一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機制造技術

本實用新型專利技術涉及一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特點是，勵磁凸極對由C形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，C形異型極靴鐵芯圓弧狀極靴由位于中央的極靴寬部和極靴寬部兩側的極靴窄部構成，相鄰兩個勵磁凸極對極靴窄部交錯設置，且相互之間存在縫隙。本實用新型專利技術能增加激勵電流換向導通時勵磁線圈內的電感量，降低換向時的電流沖擊和避免永磁體退磁，同時還能提高電流換向時的扭矩輸出。轉子上永磁體能平滑地經過極靴窄部的交錯重疊區域，從而降低電機轉矩波動。通過電機參數優化設計，可實現用較少地昂貴的永磁材料獲得更高轉矩輸出，以提高永磁材料利用率。

【技術實現步驟摘要】
一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機
本技術涉及一種永磁開關磁阻電動機，尤其為一種運轉平穩的具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機。
技術介紹
眾所周知，永磁開關磁阻電動機是在轉子上采用永磁體來替代傳統電動機轉子上的導磁體材料。由于電機轉子上永磁體與定子上勵磁凸極對之間能形成“最短磁回路”，磁作用力會增強，會使電機的力矩輸出明顯增加，此類雙凸極形式的永磁開關磁阻電動機（參見ZL2011177614.6）轉子上的永磁體凸極是間隔設置的，而定子上的勵磁凸極之間也是隔開的，此結構會帶來諸如電機運轉時轉矩是間隙性波動和較大的噪聲等問題。這使得永磁開關磁阻電機的應用范圍受到限制。若將定子上勵磁凸極對鐵芯的凸極做成極靴形狀，參見中國專利ZL201110199848.8中的圖十五、圖十六和圖十八，與傳統的雙凸極結構相比較，此類極靴狀凸極電機，雖然能增加極靴凸極與轉子上永磁體相互之間的磁作用范圍，但仍存在著以下問題，其一、當轉子上永磁體凸極徑向中心線與定子上勵磁凸極對徑向中心線重合時，該勵磁凸極對勵磁線圈中激勵電流換向，但由于該處于重合位置的轉子永磁體與定子上相鄰勵磁凸極之間的間隙大，使得該永磁體與相鄰勵磁凸極之間的磁阻很大，致使吸合轉矩降低，同時，也帶來轉矩波動。其二、處在重合位置勵磁線圈中激勵電流換向時，因換向鐵芯中磁極性和永磁體極性相同，從而換向繞組中極低的感抗使該繞組電流急劇上升，形成與充磁方向相反的磁勢，這會給穩定永磁體的磁性能帶來極其不利因素和隱患。同時也會帶來一定的轉矩波動，電路控制的可靠性降低。r>
技術實現思路
本技術的目的是改進電機定子勵磁凸極對的結構設計，提供一種C形異型極靴鐵芯永磁開關磁阻電動機。為實現上述目的，本技術的技術方案是，一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器、激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由C形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，C形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在間隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極之間圓弧形縫隙中經過。在上述技術方案中，所述C形異型極靴鐵芯的窄部不在同一條直線上分布，即，從徑向看，C形異型極靴鐵芯類似“Z”字形，所述C形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。在上述技術方案中，所述C形異型極靴鐵芯的窄部在同一條直線上分布，即，從徑向看，C形異型極靴鐵芯類似“T”字形，所述C形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。在上述技術方案中，所述C形異型極靴鐵芯由三個部件構成，部件一為外極靴凸極，部件二為內極靴凸極，部件三為C形連接部件，C形連接部件兩個端頭各有一個凸出部，兩個端頭的凸出部嵌入到內、外極靴凸極的凹槽內，形成一個整體。在上述技術方案中，相鄰兩個勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部之間間隙（LJ）的范圍為0.5毫米至5.0毫米。在上述技術方案中，所述轉子上圓弧狀永磁體外表面弧長所對應圓心角度略小于其內表面弧長所對應圓心角度；圓弧狀永磁體內表面弧長小于或等于C形異型極靴鐵芯的弧長，且大于或等于C形異型極靴鐵芯寬部的弧長，圓弧狀永磁體兩個側面開有定位柱銷孔。基于上述C形異型極靴鐵芯和永磁體技術方案，所述定子座為兩個，呈軸向相對設置，兩個定子座均與電動機罩殼固定，兩個定子座內側各設置有六個空腔體，這六個空腔體以電動機轉動軸軸線為中心對稱均衡設置，六個腔體之間由一個封閉環形腔體連接，六個獨立的勵磁凸極對分別固定在腔體內，并以高導熱膠體灌封固化，封閉在腔體內，形成一個固態導熱體，所述轉子由轉子支架和八個永磁體構成，轉子支架為雙側懸臂結構，在轉子支架懸臂兩側分別固定有四個圓弧狀永磁體，四個圓弧狀永磁體的磁極性指向是徑向的，且相鄰兩個圓弧狀永磁體的磁極性相異，轉子旋轉時，固定于轉子支架懸臂兩側的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極之間的圓弧形縫隙中經過。其中，勵磁凸極對鐵芯采用鐵基非晶或納米晶材料。在上述電機技術方案中，所述轉子支架軸向兩側各設置有四個限位塊，限位塊外圓弧表面弧長所對應圓心角度略大于其內圓弧表面弧長所對應圓心角度，圓弧狀永磁體正好能軸向嵌入到兩個限位塊之間，限位塊的倒角與永磁體倒角相吻合，轉子支架上的定位突起插入到永磁體一側面定位柱銷孔中，定位壓環上的定位突起插入到永磁體另一側面定位柱銷孔中，而定位壓環上的固定孔與限位塊上的定位螺孔對齊，用螺釘將定位壓環與限位塊固定。在上述電機技術方案中，位于對角位置的兩個勵磁凸極對勵磁線圈串聯或并聯，由三相電源分別供電，三個位置傳感器互成一百二十度設置在定子座上，三個位置傳感器與電機轉軸線的徑向距離與轉子上永磁體外圓弧表面或內圓弧表面與電機轉軸線的徑向距離相等，即，當轉子轉動，轉子上永磁體外圓弧表面或內圓弧表面的一側邊緣會從位置傳感器貼近處經過，固定于定子座上位置傳感器的感應面與轉子上永磁體一側邊緣相距2毫米至5毫米，位置傳感器在定子座上的圓心角位置滿足以下條件，即當轉子上某個永磁體的徑向中心線與定子上某個勵磁凸極對極靴鐵芯的徑向中心線重合時，此刻，總有一個位置傳感器設置在相鄰的兩個永磁體之間間隙寬度的平分線上。本技術的優點是，定子勵磁凸極對C形鐵芯凸極極靴采用寬窄部特異形狀，并將相鄰定子勵磁凸極對的凸極極靴窄部做交錯設置。此特殊結構，第一、加大了勵磁凸極對各個獨立鐵芯凸極極靴兩端所對應的圓心角度，如附圖26中，每一個鐵芯凸極極靴兩端所對應的圓心角度接近72度，這使得處于重合位置永磁體與相鄰鐵芯極靴之間距離大大的縮小或已處于搭接狀態，如附圖26中，處在重合位置的永磁體Ⅰ和Ⅲ的前端就分別與勵磁凸極對B和B′鐵芯的窄部存在搭接點，這不但能使處在重合位置勵磁凸極對勵磁線圈電流在換向導通時勵磁線圈內電感量有所增加，從而降低了換向時的電流沖擊和避免了使永磁體退磁的因素，而且也顯著提高了勵磁線圈激勵電流換向時的扭矩輸出。第二、由于相鄰定子勵磁凸極對的凸極極靴窄部做交錯設置，形成了一個重疊區域，該重疊區域內的兩個極靴窄部的磁極性隨各自勵磁凸極對凸極的磁極性變化而變化，而當轉子上的永磁體進入該重疊區域內，兩個極靴窄部的磁極性雖然相異，但位于永磁體逆時針方向的勵磁凸極對極靴凸極是排斥該永磁體的，而位于該永磁體順時針方向的勵磁凸極對極靴凸極則是吸引該永磁體的，進而使該永磁體在重疊區域形成了平滑地經過。能明顯降低電機的轉矩波動性。第三、此結構電機還可以通過加大定子上各勵磁凸極對鐵芯凸極極靴弧長所對應圓心角度來降低轉子上永磁體弧長對應角度，從而可以利用較少地昂貴永磁材料獲得更高轉矩輸出，顯著提高了永磁材料的利用率。附圖說明圖1是本技術極靴凸極呈“Z”字形的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器、激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由C形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，C形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在間隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極之間圓弧形縫隙中經過。/n

【技術特征摘要】
1.一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器、激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由C形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，C形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在間隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極之間圓弧形縫隙中經過。


2.根據權利要求1所述的一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述C形異型極靴鐵芯窄部不在同一條直線上分布，即，從徑向看，C形異型極靴鐵芯類似“Z”字形，所述C形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。


3.根據權利要求1所述的一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述C形異型極靴鐵芯窄部在同一條直線上分布，即，從徑向看，C形異型極靴鐵芯類似“T”字形，所述C形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。


4.根據權利要求2或3所述的一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述C形異型極靴鐵芯由三個部件構成，部件一為外極靴凸極，部件二為內極靴凸極，部件三為C形連接部件，C形連接部件兩個端頭各有一個凸出部，兩個端頭的凸出部嵌入到內、外極靴凸極的凹槽內，形成一個整體。


5.根據權利要求1所述的一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：相鄰兩個勵磁凸極對C形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部之間間隙范圍為0.5毫米至5.0毫米。


6.根據權利要求1所述的一種具有C形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述轉子上圓弧狀永磁體外表面弧長所對應圓心角度略小于其內表面弧長所對應圓心角度，圓弧狀永磁體內表面弧長小于或等于C形異型極靴鐵芯的弧長，且大于或等于C形異型極靴鐵芯寬部的弧長，圓弧狀永磁體兩個側面開...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱石柱，司雷明，武金宏，戴珊珊，
申請(專利權)人：南京一體科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32