一種軸向磁通開關(guān)磁阻電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)內(nèi)定子齒和轉(zhuǎn)子齒交疊前產(chǎn)生的邊緣磁通引起電流非線性；開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩是由一系列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，合成轉(zhuǎn)矩不是恒定值的問題。采取的技術(shù)方案是：包括定子磁軛、轉(zhuǎn)子磁軛、定子單元、轉(zhuǎn)子單元、定子軸、齒盤、位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元和傳感器安裝盤；定子單元固定在定子磁軛上，轉(zhuǎn)子單元固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，齒盤固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，定子軸與定子磁軛相連，同時(shí)定子軸貫穿轉(zhuǎn)子磁軛、齒盤和傳感器安裝盤，轉(zhuǎn)子磁軛與定子軸之間通過軸承相連；傳感器安裝盤與定子軸固定成一個(gè)整體，位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元固定在傳感器安裝盤上。
【專利說明】—種軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型開關(guān)磁阻電機(jī)，具體是一種軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是一種機(jī)電一體化交流調(diào)速系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、系統(tǒng)控制靈活、調(diào)速性能好、運(yùn)行效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，它特別適合在惡劣環(huán)境和要求超高速的場(chǎng)合下運(yùn)行，因此廣泛應(yīng)用于煤礦、航空、汽車等領(lǐng)域，功率范圍從幾瓦到幾兆瓦，轉(zhuǎn)速范圍從幾轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上既無繞組也無永磁體，定子上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的磁極上的繞組串聯(lián)成為一相。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)成單相、兩相、三相及多相等不同結(jié)構(gòu)，且有每極單齒和每極多齒結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)和開關(guān)供電導(dǎo)致了它具有一定的缺點(diǎn):一是定子齒和轉(zhuǎn)子齒交疊前產(chǎn)生的邊緣磁通引起電流非線性；二是開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩是由一系列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，合成轉(zhuǎn)矩不是恒定值。這些將導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)存在固有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，尤其電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。所以從電機(jī)本體上最大限度地減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)成為開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)和開關(guān)供電導(dǎo)致了它具有一定的缺點(diǎn):一是定子齒和轉(zhuǎn)子齒交疊前產(chǎn)生的邊緣磁通引起電流非線性；二是開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩是由一系列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，合成轉(zhuǎn)矩不是恒定值。這些將導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)存在固有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，尤其電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，效率高，能量密度大的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子磁軛、轉(zhuǎn)子磁軛、定子單元、轉(zhuǎn)子單元、定子軸、齒盤、位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元和傳感器安裝盤；所述定子單元固定在定子磁軛上，轉(zhuǎn)子單元固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，齒盤固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，定子軸與定子磁軛相連，同時(shí)定子軸貫穿轉(zhuǎn)子磁軛、齒盤和傳感器安裝盤，所述轉(zhuǎn)子磁軛與定子軸之間通過軸承相連；所述傳感器安裝盤與定子軸固定成一個(gè)整體，所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元固定在傳感器安裝盤上，且位于傳感器安裝盤與轉(zhuǎn)子磁軛之間；所述定子單元和轉(zhuǎn)子單元均位于定子磁軛與轉(zhuǎn)子磁軛之間，并且定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間留有間隙；
[0007]其中，所述定子單元包括六個(gè)定子齒；所述六個(gè)定子齒均勻分布在定子磁軛上；所述六個(gè)定子齒上均繞有定子繞組；所述六個(gè)定子齒分為三組對(duì)稱設(shè)置的定子組，分別為
第一定子組、第二定子組和第三定子組；
[0008]所述轉(zhuǎn)子單元包括四個(gè)轉(zhuǎn)子齒；所述四個(gè)轉(zhuǎn)子齒均勻分布在轉(zhuǎn)子磁軛上；[0009]所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元包括三個(gè)位置信號(hào)檢測(cè)傳感器，分別為第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器；所述第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第一定子組中的任意一個(gè)定子齒，所述第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第二定子組中的任意一個(gè)定子齒，所述第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第三定子組中的任意一個(gè)定子齒；
[0010]所述齒盤固定在轉(zhuǎn)子磁軛上；齒盤的上端設(shè)有四個(gè)外凸的測(cè)量齒；所述測(cè)量齒均勻分布在齒盤上；所述四個(gè)外凸的測(cè)量齒的位置與轉(zhuǎn)子磁軛上的四個(gè)轉(zhuǎn)子齒一一對(duì)應(yīng)。
[0011]本發(fā)明中所述的定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間的間隙為0.5-1.0_。
[0012]由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的軸承要承受較大的軸向力，本發(fā)明中軸承采用現(xiàn)有技術(shù)中交叉滾子軸承。由于交叉滾子軸承的滾子之間裝有間隔保持器或者隔離塊，可以防止?jié)L子的傾斜所滾子之間相互磨察，有效防止了旋轉(zhuǎn)扭矩的增加。另外，不會(huì)發(fā)生滾子的一方接觸現(xiàn)象或者鎖死現(xiàn)象；同時(shí)因?yàn)閮?nèi)外環(huán)是分割的結(jié)構(gòu)，間隙可以調(diào)整，即使被施加預(yù)壓，也能獲得高精度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)因?yàn)闈L子在呈90°的V型溝槽滾動(dòng)面上通過間隔保持器被相互垂直排列，這種設(shè)計(jì)使交叉滾子軸承就可以承受較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷及力矩負(fù)荷等所有方向的負(fù)荷。
[0013]本發(fā)明中的位置信號(hào)檢測(cè)傳感器采用現(xiàn)有技術(shù)能檢測(cè)位置信號(hào)的傳感器都能使用；本發(fā)明優(yōu)先采用現(xiàn)有技術(shù)中的光電傳感器。
[0014]本發(fā)明中的定子齒與轉(zhuǎn)子齒采用任意形狀均可以，但本發(fā)明從生產(chǎn)成本低、制作工藝簡(jiǎn)單的角度考慮，優(yōu)先采用定子齒為圓柱形；轉(zhuǎn)子齒為圓柱形。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:1、利用軸向磁通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使定、轉(zhuǎn)子平面化，徑向磁通電機(jī)都存在轉(zhuǎn)子與定子的包裹結(jié)構(gòu)很不利于散熱，平面化的結(jié)構(gòu)散熱效果更好。同時(shí)減小了軸向長(zhǎng)度，使得結(jié)構(gòu)緊湊，且該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還能增大轉(zhuǎn)矩，大大提高了電機(jī)性能。
2、利用轉(zhuǎn)子磁軛與轉(zhuǎn)子一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)控制與電能的存儲(chǔ)合二為一，使飛輪儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、重量減輕，體積縮小，能量密度提高。飛輪結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子可緩和開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)使電機(jī)輸出更加穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，1、定子磁軛，3、定子軸,4、定子齒,5、轉(zhuǎn)子磁軛,8、傳感器安裝盤,10、軸承，
11、六角螺母，12、壓緊環(huán)，13、齒盤，13-1、測(cè)量齒，14、位置信號(hào)檢測(cè)傳感器，15、轉(zhuǎn)子齒，16、定子繞組，17、間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖1和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述。
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例如下:[0021]如圖1所示，本發(fā)明的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子磁軛1、轉(zhuǎn)子磁軛5、定子單元、轉(zhuǎn)子單元、定子軸3、齒盤13、位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元和傳感器安裝盤8 ;
[0022]定子單元包括六個(gè)定子齒4、定子繞組16 ；
[0023]轉(zhuǎn)子單元包括四個(gè)轉(zhuǎn)子齒15 ；
[0024]位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元包括三個(gè)位置信號(hào)傳感器14，第一位置信號(hào)傳感器、第二位置信號(hào)傳感器和第三位置信號(hào)傳感器。
[0025]所述定子單元固定在定子磁軛I上，定子單元內(nèi)的六個(gè)定子齒4內(nèi)六角螺栓固定在定子磁軛I上，定子磁軛I上開設(shè)有與定子齒4形狀相匹配的凹槽，定子齒4的一端伸入此凹槽內(nèi)，后通過內(nèi)六角螺栓將定子齒4與定子磁軛I固定為一個(gè)整體。定子磁軛I上的凹槽起到定位定子齒4的作用。本發(fā)明中的采用的定子齒4為圓柱形；所述六個(gè)定子齒4分為三組對(duì)稱設(shè)置的定子組，分別為第一定子組、第二定子組和第三定子組；在使用時(shí)，若第一定子組、第二定子組和第三定子組依次通電導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子磁軛15便按照順時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；若第三定子組、第二定子組和第一定子組依次通電導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子磁軛15便按照逆時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]轉(zhuǎn)子單元固定在轉(zhuǎn)子磁軛5上，轉(zhuǎn)子單元內(nèi)的四個(gè)轉(zhuǎn)子齒15均勻分布在轉(zhuǎn)子磁軛5上，四個(gè)轉(zhuǎn)子齒15均通過螺栓固定在轉(zhuǎn)子磁軛5上；轉(zhuǎn)子磁軛5上設(shè)有與轉(zhuǎn)子齒15相匹配的槽口，轉(zhuǎn)子齒15的一端伸入到此槽口內(nèi)，后通過螺栓將轉(zhuǎn)子磁軛5與轉(zhuǎn)子齒15固定成一個(gè)整體。轉(zhuǎn)子磁軛5上的槽口起到定位轉(zhuǎn)子齒15的作用。本發(fā)明中采用的轉(zhuǎn)子齒15為圓柱形。
[0027]齒盤13固定在轉(zhuǎn)子磁軛5上，齒盤13的上端設(shè)有四個(gè)外凸的測(cè)量齒13_1 ;所述測(cè)量齒13-1均勻分布在齒盤13上；所述四個(gè)外凸的測(cè)量齒13-1的位置與轉(zhuǎn)子磁軛5上的
四個(gè)轉(zhuǎn)子齒15--對(duì)應(yīng)。定子軸3與定子磁軛I相連，同時(shí)定子軸3貫穿轉(zhuǎn)子磁軛5、齒
盤13和傳感器安裝盤8，所述轉(zhuǎn)子磁軛5與定子軸3之間通過交叉滾子軸承相連；交叉滾子軸承的內(nèi)圈套裝在定子軸3上，交叉滾子軸承的內(nèi)圈一端固定在定子軸3的軸肩上，另一端通過壓緊環(huán)12和六角螺母11鎖緊在定子軸3上。交叉滾子軸承的外圈套裝在轉(zhuǎn)子磁軛5內(nèi)。
[0028] 所述傳感器安裝盤8與定子軸3固定成一個(gè)整體，所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元固定在傳感器安裝盤8上，且位于傳感器安裝盤8與轉(zhuǎn)子磁軛5之間；所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元包括三個(gè)位置信號(hào)檢測(cè)傳感器14，分別為第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器；所述第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第一定子組中的任意一個(gè)定子齒4，所述第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第二定子組中的任意一個(gè)定子齒4，所述第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第三定子組中的任意一個(gè)定子齒4。本發(fā)明中的第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)子齒15所處于的位置:將檢測(cè)到的信號(hào)輸出到外部的主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)，依次給第一定子組、第二定子組和第三定子組進(jìn)行通電導(dǎo)通。
[0029]定子單元和轉(zhuǎn)子單元均位于定子磁軛I與轉(zhuǎn)子磁軛5之間，并且定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間間隙17為0.5-1.0mm。
[0030]本發(fā)明所述的位置信號(hào)檢測(cè)傳感器14優(yōu)先采用現(xiàn)在技術(shù)中的光電傳感器。[0031]本發(fā)明的工作過程:
[0032]本發(fā)明的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)裝置，在起動(dòng)時(shí)，首先根據(jù)位置信號(hào)檢測(cè)傳感器14的輸出信號(hào)確定轉(zhuǎn)子齒15所處位置，根據(jù)轉(zhuǎn)子齒所處位置來給相應(yīng)的繞組通電，在氣隙中建立磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。在運(yùn)動(dòng)過程中第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)輸出到外部的主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)，依次給第一定子組、第二定子組和第三定子組進(jìn)行通電導(dǎo)通。若依次順序給第一定子組、第二定子組和第三定子組通電導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子磁軛15便按照順時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；若依次順序給第三定子組、第二定子組和第一定子組通電導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子磁軛15便按照逆時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]在起動(dòng)時(shí)，利用定子齒4與轉(zhuǎn)子齒15之間的相互作用使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，將輸入的電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子齒15與轉(zhuǎn)子磁軛5的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，運(yùn)行時(shí)，通過第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器反饋始終控制轉(zhuǎn)子在一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍，同時(shí)由于飛輪結(jié)構(gòu)使軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)始終給外部負(fù)載一個(gè)穩(wěn)定的輸出。
[0034]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:包括定子磁軛(I)、轉(zhuǎn)子磁軛(5)、定子單元、轉(zhuǎn)子單元、定子軸(3)、齒盤(13)、位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元和傳感器安裝盤(8);所述定子單元固定在定子磁軛(I)上，轉(zhuǎn)子單元固定在轉(zhuǎn)子磁軛(5)上,齒盤(13)固定在轉(zhuǎn)子磁軛(5)上,定子軸(3)與定子磁軛(I)相連，同時(shí)定子軸(3)貫穿轉(zhuǎn)子磁軛(5)、齒盤(13)和傳感器安裝盤(8)，所述轉(zhuǎn)子磁軛(5)與定子軸(3)之間通過軸承(10)相連；所述傳感器安裝盤(8)與定子軸(3)固定成一個(gè)整體，所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元固定在傳感器安裝盤(8 )上，且位于傳感器安裝盤(8 )與轉(zhuǎn)子磁軛(5 )之間；所述定子單元和轉(zhuǎn)子單元均位于定子磁軛(I)與轉(zhuǎn)子磁軛(5)之間，并且定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間留有間隙(17)； 其中，所述定子單元包括六個(gè)定子齒(4);所述六個(gè)定子齒(4)均勻分布在定子磁軛(I)上；所述六個(gè)定子齒(4)上均繞有定子繞組(16);所述六個(gè)定子齒(4)分為三組對(duì)稱設(shè)置的定子組，分別為第一定子組、第二定子組和第三定子組； 所述轉(zhuǎn)子單元包括四個(gè)轉(zhuǎn)子齒(15);所述四個(gè)轉(zhuǎn)子齒(15)均勻分布在轉(zhuǎn)子磁軛(5)上； 所述位置信號(hào)檢測(cè)傳感器單元包括三個(gè)位置信號(hào)檢測(cè)傳感器(14)，分別為第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器、第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器和第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器；所述第一位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第一定子組中的任意一個(gè)定子齒(4)，所述第二位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第二定子組中的任意一個(gè)定子齒(4)，所述第三位置信號(hào)檢測(cè)傳感器的位置對(duì)應(yīng)于第三定子組中的任意一個(gè)定子齒(4)； 所述齒盤(13)固定在轉(zhuǎn)子磁軛(5)上；齒盤(13)的上端設(shè)有四個(gè)外凸的測(cè)量齒(13-1);所述測(cè)量齒(13-1)均勻分布在齒盤(13)上；所述四個(gè)外凸的測(cè)量齒(13-1)的位置與轉(zhuǎn)子磁軛(5 )上的四個(gè)轉(zhuǎn)子齒(15)——對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述的定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間的間隙(17)為0.5-1.0mm。
3.如權(quán)利要求1所述的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述的軸承(10)為交叉滾子軸承。
4.如權(quán)利要求1所述的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述的位置信號(hào)檢測(cè)傳感器(14)為光電傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述的定子齒(4)為圓柱形。
6.如權(quán)利要求1所述的軸向磁通開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子齒(15)為圓柱形。
【文檔編號(hào)】H02K29/03GK103546010SQ201310531037
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】范震乾, 梅磊, 張廣明, 王德明 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)