L2通入正向激励电流，“U形”励磁凸极对的上方凸极端口面呈现S磁极性，下方凸极端口面呈现N磁极性，如附图37所示。当励磁线圈L1和L2通入反向激励电流，“U形”励磁凸极对的上方凸极端口面呈现N磁极性，下方凸极端口面呈现S磁极性，如附图38所示。这样就可以在“U形”励磁凸极对的两个凸极端口面形成磁极性也交替变化磁势。 

本实施例的转子支架为圆盘75，十二个永磁体以转动轴76轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘75的一个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体74与外圈永磁体73组成一个永磁凸极对，相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，如同附图25和附图27所示，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子“U形”励磁凸极对两凸极之间的距离相同。 

转动轴76旋转时，圆盘75侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个“U形”励磁凸极对，且各个永磁凸极对的端口面与各个励磁凸极对端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间即形成了一个最短磁回路。 

本实施例与实施例一相比较，本实施例励磁凸极对叠片铁芯形状为“U形”、其两个端口面朝向同一方向，另一个区别在于，本实施例则是分别向串联的励磁线圈L1和L2中通入不同方向激励电流来改变励磁凸极对端口面的磁极性，而实施例一是通过改变同一个励磁线圈激励电流方向来改变励磁凸极对端口面的磁极性。 

本实施例电动机运转机制及驱动控制方式类似于实施例一，故在此不重复描述。 

实施例八： 

本实施例给出一种定子上设置“U形”双线圈励磁凸极对、转子支架圆盘双侧设置永磁体的开关磁阻电动机。

本实施例的结构类似实施例六，区别在于，定子上设置的是“U形”双线圈励磁凸极对。 

本实施例定子上设置的“U形”双线圈励磁凸极对的磁极性变化是通过交替向线圈L1和L2中通入激励电流来实现的，如附图37和附图38所示。 

本实施例电动机运转机制及驱动控制方式类似于实施例一，故在此不重复描述。 

为了描述方式，本发明上述实施例一、五、七所给出电动机中，定子上的励磁凸极对个数为四个，转子上永磁体或永磁凸极对个数为六个，但本发明技术方案并不限于此定子励磁凸极对个数与转子永磁体或永磁凸极个数之例关系，根据电动机实际尺寸和额定功率的要求，可以做出多种比例关系的选择。设定：定子上励磁凸极对的数量为N，转子上永磁体或“永磁凸极对”的数量为M，N和M满足关系式 M=kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，且M/N之比不是正整数。本发明上述实施例二、三、四、六所给出电动机是实施例一、五、七的对称连轴结构，故也遵从上述定子励磁凸极对与转子永磁体或永磁凸极对的数量规律。 

本发明所给出的实际电动机产品具有以下特点及应用领域： 

1、重量轻、体积小、扭矩大、可靠、易控，尤其适用于对电动机的体积、重量、功率密度要求较高的场合以及航空国防等安全要求高的场合。

2、无电刷、无火花干扰，体积小、重量轻、寿命长，尤其是采用了安全低电压电源，特别适合用于手持作业电动工具和设备，以及恶劣气候环境中，流动作业使用，可以彻底避免触电伤亡事故的发生。 

3、结构简单、可靠、价格低、节能、特别适合普及通用动力机械，工农业、商业、生活家用电器，还可以提升产品、设备的品质和性能。 

4、具有在低转速时的大扭矩和宽范围恒扭矩，从而低耗、节能、可以提高车辆的续航能力，特别适合电动助力车、电动汽车作为车辆驱动电机。为电动汽车带来高性能的驱动电机，将会取代现有的交流变频电机，推进电动汽车的快速发展进程，获取很高的经济回报和社会效益。 

Claims (8)

1.一种交流永磁开关磁阻电动机，其构成包括定子、转子，定子由若干励磁凸极对构成，若干励磁凸极对均衡地固定于定子座，励磁凸极对由叠片铁芯和励磁线圈构成，励磁凸极对相互之间彼此磁隔离，每个励磁凸极对由独立的励磁线圈激励控制，

其特征在于：所述励磁凸极对由“C形”叠片铁芯、励磁线圈构成，该“C形”叠片铁芯两个凸极的端口面相对，

所述转子由转动轴、转子支架、和若干永磁体构成，转子支架的中心与转动轴固定，转子支架的外沿固定有若干永磁体，永磁体等间距地设置在转子支架外沿，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,

转动轴旋转时，固定于转子支架外沿的永磁体能依次从定子上的各个励磁凸极对的两个端口面之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与各个励磁凸极对的端口面之间形成气隙，当永磁体分别位于各个励磁凸极对两个端口面之间时，永磁体与励磁凸极对之间形成一个具有气隙的闭合磁回路。

2.根据权利要求1所述的交流永磁开关磁阻电动机，

其特征在于：所述转子支架由圆盘和圆筒构成，圆筒一端边缘与圆盘外沿固定连接，形成一个“碗形”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，若干永磁体均衡地固定在圆筒另一端边缘处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,

转动轴旋转时，固定于圆筒一端边缘的全部永磁体均能从定子励磁凸极对端口之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。

3.根据权利要求1所述的交流永磁开关磁阻电动机，

其特征在于：所述转子支架由圆盘和圆筒构成，圆筒中部内壁与圆盘外沿固定连接，形成一个“同底双向敞口碗形”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，若干永磁体均衡地固定在圆筒两端边缘处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异,

所述若干励磁凸极对分为两组，分置于转子支架两侧，所有励磁凸极对的两个端口面上下相对，

转动轴旋转时，固定于圆筒两端边缘的全部永磁体均能从圆盘两侧所有励磁凸极对的两个端口面之间通过，且各个永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。

4.根据权利要求1所述的交流永磁开关磁阻电动机，

其特征在于：所述转子支架由圆盘和带折边圆筒构成，带折边圆筒中部内壁沿与圆盘外沿固定连接，形成一个“同底双向碗口内折边”整体，圆盘中心与转动轴固定连接，圆盘平面与转动轴轴线垂直，圆筒轴线则与转动轴轴线重合，带内折边圆筒的折边面垂直于转动轴轴线，永磁体分为两组、均衡地固定在带折边圆筒两端的折边处，且在同一旋转面上相邻永磁体的磁极性相异，

所述若干励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘两侧，所有励磁凸极对的两个端口面左右相对，

转动轴旋转时，固定于带折边圆筒两端折边上的全部永磁体均能从圆盘两侧所有“C形”励磁凸极对的端口面之间通过，且永磁体的两个磁极面与励磁凸极对的端口面之间形成气隙。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的交流永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子上励磁凸极对的数量为N，转子上永磁体或“永磁凸极对”的数量为M，N和M满足关系式 M=kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数，且M/N之比不是正整数。

6.一种交流永磁开关磁阻电动机，其构成包括定子、转子，定子由若干励磁凸极对构成，若干励磁凸极对均衡地固定于定子座，励磁凸极对由叠片铁芯和励磁线圈构成，励磁凸极对相互之间彼此磁隔离，每个励磁凸极对由独立的励磁线圈激励控制，

其特征在于：所述励磁凸极对由“U形”叠片铁芯、励磁线圈构成，该“U形”叠片铁芯的端口面朝向同一方向，

所述转子由转动轴、转子支架、和若干永磁体构成，转子支架的中心与转动轴固定，所述转子支架为圆盘形，若干永磁体以转动轴轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘的一个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体与外圈永磁体组成一个永磁凸极对，在同一个旋转面上相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子励磁凸极对两凸极之间的距离相同，

转动轴旋转时，圆盘侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对两个端口面与各个励磁凸极对两个端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间即形成了一个最短磁回路。

7.根据权利要求6所述的交流永磁开关磁阻电动机，

其特征在于：所述转子支架为圆盘形，若干永磁体以转动轴轴线为对称轴，分内圈和外圈设置于导磁圆盘的两个侧面，内圈永磁体相互之间的间隔相等，外圈永磁体相互之间的间隔也相等，由于圆盘导磁，设置在同一条径线上的内圈永磁体与外圈永磁体组成一个永磁凸极对，在同一个旋转面上相邻两个永磁凸极对的磁极性相异，每个永磁凸极对两凸极之间的距离与定子励磁凸极对两凸极之间的距离相同，

所述若干“U形”励磁凸极对分为两组，分置于转子支架圆盘的两侧，

转动轴旋转时，圆盘两个侧面上的各个永磁凸极对依次扫过定子上的各个励磁凸极对，且各个永磁凸极对的端口面与各个励磁凸极对端口面之间形成气隙，当转子上任何一个永磁凸极对的两个端口面与定子上任何一个励磁凸极对两个端口面正对重合时,，该永磁凸极对与该励磁凸极对之间形成了一个最短磁回路。

8.根据权利要求6或7所述的交流永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子上励磁凸极对的数量为N，转子上永磁体或“永磁凸极对”的数量为M，N和M满足关系式 M=kN，该关系式中，M为大于等于2的偶数，N为大于等于2的自然数，当N为奇数，k取偶数，当N为偶数，k取自然数,且M/N之比不是正整数。

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