專利名稱：一種外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機，尤其涉及一種相對定子和可轉(zhuǎn)動的電機外殼偏心的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，屬于電氣設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變磁阻電機是一種新型調(diào)速電機，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點， 是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高，適于高速運行，受到行業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。通常變磁阻電機包括一個安裝在機座內(nèi)的定子和一個相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子上有按照一定間距間隔開的突出磁極，定子和轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)以一定的規(guī)律相對放置。當(dāng)轉(zhuǎn)子試圖旋轉(zhuǎn)到使磁路磁阻最小化或定子繞組電感最大化的位置時，變磁阻電機產(chǎn)生磁阻力并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩對外做功。然而，由于傳統(tǒng)變磁阻電機的固有缺陷(扭矩波動，鐵損耗及磁損耗大，噪聲大)， 使得變磁阻電機的應(yīng)用受到極大限制；比如控制難度大，控制成本高，鐵耗大，等等；為了改進(jìn)傳統(tǒng)變磁阻電機的缺陷，世界各國學(xué)者對其缺陷的根源及改進(jìn)的措施進(jìn)行了積極的研究，為降低鐵耗以及增大能量密度，有采取單相多齒的短磁路結(jié)構(gòu)。為改善其力矩波動以及其振動噪聲水平，中國發(fā)明專利申請開關(guān)磁阻電機(專利申請?zhí)?00680043128.X)通過優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)的方式改善噪聲水平；而中國發(fā)明專利申請雙定子開關(guān)磁阻電機(專利申請?zhí)?00510037635.X)采用雙定子結(jié)構(gòu)改善其扭矩波動狀況，但是以上兩種發(fā)明專利申請采用的技術(shù)方案都未改善振動噪聲的源，即過大同時也是做無用功的徑向力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種新型結(jié)構(gòu)的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，以減少磁損耗，提高電機效率以及能量密度和減小輸出扭矩波動；同時改善電機的使用壽命。為解決技術(shù)背景中所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，包括偏心轉(zhuǎn)子、定子和勵磁繞組以及驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈，其中，所述定子包括凸極定子和軸，凸極定子固定于軸的外圓面，所述凸極定子的外圓面有多個沿圓周均勻排列的定子凸極，勵磁繞組纏繞于定子凸極上，每個勵磁繞組構(gòu)成一相；
所述的偏心轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成的圓環(huán)沖片疊壓而成，且相對于定子和可轉(zhuǎn)動的電機外殼偏心布置，定子置于偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)；
驅(qū)動外齒圈固定于偏心轉(zhuǎn)子的中部或者兩端，受動內(nèi)齒圈固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼內(nèi)，所述的驅(qū)動內(nèi)齒圈和受動外齒圈總是保持內(nèi)嚙合，而偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面與定子外圓面總是保持無滑動的接觸，這樣偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面與定子外面圓形成了兩個梯變的氣息結(jié)構(gòu)；
當(dāng)勵磁繞組通電時，通過磁場作用，驅(qū)動偏心轉(zhuǎn)子繞定子轉(zhuǎn)動，偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面與定子外圓面的一處總是保持無滑動的接觸，通過驅(qū)動外齒圈驅(qū)動受動內(nèi)齒圈，從而驅(qū)動可轉(zhuǎn)動的電機外殼轉(zhuǎn)動輸出扭矩做功。其中，所述的定子處于所述的偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)。其中，偏心轉(zhuǎn)子軸心線與定子和可轉(zhuǎn)動的電機外殼軸心線偏移一定的距離，即偏心轉(zhuǎn)子相對于定子和可轉(zhuǎn)動的電機外殼偏心。其中，可轉(zhuǎn)動的電機外殼采用的材料不定，其與軸通過軸承連接，并且與定子同心。其中，偏心轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成的圓環(huán)形沖片疊壓而成。其中，凸極定子由軟磁材料制成的沖片疊壓而成，該沖片外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極。其中，凸極定子的槽口安裝固定有一塊或者多塊永磁體。其中，凸極定子的槽口可安裝固定非導(dǎo)磁材料制成的隔磁塊。其中，固定安裝于偏心轉(zhuǎn)子兩端的驅(qū)動外齒圈可通過兩個軸承與軸保持轉(zhuǎn)動連接。其中，保持驅(qū)動外齒圈與軸可自由轉(zhuǎn)動的兩個軸承中，一個軸承支持偏心轉(zhuǎn)子繞軸的公轉(zhuǎn)，一個軸承支持偏心轉(zhuǎn)子繞自身軸線的自傳，兩個軸承通過一個軸承架安裝。其中，凸極定子可由分段的定子段組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，定子包括凸極定子和軸，并置于偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)； 偏心轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成的圓環(huán)形沖片疊壓而成，其與定子及可轉(zhuǎn)動的電機外殼偏心；這樣，偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓面總是有一處與定子外圓面保持無滑動的接觸，而驅(qū)動外齒圈與受動內(nèi)齒圈也總是保持嚙合狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載時，勵磁繞組通電，產(chǎn)生電磁場，驅(qū)動偏心轉(zhuǎn)子，通過驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈驅(qū)動可轉(zhuǎn)動的電機外殼轉(zhuǎn)動對外輸出做功；通過偏心轉(zhuǎn)子的集磁功能，使得漏磁減少，通過偏心轉(zhuǎn)子與定子之間的梯變的氣息結(jié)構(gòu)，獲得平衡扭矩輸出，而由于徑向力用于工作以及較輕的偏心轉(zhuǎn)子，故而，本發(fā)明外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機相比傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機具備更高的能量密度、更高的工作效率、更好的動態(tài)特性以及更高的輸出扭矩質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明第一具體實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A截面圖3是本發(fā)明第二具體實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的驅(qū)動外齒圈固定于偏心轉(zhuǎn)子的兩端和受動內(nèi)齒圈固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼兩端的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明第三具體實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的凸極定子上都纏繞有勵磁繞組的機構(gòu)示意圖； 圖5為圖4的B-B截面圖；圖6為本發(fā)明第四具體實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機分段凸極定子結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參考圖1，該圖為本發(fā)明一種外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的第一具體實施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，包括有定子(1)、偏心轉(zhuǎn)子(4)、勵磁繞組(8A、8B、8C、8D、8E、8F)和驅(qū)動外齒圈(7)以及受動內(nèi)齒圈(10)，定子(1)包括凸極定子 (2)和軸(3)，凸極定子(2)固定于軸(3)的外表面形成定子(1);勵磁繞組纏繞于定子凸極 (9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6)上，其中每個勵磁繞組為一相，S卩，本具體實施例外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機為六相；在本具體實施例中，每相之間有一個定子凸極，該定子凸極上沒有纏繞任何繞組；凸極定子(2)上的每個槽口安裝固定有一塊永磁體或者三塊永磁體(6)； 驅(qū)動外齒圈(7)固定于偏心轉(zhuǎn)子的中部，受動內(nèi)齒圈(10)固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼(11) 內(nèi)，驅(qū)動外齒圈總是與受動內(nèi)齒圈保持內(nèi)嚙合；偏心轉(zhuǎn)子(4)與定子(1)偏心布置，在本具體實施例中，偏心轉(zhuǎn)子的軸心線0’和定子的中心線0之間的偏心距離為L，偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面S2與定子(1)的外表面Sl總是保持不可滑動的接觸，這樣，Sl和S2之間形成了兩個梯變的氣息結(jié)構(gòu)；可轉(zhuǎn)動的電機外殼(11)與軸(3)通過兩個軸承(5-1、5-2)形成轉(zhuǎn)動連接；
本具體實施例中，偏心轉(zhuǎn)子(4 )與定子(1)和可轉(zhuǎn)動的電機外殼(11)偏心布置，驅(qū)動外齒圈與受動內(nèi)齒圈總是保持嚙合，偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面與定子外圓面總是保持無滑動的接觸， 接觸的位置兩邊為對稱的梯變氣息結(jié)構(gòu)，工作時，勵磁繞組通電產(chǎn)生勵磁磁場，該磁場總是通過凸極定子、氣息和偏心轉(zhuǎn)子形成回路，從而形成驅(qū)動偏心轉(zhuǎn)子繞定子轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力，最終通過驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈，對外輸出做功；也可相鄰的兩相同時導(dǎo)通通電，以獲得更大的扭矩輸出；
工作中，通過槽口的永磁體(6)磁場，偏心轉(zhuǎn)子始終與定子外圓面形成無滑動接觸，這樣也讓固定安裝于偏心轉(zhuǎn)子外圓面中部的驅(qū)動外齒圈總是與固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼內(nèi)的受動內(nèi)齒圈保持嚙合；
參考圖2，為圖1的A-A截面軸(3)與可轉(zhuǎn)動的電機外殼(11)之間通過軸承(5-1、5-2)形成可自由轉(zhuǎn)動的連接。受動內(nèi)齒圈(10)固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼(11)中，而驅(qū)動外齒圈(7)固定于偏心轉(zhuǎn)子的外圓面S3的中部。參考圖3，為第二具體實施例外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的驅(qū)動外齒圈安裝固定于偏心轉(zhuǎn)子兩端和受動內(nèi)齒圈安裝固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼兩端的結(jié)構(gòu)示意圖。驅(qū)動外齒圈(90-1、90_2)固定于偏心轉(zhuǎn)子(111)的兩端，受動內(nèi)齒圈(100_1、 100-2)固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼(110)的兩端，且驅(qū)動外齒圈與受動內(nèi)齒圈保持嚙合，驅(qū)動外齒圈(90-2)通過兩個軸承(60-2、80-2)與軸形成可自由轉(zhuǎn)動的連接，這兩個軸承通過軸承架(70-2)安裝，驅(qū)動外齒圈(90-1)通過兩個軸承(60-1,80-1)與軸形成可自由轉(zhuǎn)動的連接，這兩個軸承通過軸承架(70-1)安裝，四個軸承中兩個支持轉(zhuǎn)子繞自身軸線的自轉(zhuǎn)，其他兩個軸承支持轉(zhuǎn)子繞定子軸線的公轉(zhuǎn)；工作時，偏心轉(zhuǎn)子(111)繞定子轉(zhuǎn)動，通過驅(qū)動外齒圈驅(qū)動受動內(nèi)齒圈，同時驅(qū)動軸承架(70-1、70-2)，目的為使驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈總是保持嚙合，而偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面和定子的外表面總是有一處形成無滑動的接觸；
應(yīng)該要說明的是，本具體實施例所揭示的內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明所揭示內(nèi)容的任何一種情況。參考圖4，為本發(fā)明的第三具體實施例外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機的凸極定子上都纏繞有勵磁繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。定子(100)包括凸極定子(200)和軸(300)，凸極定子(200)上的定子凸極(200-1、 200-2、200-3、200-4)都纏繞有勵磁繞組(400-1、400-2、400-3、400_4)，槽口固定安裝有一塊永磁體或者多塊永磁體或者隔磁材料(600)；
參考圖5，為圖4的B-B截面示意圖。驅(qū)動外齒圈(700)固定于偏心轉(zhuǎn)子(800)的中部，并與固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼 (1100)內(nèi)中部的受動內(nèi)齒圈(1000)保持嚙合，偏心轉(zhuǎn)子(800)的內(nèi)圓面總是與定子(100) 的外圓面保持無滑動的接觸，可轉(zhuǎn)動的電機外殼(1100)通過軸承(500)與軸形成可自由轉(zhuǎn)動的連接；
本具體實施例中，在工作時，其輸出扭矩做功的方式與第一具體實施例相同，此處不再贅述；所不同的是，本具體實施例中，凸極定子上的每個定子凸極都纏繞有勵磁繞組，而勵磁繞組中間沒有一個定子凸極。參考圖6，為本發(fā)明第四具體實施例的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機采用分段凸極定子的結(jié)構(gòu)示意圖。凸極定子由四個“凹”形定子段(1600-1、1600-2、1600-3、1600-4)通過燕尾槽相互固定而成，同時也通過燕尾槽與軸固定；
應(yīng)該要說明的是，本具體實施例所揭示的內(nèi)容可應(yīng)用于本發(fā)明所揭示內(nèi)容的所有情況，同時，亦可采用其他分段定子結(jié)構(gòu)相互固定組成凸極定子；其他的與前述具體實施例相同，此處不再贅述。雖然本發(fā)明的較佳實施例已揭露如上，本發(fā)明并不受限于上述實施例，技術(shù)人員當(dāng)可理解，在不脫離本發(fā)明的情況下，可以對公開的配置進(jìn)行變化；因此，上面的幾個實施例僅用于示例而不用于限制目的；本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚，在不明顯改變上述操作的情況下，可以對配置進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1. 一種外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，包括有偏心轉(zhuǎn)子、定子、勵磁繞組以及驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈，其特征在于，所述偏心轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成的環(huán)形沖片疊壓而成，定子處于偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)，偏心轉(zhuǎn)子與定子偏心布置，使得偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓面總是有一處與定子的外圓面的一處保持無滑動的接觸，通過此接觸，偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面和定子外圓面之間形成了兩個梯變的氣息結(jié)構(gòu)；定子部分包括凸極定子和固定凸極定子的軸，凸極定子由軟磁材料制成的沖片疊壓而成，凸極定子的外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極，勵磁繞組纏繞于定子凸極上， 凸極定子固定于軸上；驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈分別與偏心轉(zhuǎn)子和可轉(zhuǎn)動的電機外殼固定，并且保持嚙合； 負(fù)載工作時，所述勵磁繞組通電，所述偏心轉(zhuǎn)子繞所述定子轉(zhuǎn)動，同時繞自身軸線自傳，在轉(zhuǎn)動過程中，所述偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓面總是有一處與所述定子的外園面的一處保持無滑動的接觸，而驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈總是有一處保持嚙合，這樣，通過所述驅(qū)動外齒圈驅(qū)動所述受動內(nèi)齒圈對外輸出做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述定子由凸極定子和軸固定而成，其中的凸極定子外圓面有若干個沿圓周均勻布置的定子凸極，且定子置于偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述勵磁繞組纏繞于定子凸極上，當(dāng)兩個所述勵磁繞組之間有一個定子凸極時，該所述定子凸極沒有纏繞任何線圈繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述的定子凸極的每個槽口固定安裝有一塊或者多塊永磁體或者隔磁塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述的偏心轉(zhuǎn)子與所述的定子偏心布置，偏心轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面的一處總是與定子的外表面的一處形成無滑動的接觸，這樣，偏心轉(zhuǎn)子內(nèi)表面和定子外表面自接觸的位置形成了梯變的氣息結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述的驅(qū)動外齒圈與偏心轉(zhuǎn)子固定，位于偏心轉(zhuǎn)子的中部，或位于偏心轉(zhuǎn)子的兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，所述的固定于偏心轉(zhuǎn)子兩端的驅(qū)動外齒圈通過兩個軸承以及一個軸承架與軸形成可自由轉(zhuǎn)動的連接，其中，兩個軸承中，一個支持偏心轉(zhuǎn)子繞定子軸心線的公轉(zhuǎn)，一個支持偏心轉(zhuǎn)子繞自身軸心線的自轉(zhuǎn)；兩個軸承通過一個軸承架固定安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，受動內(nèi)齒圈固定于可轉(zhuǎn)動的電機外殼內(nèi)，并與驅(qū)動外齒圈始終保持嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，可轉(zhuǎn)動的電機外殼與軸通過軸承形成可自由轉(zhuǎn)動的連接，且可轉(zhuǎn)動的電機外殼與定子同心，這樣，受動內(nèi)齒圈和可轉(zhuǎn)動的電機外殼可繞軸自由轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，其特征在于，定子中的凸極定子可為分段的定子段組成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，包括偏心轉(zhuǎn)子、定子、勵磁繞組以及驅(qū)動外齒圈和受動內(nèi)齒圈，定子由凸極定子和固定凸極定子的軸組成，其中，凸極定子上有若干個沿圓周均勻布置且向外的定子凸極，勵磁繞組纏繞于凸極定子的定子凸極上；偏心轉(zhuǎn)子為一個由軟磁材料制成的環(huán)形沖片疊壓而成；驅(qū)動外齒圈與偏心轉(zhuǎn)子固定安裝，受動內(nèi)齒圈固定于電機外殼內(nèi)，并與驅(qū)動外齒圈保持嚙合；偏心轉(zhuǎn)子相對于定子偏心形成本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機，由于徑向力用于工作以及轉(zhuǎn)子較輕，因此本發(fā)明外轉(zhuǎn)子式偏心轉(zhuǎn)子變磁阻電機具有高的能量密度、緊湊的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的動態(tài)性能，此外，由于梯變的氣息結(jié)構(gòu)，使得輸出扭矩平穩(wěn)并且振動和噪聲小。
文檔編號H02K1/14GK102386742SQ20111036572
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:何嘉穎