CN219918551U - 一种磁路可调的电机和运载工具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁路可调的电机和运载工具，包括壳体，壳体内设有转子组件、定子组件和轭部推动装置，定子组件包括定子齿槽部、缠绕于定子齿槽部的定子线圈和可旋转轭部，定子线圈用于产生运动磁场；可旋转轭部设于定子齿槽部的圆周处，可旋转轭部的磁阻沿圆周方向及径向方向不均匀设置；轭部推动装置包括作动器、与作动器连接的控制器，控制器用于控制作动器移动，作动器与可旋转轭部连接，用于在控制器的控制下推动可旋转轭部沿着定子齿槽部的圆周方向旋转至预设角度，调节转子、定子齿槽部、可旋转轭部间的磁路磁阻。本实用新型能够有效调节定子线圈上反电动势的大小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁路可调的电机和运载工具，属于电机技术领域。
背景技术
电机旋转时，定子线圈上会产生反电动势，转速越高，反电动势越高。当反电动势高于电源电压时，电机不能正常工作于驱动状态。
现代电机特别是永磁电机设计中，需要在扭矩和转速之间进行妥协。在保证低速区大扭矩的前提下，高速区一般采用弱磁等电流控制手段抑制反电动势，而弱磁控制会增加电机在高速区的损耗，故从电机结构上进行改进以抑制反电动势。
有些电机的转子相对于定子能够在轴向方向上可控移动。低速时，转子和定子在轴向方向上重合；高速时通过机械装置强迫转子在轴向方向上偏移，使得转子和定子在轴向方向上不完全重合，从而达到降低反电动势的目的。
轴向移动处于高速旋转的转子需要复杂的机械结构，实际应用极少。轴向移动连接有电源线的定子，会损害电机的电气可靠性和寿命。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种磁路可调的电机和运载工具，能够有效调节定子线圈上反电动势的大小。为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本实用新型提供了一种磁路可调的电机，包括壳体，壳体内设有转子组件、定子组件和轭部推动装置，
所述转子组件包括转子、与转子连接的转子轴，所述转子轴通过轴承与壳体连接，转子与转子轴相对于壳体旋转；
所述定子组件包括定子齿槽部、缠绕于定子齿槽部的定子线圈和可旋转轭部，所述定子线圈用于产生运动磁场；所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部的圆周处，所述可旋转轭部的磁阻沿圆周方向及径向方向不均匀设置；
所述轭部推动装置包括作动器、与所述作动器连接的控制器，所述控制器用于控制作动器移动，所述作动器与可旋转轭部连接，用于在控制器的控制下推动所述可旋转轭部沿着所述定子齿槽部的圆周方向旋转至预设角度，调节转子、定子齿槽部、可旋转轭部间的磁路磁阻。
结合第一方面，可选地，所述转子上设有永磁体，所述永磁体用于与定子线圈产生的运动磁场耦合，以推动转子运动。
结合第一方面，可选地，所述可旋转轭部沿圆周方向开设有孔或槽，用于产生沿圆周方向及径向方向不均匀设置的磁阻。
结合第一方面，可选地，当所述磁路可调的电机为内转子电机时，所述定子齿槽部设于所述转子圆周外部，所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部外圆周的外侧，位于所述定子齿槽部与所述壳体之间。
结合第一方面，可选地，当所述磁路可调的电机为外转子电机时，所述定子齿槽部设于所述转子圆周内部，所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部内圆周的内侧。
结合第一方面，可选地，所述轭部推动装置还包括与连接所述控制器连接的复位装置，所述复位装置用于在控制器的控制下推动所述可旋转轭部恢复至初始位置。
结合第一方面，可选地，所述可旋转轭部上设有限位结构，用于限制所述可旋转轭部相对于所述定子齿槽部旋转的最大角度。
结合第一方面，可选地，所述定子齿槽部通过齿槽部固定棒与所述壳体连接。
结合第一方面，可选地，还包括定轭部，所述定轭部设于定子齿槽部与可旋转轭部之间，与所述定子齿槽部连接。
第二实用新型，本实用新型提供了一种运载工具，由第一方面所述的磁路可调的电机驱动运行。
与现有技术相比，本实用新型实施例所提供的一种磁路可调的电机所达到的有益效果包括：
本实用新型包括壳体，壳体内设有转子组件、定子组件和轭部推动装置，所述转子组件包括转子、与转子连接的转子轴，所述转子轴通过轴承与壳体连接，转子与转子轴相对于壳体旋转；所述定子组件包括定子齿槽部、缠绕于定子齿槽部的定子线圈和可旋转轭部，所述定子线圈用于产生运动磁场；所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部的圆周处，所述可旋转轭部的磁阻沿圆周方向及径向方向不均匀设置；所述轭部推动装置包括作动器、与所述作动器连接的控制器，所述控制器用于控制作动器移动，所述作动器与可旋转轭部连接，用于在控制器的控制下推动所述可旋转轭部沿着所述定子齿槽部的圆周方向旋转至预设角度，调节转子、定子齿槽部、可旋转轭部间的磁路磁阻。本实用新型在电机低速旋转时，可旋转的轭部处于使其与定子齿槽部形成的磁路有利于磁力线通过的位置；在电机高速旋转时，使得可旋转的轭部处于使其与定子齿槽部形成的磁路不利于磁力线通过的位置，能够有效调节定子线圈上反电动势的大小；
本实用新型既无需轴向移动高速旋转的转子，也无需轴向移动需要通电的定子，结构简单，可靠性高。通过调节定子轭部的偏移位置，能够有效调节反电动势大小，提高电机转速，降低系统能耗，特别是高速情况下的能耗。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的一种磁路可调的电机的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的一种磁路可调的电机的可旋转轭部处于有利于磁力线通过的位置；
图3为本实用新型实施例一提供的一种磁路可调的电机的可旋转轭部处于不利于磁力线通过的位置。
图中：
1、滚动装置；2、可旋转轭部；3、定子齿槽部；4、定子线圈；
5、轭部推动装置；6、永磁体；7、齿槽部固定棒；8、转子；9、转子轴；
10、限位结构；11、壳体；12、定轭部。
实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上/下端”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置/套设有”、“套接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例一
本实施例提供了一种磁路可调的电机，包括壳体11，壳体11内设有转子8组件、定子组件和轭部推动装置5。
如图1所示，转子8组件包括转子8、与转子8连接的转子轴9。转子轴9通过轴承与壳体11连接，转子8与转子轴9相对于壳体11旋转。
如图1所示，定子组件包括定子齿槽部3、缠绕于定子齿槽部3的定子线圈4和可旋转轭部2。定子齿槽部3通过齿槽部固定棒7与壳体11连接。定子组件还包括定轭部12，定轭部12设于定子齿槽部3与可旋转轭部2之间，与定子齿槽部3连接，便于固定定子齿槽部3、增强定子齿槽部3的机械强度，并设置初始磁阻。
定子线圈4用于产生运动磁场，转子8上设有永磁体6，永磁体6用于与定子线圈4产生的运动磁场耦合，以推动转子8运动。可旋转轭部2设于定子齿槽部3的圆周处。可旋转轭部2沿圆周方向开设有孔或槽，用于产生沿圆周方向及径向方向不均匀设置的磁阻。
在本实施例中，可旋转轭部2通过滚动装置1与壳体11连接，滚动装置1为滚柱或轴承。
轭部推动装置5包括作动器、与作动器连接的控制器。控制器控制作动器移动，作动器与可旋转轭部2连接，作动器在控制器的控制下推动可旋转轭部2沿着定子齿槽部3的圆周方向旋转至预设角度，调节转子8、定子齿槽部3、可旋转轭部2间的磁路磁阻。
在本实施例中，作动器为液压装置、电磁装置、凸轮装置中的任一种，优选为液压装置。
轭部推动装置5还包括与连接控制器连接的复位装置，复位装置用于在控制器的控制下推动可旋转轭部2恢复至初始位置。
可旋转轭部2上设有限位结构10，用于限制可旋转轭部2相对于定子齿槽部3旋转的最大角度。
在本实施例中，磁路可调的电机为内转子8电机时，定子齿槽部3设于转子8圆周外部，可旋转轭部2设于定子齿槽部3外圆周的外侧，位于定子齿槽部3与壳体11之间。可旋转轭部2内侧、定子齿槽部3外侧之间凹凸配合构成限位结构10，和/或可旋转轭部2外侧、壳体11内侧之间凹凸配合构成限位结构10。
在图1中，可旋转轭部2内侧、定轭部12外侧之间凹凸配合构成限位结构10。
在本实施例中，复位装置为弹片、弹簧、液压装置、气压装置等弹性装置。
如图2、图3所示，椭圆形点划线示意了从转子8--定子齿槽部3--可旋转轭部2--定子齿槽部3--转子8的磁场回路。虚线方框部分示意了可旋转轭部2转动一定角度时，可旋转轭部2与定子齿槽部3之间磁路的变化。
如图2所示，当电机转子8处于静止状态或者电机输出处于低转速大转矩状态时，电机转子旋转产生的反电动势低于施加在定子线圈上的驱动电压或预设电压，可旋转轭部2处于使其与定子齿槽部3形成的磁路有利于磁力线通过的位置，有利于减小椭圆形磁场回路磁阻。
如图3所示，当电机转子8高速旋转时，电机转子旋转产生的反电动势高于施加在定子线圈上的驱动电压或预设电压，根据转子8转速，可旋转轭部2在轭部推动装置5的作用下，改变相对于定子齿槽部3的角度，可旋转轭部2处于有利于增大椭圆形磁场回路磁阻的位置。电机转子旋转产生的反电动势越高于施加在定子线圈上的驱动电压或预设电压，使得可旋转轭部2处于越有利于增大椭圆形磁场回路磁阻的位置。
如图3所示的虚线方框处，可旋转轭部2与定子齿槽部3的磁路变窄，虽然磁场回路的左侧位置的磁路变宽，但是根据木桶原理，整个闭合磁场回路的磁阻仍然增大，从而降低了楞次定律E=BLV中的磁感应强度B，也就降低了磁通量E，其中L为导体的有效长度、V为导体的速度。
具体的，电机处于低转速状态为电机的转速未超过额定转速的50%，电机处于高转速状态为电机的转速超过额定转速的50%。
本实施例既无需轴向移动高速旋转的转子8，也无需轴向移动需要通电的定子，结构简单，可靠性高。通过调节定子轭部的偏移位置，能够有效调节反电动势大小，提高电机转速，降低系统能耗，特别是高速情况下的能耗。
实施例二
本实施例提供了与实施例一类似的一种磁路可调的电机，包括壳体11，壳体11内设有转子8组件、定子组件和轭部推动装置5，区别在于本实施例的磁路可调的电机为外转子8电机。
转子轴9通过轴承与壳体11连接，转子8与转子轴9相对于壳体11旋转。定子组件包括定子齿槽部3、缠绕于定子齿槽部3的定子线圈4和可旋转轭部2。定子齿槽部3通过齿槽部固定棒7与壳体11连接。定子组件还包括定轭部12，定轭部12设于定子齿槽部3与可旋转轭部2之间，与定子齿槽部3连接，便于固定定子齿槽部3、增强定子齿槽部3的机械强度，并设置了初始磁阻，进一步地，所述初始磁阻也可沿圆周方向及径向方向不均匀设置。
可旋转轭部2上设有限位结构10，用于限制可旋转轭部2相对于定子齿槽部3旋转的最大角度。
定子齿槽部3设于转子8圆周内部，可旋转轭部2设于定子齿槽部3内圆周的内侧。可旋转轭部2内侧、壳体11外侧之间凹凸配合构成限位结构10，和/或可旋转轭部2外侧、定子齿槽部3内侧之间凹凸配合构成限位结构10。
轭部推动装置5包括作动器、与作动器连接的控制器。控制器控制作动器移动，作动器与可旋转轭部2连接，作动器在控制器的控制下推动可旋转轭部2沿着定子齿槽部3的圆周方向旋转至预设角度，调节转子8、定子齿槽部3、可旋转轭部2间的磁路磁阻。
本实施例既无需轴向移动高速旋转的转子8，也无需轴向移动需要通电的定子，结构简单，可靠性高。通过调节定子轭部的偏移位置，能够有效调节反电动势大小，提高电机转速，降低系统能耗，特别是高速情况下的能耗。
实施例三
本实施例提供了一种运载工具，由实施例一或实施例二所述的一种磁路可调的电机驱动运行。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁路可调的电机，其特征在于，包括壳体，壳体内设有转子组件、定子组件和轭部推动装置，
所述转子组件包括转子、与转子连接的转子轴，所述转子轴通过轴承与壳体连接，转子与转子轴相对于壳体旋转；
所述定子组件包括定子齿槽部、缠绕于定子齿槽部的定子线圈和可旋转轭部，所述定子线圈用于产生运动磁场；所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部的圆周处，所述可旋转轭部的磁阻沿圆周方向及径向方向不均匀设置；
所述轭部推动装置包括作动器、与所述作动器连接的控制器，所述控制器用于控制作动器移动，所述作动器与可旋转轭部连接，用于在控制器的控制下推动所述可旋转轭部沿着所述定子齿槽部的圆周方向旋转至预设角度，调节转子、定子齿槽部、可旋转轭部间的磁路磁阻。
2.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，所述转子上设有永磁体，所述永磁体用于与定子线圈产生的运动磁场耦合，以推动转子运动。
3.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，所述可旋转轭部沿圆周方向开设有孔或槽，用于产生沿圆周方向及径向方向不均匀设置的磁阻。
4.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，当所述磁路可调的电机为内转子电机时，所述定子齿槽部设于所述转子圆周外部，所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部外圆周的外侧，位于所述定子齿槽部与所述壳体之间。
5.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，当所述磁路可调的电机为外转子电机时，所述定子齿槽部设于所述转子圆周内部，所述可旋转轭部设于所述定子齿槽部内圆周的内侧。
6.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，所述轭部推动装置还包括与连接所述控制器连接的复位装置，所述复位装置用于在控制器的控制下推动所述可旋转轭部恢复至初始位置。
7.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，所述可旋转轭部上设有限位结构，用于限制所述可旋转轭部相对于所述定子齿槽部旋转的最大角度。
8.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，所述定子齿槽部通过齿槽部固定棒与所述壳体连接。
9.根据权利要求1所述的磁路可调的电机，其特征在于，还包括定轭部，所述定轭部设于定子齿槽部与可旋转轭部之间，与所述定子齿槽部连接。
10.一种运载工具，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的磁路可调的电机驱动运行。
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