CN1297059C - 直接驱动永磁式磁阻电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直接驱动磁阻电机——直接驱动永磁式磁阻电机。它由硅钢片叠成的转子铁心(5)的内、外圆上分别开有第一齿槽(5-1)和第二齿槽(5-2)，它还包括永磁体(4)，第一大极(13-1)的表面开有若干个均匀布置的第三齿槽(13-2)，第二大极(9-1)表面上开有第四齿槽(9-2)，长条形的永磁体(4)镶嵌在第三齿槽(13-2)和第四齿槽(9-2)中，永磁体(4)沿转子铁心(5)的切线方向充有磁场。由于永磁体(4)的存在，消除了槽(1-2)和槽(3-2)中的漏磁，提高了齿(1-3)和齿(3-3)中的磁通密度，使电机的性能体积比和性能重量比大幅提高，从而克服了现有技术的缺陷。本发明具有结构简单、工作可靠和易于推广实施的优点。

Description

直接驱动永磁式磁阻电机
技术领域
本发明涉及一种直接驱动磁阻电机。
背景技术
已有的直接驱动磁阻电机，如图1所示，电机的转子2为薄壁杯形结构，安放在两个同心定子之间。通过对磁极依次通电，转子2与定子相互作用产生转矩。由于内外定子同时与转子相互作用，使单位铁心质量的转矩增大。磁通由外定子1径向通过薄壁转子2到内定子3，转子磁路很短，磁路的磁阻很低，这样电机单位安匝产生的磁通较高，电机具有高的转矩，但在外定子1的大极1-1表面的槽1-2处和内定子3的大极3-1表面的槽3-2处存在一些漏磁通，因此，为得到大的转矩，需要大的励磁功率，这样即限制了电机的性能体积比，又加大了驱动系统的成本。
发明内容
为了克服现有技术的直接驱动磁阻电机性能体积比和性能重量比低的缺陷，提供一种性能体积比和性能重量比高的直接驱动磁阻电机。本发明是通过如下方案予以实现的：一种直接驱动永磁式磁阻电机，它包括转子铁心5、外定子励磁绕组6、内定子励磁绕组7、轴8、内定子铁心9、转子保持架10、第一轴承11、第二轴承12和外定子铁心13，由硅钢片叠成的转子铁心5的内、外圆上分别开有第一齿槽5-1和第二齿槽5-2，第二齿槽5-2的中心线和第一齿槽5-1的中心线重合，第一齿槽5-1和第二齿槽5-2平行于转子铁心5的轴心线并且在圆周上均匀分布，转子铁心5的外圆与外定子铁心13的内孔间形成外气隙15，转子铁心5的内孔与内定子铁心9的外圆间形成内气隙14，转子铁心5通过转子保持架10固定在轴8上，轴8通过第一轴承11和第二轴承12固定在内定子铁心9的内孔中，外定子铁心13内表面上的第一大极13-1上绕有外定子励磁绕组6，内定子铁心9外表面上的第二大极9-1上绕有内定子励磁绕组7，它还包括永磁体4，第一大极13-1的朝向转子铁心5的表面上分别开有若干个均匀布置的第三齿槽13-2，第三齿槽13-2平行于轴8，第二大极9-1的朝向转子铁心5的表面上分别开有与第三齿槽13-2数目相等的均匀布置的第四齿槽9-2，第四齿槽9-2平行于轴8，长条形的永磁体4镶嵌在第三齿槽13-2和第四齿槽9-2中，永磁体4沿转子铁心5的切线方向充有磁场，外定子铁心13上的第三齿槽13-2中相邻的永磁体4充磁方向相反，内定子铁心9上的第四齿槽9-2中相邻的永磁体4充磁方向相反。当内定子励磁绕组7和外定子励磁绕组6不通电时，外定子铁心13中的永磁体4的磁通经过外定子铁心13、外气隙15、转子铁心5、外气隙15和外定子铁心13闭合，内定子铁心9中的永磁体4的磁通经过内定子铁心9、内气隙14、转子铁心5，内气隙14和内定子铁心9闭合。当对电机某一相中的两个内定子铁心大极如第二第五大极9-1-1和第六大极9-1-2中的内定子励磁绕组7和两个外定子铁心大极第一第三大极13-1-1和第四大极13-1-2中的外定子励磁绕组6通电后，通电相的铁心槽中永磁体4的磁通路径与内定子励磁绕组7和外定子励磁绕组6通电产生的磁通磁路相同，均是经过第二第五大极9-1-1、内气隙14、转子铁心5、外气隙15、第一第三大极13-1-1、第四大极13-1-2、外气隙15、转子铁心5、内气隙14、第六大极9-1-2闭合。由于永磁体4的存在，如图1所示，消除了槽1-2和槽3-2中的漏磁，提高了齿1-3和齿3-3中的磁通密度，使电机的性能体积比和性能重量比大幅提高，从而克服了现有技术的缺陷。本发明具有结构简单、工作可靠和易于推广实施的优点。
附图说明
图1是现有的直接驱动磁阻电机的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是图2的A-A剖视图，图4是本发明的磁路示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图2、图3和图4具体说明本发明。它由转子铁心5、外定子励磁绕组6、内定子励磁绕组7、轴8、内定子铁心9、转子保持架10、第一轴承11、第二轴承12和外定子铁心13和永磁体4组成，由硅钢片叠成的转子铁心5的内、外圆上分别开有第一齿槽5-1和第二齿槽5-2，第二齿槽5-2的中心线和第一齿槽5-1的中心线重合，第一齿槽5-1和第二齿槽5-2平行于转子铁心5的轴心线并且在圆周上均匀分布，转子铁心5的外圆与外定子铁心13的内孔间形成外气隙15，转子铁心5的内孔与内定子铁心9的外圆间形成内气隙14，转子铁心5通过转子保持架10固定在轴8上，轴8通过第一轴承11和第二轴承12固定在内定子铁心9的内孔中，外定子铁心13内表面上的第一大极13-1上绕有外定子励磁绕组6，内定子铁心9外表面上的第二大极9-1上绕有内定子励磁绕组7，外定子铁心13上的第一第三大极13-1-1上的绕组6-1与第四大极13-1-2上的绕组6-2为同一相，内定子铁心9上的第二第五大极9-1-1上的绕组7-1与第六大极9-1-2上的绕组7-2为同一相，外定子铁心13上的第一第三大极13-1-1圆弧表面的中心线和第四大极13-1-2圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心5外圆上第二齿槽5-2的第一齿距T的整数倍再加第一齿距T的二分之一，内定子铁心9上的第二第五大极9-1-1圆弧表面的中心线和第六大极9-1-2圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心5内孔上第一齿槽5-1的第二齿距t的整数倍再加第二齿距t的二分之一，外定子铁心13上的第一第三大极13-1-1的中心线与内定子铁心9上的第二第五大极9-1-1的中心线在转子铁心处错开转子铁心5上第一齿槽5-1的第二齿距t与第二齿槽5-2的第一齿距T之和的四分之一，外定子铁心13的不在同一相的第一第三大极13-1-1圆弧表面的中心线与第四大极13-1-2圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心5的第一齿距T的整数倍再加第一齿距T的m分之一，m是电机的相数，内定子铁心9的不在同一相的第二第五大极9-1-1圆弧表面的中心线与第六大极9-1-2圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心5的第二齿距t的整数倍再加第二齿距t的m分之一，第一齿距T和第二齿距t均指弧长。第一大极13-1的朝向转子铁心5的表面上分别开有若干个均匀布置的第三齿槽13-2，第三齿槽13-2平行于轴8，第二大极9-1的朝向转子铁心5的表面上分别开有与第三齿槽13-2数目相等的均匀布置的第四齿槽9-2，第四齿槽9-2平行于轴8，长条形的永磁体4镶嵌在第三齿槽13-2和第四齿槽9-2中，永磁体4沿转子铁心5的切线方向充有磁场，外定子铁心13上的第三齿槽13-2中相邻的永磁体4充磁方向相反，内定子铁心9上的第四齿槽9-2中相邻的永磁体4充磁方向相反。
具体实施方式二：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是，外定子铁心13上第三齿槽13-2的齿距H为转子铁心5外圆上第二齿槽5-2的第一齿距T的二分之一，内定子铁心9上第四齿槽9-2的齿距h为转子铁心5内孔上第一齿槽5-1的第二齿距t的二分之一。齿距H和齿距h指弧长。

Claims (4)

1、一种直接驱动永磁式磁阻电机，它包括转子铁心(5)、外定子励磁绕组(6)、内定子励磁绕组(7)、轴(8)、内定子铁心(9)、转子保持架(10)、第一轴承(11)、第二轴承(12)和外定子铁心(13)，由硅钢片叠成的转子铁心(5)的内、外圆上分别开有第一齿槽(5-1)和第二齿槽(5-2)，第二齿槽(5-2)的中心线和第一齿槽(5-1)的中心线重合，第一齿槽(5-1)和第二齿槽(5-2)平行于转子铁心(5)的轴心线并且在圆周上均匀分布，转子铁心(5)的外圆与外定子铁心(13)的内孔间形成外气隙(15)，转子铁心(5)的内孔与内定子铁心(9)的外圆间形成内气隙(14)，转子铁心(5)通过转子保持架(10)固定在轴(8)上，轴(8)通过第一轴承(11)和第二轴承(12)固定在内定子铁心(9)的内孔中，外定子铁心(13)内表面上的第一大极(13-1)上绕有外定子励磁绕组(6)，内定子铁心(9)外表面上的第二大极(9-1)上绕有内定子励磁绕组(7)，其特征是它还包括永磁体(4)，第一大极(13-1)的朝向转子铁心(5)的表面上分别开有若干个均匀布置的第三齿槽(13-2)，第三齿槽(13-2)平行于轴(8)，第二大极(9-1)的朝向转子铁心(5)的表面上分别开有与第三齿槽(13-2)数目相等的均匀布置的第四齿槽(9-2)，第四齿槽(9-2)平行于轴(8)，长条形的永磁体(4)镶嵌在第三齿槽(13-2)和第四齿槽(9-2)中，永磁体(4)沿转子铁心(5)的切线方向充有磁场，外定子铁心(13)上的第三齿槽(13-2)中相邻的永磁体(4)充磁方向相反，内定子铁心(9)上的第四齿槽(9-2)中相邻的永磁体(4)充磁方向相反。
2、根据权利要求1所述的直接驱动永磁式磁阻电机，其特征是外定子铁心(13)上第三齿槽(13-2)的齿距(H)为转子铁心(5)外圆上第二齿槽(5-2)的第一齿距(T)的二分之一，内定子铁心(9)上第四齿槽(9-2)的齿距(h)为转子铁心(5)内孔上第一齿槽(5-1)的第二齿距(t)的二分之一。
3、根据权利要求1所述的直接驱动永磁式磁阻电机，其特征是外定子铁心(13)上的第三大极(13-1-1)上的绕组(6-1)与第四大极(13-1-2)上的绕组(6-2)为同一相，内定子铁心(9)上的第五大极(9-1-1)上的绕组(7-1)与第六大极(9-1-2)上的绕组(7-2)为同一相，外定子铁心(13)上的第三大极(13-1-1)圆弧表面的中心线和第四大极(13-1-2)圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心(5)外圆上第二齿槽(5-2)的第一齿距(T)的整数倍再加第一齿距(T)的二分之一，内定子铁心(9)上的第五大极(9-1-1)圆弧表面的中心线和第六大极(9-1-2)圆弧表面的中心线之间的弧长是转子铁心(5)内孔上第一齿槽(5-1)的第二齿距(t)的整数倍再加第二齿距(t)的二分之一。
4、根据权利要求1所述的直接驱动永磁式磁阻电机，其特征是外定子铁心(13)上的第三大极(13-1-1)的中心线与内定子铁心(9)上的第五大极(9-1-1)的中心线在转子铁心处错开转子铁心(5)上第一齿槽(5-1)的第二齿距(t)与第二齿槽(5-2)的第一齿距(T)之和的四分之一。
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