CN108242877A - 一种无齿槽磁阻外转子电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动机领域，公开了一种无齿槽磁阻外转子电动机，包括定子、第一转子、第二转子、固定壳体、转子传动轮盘、转轴、轴承。定子由外圈定子铁芯、线圈铁芯、内圈定子铁芯和绕组线圈组成。第一转子由第一外圈铁芯、第一磁阻铁芯、第一内圈铁芯和第一瓦片永磁铁组成。第二转子由第二外圈铁芯、第二磁阻铁芯、第二内圈铁芯和第二瓦片永磁铁组成。本发明电动机的定子与转子之间不设有齿槽，气隙均匀，电动机运转时消除了因齿槽产生的磁性作用力的切向分量，减小了永磁转子的切向阻力；对定子磁极与转子磁极进行合理分配，进一步提高了永磁电动机的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电动机领域，尤其涉及一种无齿槽磁阻外转子电动机。
背景技术
随着环保意识的增强，近年来电动汽车得到了长足的发展，从而带动了永磁电动机技术的发展。目前的永磁电动机中定子与转子之间一般都设有齿槽。
例如申请号为CN201110146689.5的中国专利公开了一种节能永磁电动机，包括定子和转子，在定子的硅钢片铁芯上有三个均匀分布的磁极，在这三个磁极之间的凹槽中各自嵌装一个永磁材料构成的极掌，在每个磁极和极掌的两侧都设有励磁线圈，转子也是用永磁材料构成的，转子上设有六个外凸的电枢齿，所述电枢齿分别与磁极、极掌相互对应，在齿槽内设有电枢绕组。本发明起动容易，转速稳定，显著提高工作效率，节能效果好。
例如申请号为CN201010219190.8的中国专利公开了一种三相交流永磁电动机，包括转子和定子。本发明通过在定子上设置9M个电枢绕组、在转子设置8M或者10M个磁极数，来实现三相交流永磁电动机在左右空间、上下空间的对称，从而大大降低啮合转矩和单边磁拉力。通过具有相同径向磁极性的永久磁钢和转子齿槽的周期性排布来实现所需要的转子磁场的极对数，从而大大提高转子磁钢的机械强度以及提高电机性能。
上述永磁电动机的不足之处在于，定子与转子之间的气隙不均匀，电动机运作时定子和转子的铁芯的齿槽会产生磁性作用力的切向分量，限制了永磁电动机转子的转动的效率。
另一方面，现有部分大功率永磁电动机的永磁转子的永磁铁安装方法欠佳，影响了转子的机械结构强度，且现有部分大功率永磁电动机的定子磁极与转子磁极的分配欠佳，也限制了永磁电动机的性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无齿槽磁阻外转子电动机。本发明无齿槽磁阻外转子电动机的定子与转子之间不设有齿槽，气隙均匀，电动机运作时消除了因齿槽产生的磁性作用力的切向分量，减小了永磁转子的切向阻力，提高了永磁电动机转子的转动效率；对转子的永磁铁进行了插入式的轴向错位搭配，设有结构力强的转子铁芯，提高了永磁电动机的转子机械结构力；对定子磁极与转子磁极进行了合理分配，使转子与定子之间的相互作用力分布更均匀，转子切向受力均衡，进一步提高了永磁电动机的性能。
本发明的具体技术方案为：
一种无齿槽磁阻外转子电动机，包括定子、第一转子、第二转子、固定壳体、转子传动轮盘、转轴、轴承。
所述定子由外圈定子铁芯、线圈铁芯、内圈定子铁芯和绕组线圈组成。所述外圈定子铁芯、内圈定子铁芯为圆环状，内圈定子铁芯设于外圈定子铁芯内且两者之间设有间隙，多个所述线圈铁芯等距分布于外圈定子铁芯的内圆周面上且与外圈定子铁芯连为一体；加工成型的所述绕组线圈套设于线圈铁芯上，且每个绕组线圈的绕向都相同，同一相的绕组线圈通电时，在同一时刻电流方向相同；每一相的一个以上绕组线圈并联或串联形成一相绕组线圈；内圈定子铁芯的外壁上对应线圈铁芯的位置设有连接槽，线圈铁芯的另一端固定于所述连接槽内；绕组线圈通电时形成的磁极构成定子磁极。
所述第一转子由第一外圈铁芯、第一磁阻铁芯、第一内圈铁芯和第一瓦片永磁铁组成。所述第一外圈铁芯、第一内圈铁芯呈圆环状，第一内圈铁芯设于第一外圈铁芯内且两者之间设有间隙，多个所述第一磁阻铁芯等距设于第一内圈铁芯与第一外圈铁芯之间的间隙中将间隙分隔为与所述第一磁阻铁芯大小形状相同的多个瓦型槽，第一外圈铁芯与第一磁阻铁芯、第一内圈铁芯连接为一体；所述第一瓦片永磁铁插设于所述瓦型槽内。
所述第二转子由第二外圈铁芯、第二磁阻铁芯、第二内圈铁芯和第二瓦片永磁铁组成；第二转子的内部结构与第一转子相同。
所述转轴的一端与所述转子传动轮盘的中心钢性连接，所述轴承安装于所述转轴的两端，转轴设于内圈定子铁芯的内孔中且轴承与内圈定子铁芯固定；第一转子的第一内圈铁芯和第二转子的第二内圈铁芯分别套设于定子的外部且第一内圈铁芯的内壁、第二内圈铁芯的内壁与定子外壁之间留有气隙。第一外圈铁芯、第二外圈铁芯上设有多个轴向的转子连接孔，第一转子和第二转子通过设于转子连接孔内的连接柱与转子传动轮盘轴向串联为一体；在轴向上第一瓦片永磁铁的位置对应第二磁阻铁芯的位置，第一磁阻铁芯的位置对应第二瓦片永磁铁的位置；第一瓦片永磁铁、第二瓦片永磁铁均为径向充磁且两者磁极方向相反，第一瓦片永磁铁的磁极与第二瓦片永磁铁的磁极共同组成S极、N极相间的转子磁极；定子每相磁极的极数与转子磁极的极对数相等；内圈定子铁芯上设有多个轴向的定子连接孔，内圈定子铁芯通过设于定子连接孔内的连接柱与固定支架连接。
本发明的一种无齿槽磁阻外转子电动机，外圈定子铁芯的外表面为外圆柱面、无齿槽；第一内圈铁芯、第二内圈铁芯的内表面为内圆柱面、无齿槽。在电动机工作时，第一转子、第二转子进行转动，由于没有齿槽，消除了定子与转子之间的因齿槽产生的磁性作用力的切向分量，定子与转子之间的气隙均匀，减小了永磁转子的切向阻力，因此提高了永磁电动机转子的转动效率。此外，本发明还对转子的永磁铁进行了插入式的轴向错位搭配，设有结构力强的转子铁芯，提高了永磁电动机的转子机械结构力；对定子磁极与转子磁极进行了合理分配，使转子与定子之间的相互作用力分布更均匀，转子切向受力均衡，进一步提高了永磁电动机的性能。
作为优选，所述定子的磁极由至少三相的多个绕组线圈通电时形成的磁极组成；所述定子的每相磁极由至少一个绕组线圈通电时形成的磁极组成。
作为优选，所述的外圈定子铁芯、线圈铁芯、内圈定子铁芯、第一外圈铁芯、第一内圈铁芯、第一磁阻铁芯、第二外圈铁芯、第二内圈铁芯、第二磁阻铁芯均由硅钢片或非晶合金片以转轴的轴向冲压叠装组成；所述外圈定子铁芯外侧叠装后形成外圆柱面且无齿槽，所述第一内圈铁芯、第二内圈铁芯的内侧叠装后形成内圆柱面且无齿槽。
作为优选，所述第一转子和第二转子所构成的整体的轴向两端面设有转子盖板。
作为优选，所述定子的两个端面设有定子盖板。
作为优选，所述第一外圈铁芯、第二外圈铁芯、内圈定子铁芯的圆环厚度分别大于第一内圈铁芯、第二内圈铁芯、外圈定子铁芯的圆环厚度。
上述各部件的厚度需要严格控制，第一内圈铁芯、第二内圈铁芯、外圈定子铁芯的圆环厚度厚了，影响磁场强度，太薄又影响机械强度。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、实现电动机定子与转子之间的气隙均匀。
2、消除定子与转子之间的齿槽产生的磁性作用力的切向分量，提高了永磁电动机转子的转动效率。
3、提高了永磁电动机的转子机械结构力。
4、进一步提高了永磁电动机的性能。
附图说明
图1为本发明第一转子和定子的一种横截面示意图；
图2为本发明第二转子和定子的一种横截面示意图；
图3为本发明第一转子和第二转子的一种外观示意图；
图4为本发明第一转子与第二转子磁极的一种分布示意图。
附图标记为：第一转子1、第二转子2、定子3、转轴4、轴承5、固定壳体6、转子盖板7、气隙8、转子传动轮盘9、第一外圈铁芯10、第一磁阻铁芯11、第一内圈铁芯13、第一瓦片永磁铁12、第二外圈铁芯20、第二磁阻铁芯21、第二瓦片永磁铁22、第二内圈铁芯23、转子连接孔26、外圈定子铁芯30、线圈铁芯31、内圈定子铁芯33、绕组线圈32、连接槽34、定子连接孔36、定子盖板37。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
以三相、定子每相两极、转子极对数两对为例，如图1、图2、图3所示，一种无齿槽磁阻外转子电动机，包括定子3、第一转子1、第二转子2、固定壳体6、转子传动轮盘9、转轴4、轴承5。
所述定子由外圈定子铁芯30、线圈铁芯31、内圈定子铁芯33和绕组线圈32组成。所述外圈定子铁芯、内圈定子铁芯为圆环状，内圈定子铁芯设于外圈定子铁芯内且两者之间设有间隙，6个所述线圈铁芯等距分布于外圈定子铁芯的内圆周面上且与外圈定子铁芯连为一体；加工成型的所述绕组线圈套设于线圈铁芯上，且每个绕组线圈的绕向都相同，同一相的绕组线圈通电时，在同一时刻电流方向相同；每一相的两个绕组线圈并联或串联形成一相绕组线圈；内圈定子铁芯的外壁上对应线圈铁芯的位置设有连接槽34，线圈铁芯的另一端固定于所述连接槽内；绕组线圈通电时形成的磁极构成定子磁极。
所述第一转子由第一外圈铁芯10、第一磁阻铁芯11、第一内圈铁芯13和第一瓦片永磁铁12组成。所述第一外圈铁芯、第一内圈铁芯呈圆环状，第一内圈铁芯设于第一外圈铁芯内且两者之间设有间隙，2个所述第一磁阻铁芯等距设于第一内圈铁芯与第一外圈铁芯之间的间隙中将间隙分隔为与所述第一磁阻铁芯大小形状相同的2个瓦型槽，第一外圈铁芯与第一磁阻铁芯、第一内圈铁芯连接为一体；2个所述第一瓦片永磁铁插设于所述瓦型槽内。
所述第二转子由第二外圈铁芯20、第二磁阻铁芯21、第二内圈铁芯23和第二瓦片永磁铁22组成；第二转子的内部结构与第一转子相同。
所述转轴的一端与所述转子传动轮盘的中心钢性连接，所述轴承安装于所述转轴的两端，转轴设于内圈定子铁芯的内孔中且轴承与内圈定子铁芯固定；第一转子的第一内圈铁芯和第二转子的第二内圈铁芯分别套设于定子的外部且第一内圈铁芯的内壁、第二内圈铁芯的内壁与定子外壁之间留有气隙8；第一外圈铁芯、第二外圈铁芯上设有多个轴向的转子连接孔26，第一转子和第二转子所构成的整体的轴向两端面设有转子盖板7，且盖板上也设有转子连接孔。第一转子和第二转子通过设于转子连接孔内的连接柱与转子传动轮盘轴向串联为一体。如图4所示，在轴向上第一瓦片永磁铁的位置对应第二磁阻铁芯的位置，第一磁阻铁芯的位置对应第二瓦片永磁铁的位置；第一瓦片永磁铁、第二瓦片永磁铁均为径向充磁且两者磁极方向相反，第一瓦片永磁铁的磁极与第二瓦片永磁铁的磁极共同组成S极、N极相间的转子磁极；定子每相磁极的极数与转子磁极的极对数相等；所述定子的两个端面设有定子盖板37，定子盖板以及内圈定子铁芯上设有多个轴向的定子连接孔36，定子盖板、内圈定子铁芯通过设于定子连接孔内的连接柱与固定支架连接。第一转子与第二转子的外部通过所述转子传动轮盘与汽车轮毂套接。
其中，所述的外圈定子铁芯、线圈铁芯、内圈定子铁芯、第一外圈铁芯、第一内圈铁芯、第一磁阻铁芯、第二外圈铁芯、第二内圈铁芯、第二磁阻铁芯均由硅钢片或非晶合金片以转轴的轴向冲压叠装组成；所述外圈定子铁芯外侧叠装后形成外圆柱面且无齿槽，所述第一内圈铁芯、第二内圈铁芯的内侧叠装后形成内圆柱面且无齿槽。
所述第一外圈铁芯、第二外圈铁芯、内圈定子铁芯的圆环厚度分别大于第一内圈铁芯、第二内圈铁芯、外圈定子铁芯的圆环厚度。
其中，所述定子的每相磁极，相数、转子极对数、转子磁极的分布方法：把定子圆周分为2个大等份，每个大等份再分成3个小等份代表相数3相，每个小等份代表一相的一个磁极，2个大等份中每一相共有2个磁极代表每相磁极2个；转子极对数等于每相磁极的个数即2对，转子磁极的个数为转子极对数的2倍即为4个，把转子圆周分成4等份，每等份代表一个转子磁极。
此外，本发明的定子磁极和转子磁极还可按下表所示的数据进行分配：
定子磁极和转子磁极分配方法：
所述定子的磁极由三相或大于等于四相的绕组线圈通同向电流时产生的多个磁极组成；每相磁极由同相的大于或等于一个的绕组线圈通同向电流时产生的多个磁极组成；所述定子总的磁极个数等于相数乘以定子每相磁极的个数；所述第一瓦片永磁铁的磁极与第二瓦片永磁铁的磁极共同组成南极、北极相间的转子磁极；定子每相磁极的极数等于转子磁极的极对数；每个绕组线圈的绕向都相同；同一相的绕组线圈通电时，在同一时刻电流方向相同，每一相的一个以上绕组线圈并联或串联形成一相绕组线圈。,。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于：包括定子(3)、第一转子(1)、第二转子(2)、固定壳体(6)、转子传动轮盘(9)、转轴(4)、轴承(5)；
所述定子由外圈定子铁芯(30)、线圈铁芯(31)、内圈定子铁芯(33)和绕组线圈(32)组成；所述外圈定子铁芯、内圈定子铁芯为圆环状，内圈定子铁芯设于外圈定子铁芯内且两者之间设有间隙，多个所述线圈铁芯等距分布于外圈定子铁芯的内圆周面上且与外圈定子铁芯连为一体；加工成型的所述绕组线圈套设于线圈铁芯上，且每个绕组线圈的绕向都相同，同一相的绕组线圈通电时，在同一时刻电流方向相同；每一相的一个以上绕组线圈并联或串联形成一相绕组线圈；内圈定子铁芯的外壁上对应线圈铁芯的位置设有连接槽(34)，线圈铁芯的另一端固定于所述连接槽内；绕组线圈通电时形成的磁极构成定子磁极；
所述第一转子由第一外圈铁芯(10)、第一磁阻铁芯(11)、第一内圈铁芯(13)和第一瓦片永磁铁(12)组成；所述第一外圈铁芯、第一内圈铁芯呈圆环状，第一内圈铁芯设于第一外圈铁芯内且两者之间设有间隙，多个所述第一磁阻铁芯等距设于第一内圈铁芯与第一外圈铁芯之间的间隙中将间隙分隔为与所述第一磁阻铁芯大小形状相同的多个瓦型槽，第一外圈铁芯与第一磁阻铁芯、第一内圈铁芯连接为一体；所述第一瓦片永磁铁插设于所述瓦型槽内；
所述第二转子由第二外圈铁芯(20)、第二磁阻铁芯(21)、第二内圈铁芯(23)和第二瓦片永磁铁(22)组成；第二转子的内部结构与第一转子相同；
所述转轴的一端与所述转子传动轮盘的中心钢性连接，所述轴承安装于所述转轴的两端，转轴设于内圈定子铁芯的内孔中且轴承与内圈定子铁芯固定；第一转子的第一内圈铁芯和第二转子的第二内圈铁芯分别套设于定子的外部且第一内圈铁芯的内壁、第二内圈铁芯的内壁与定子外壁之间留有气隙(8)；第一外圈铁芯、第二外圈铁芯上设有多个轴向的转子连接孔(26)，第一转子和第二转子通过设于转子连接孔内的连接柱与转子传动轮盘轴向串联为一体；在轴向上第一瓦片永磁铁的位置对应第二磁阻铁芯的位置，第一磁阻铁芯的位置对应第二瓦片永磁铁的位置；第一瓦片永磁铁、第二瓦片永磁铁均为径向充磁且两者磁极方向相反，第一瓦片永磁铁的磁极与第二瓦片永磁铁的磁极共同组成S极、N极相间的转子磁极；定子每相磁极的极数与转子磁极的极对数相等；内圈定子铁芯上设有多个轴向的定子连接孔(36)，内圈定子铁芯通过设于定子连接孔内的连接柱与固定支架连接。
2.如权利要求1所述的一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于，所述定子的磁极由至少三相的多个绕组线圈通电时形成的磁极组成；所述定子的每相磁极由至少一个绕组线圈通电时形成的磁极组成。
3.如权利要求1所述的一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于，所述的外圈定子铁芯、线圈铁芯、内圈定子铁芯、第一外圈铁芯、第一内圈铁芯、第一磁阻铁芯、第二外圈铁芯、第二内圈铁芯、第二磁阻铁芯均由硅钢片或非晶合金片以转轴的轴向冲压叠装组成；所述外圈定子铁芯外侧叠装后形成外圆柱面且无齿槽，所述第一内圈铁芯、第二内圈铁芯的内侧叠装后形成内圆柱面且无齿槽。
4.如权利要求1所述的一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于，所述第一转子和第二转子所构成的整体的轴向两端面设有转子盖板(7)。
5.如权利要求1所述的一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于，所述定子的两个端面设有定子盖板(37)。
6.如权利要求1所述的一种无齿槽磁阻外转子电动机，其特征在于，所述第一外圈铁芯、第二外圈铁芯、内圈定子铁芯的圆环厚度分别大于第一内圈铁芯、第二内圈铁芯、外圈定子铁芯的圆环厚度。
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2016
- 2016-12-24 CN CN201611210978.6A patent/CN108242877A/zh active Pending
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