偏心滚动转子变磁阻电机制造技术

本发明专利技术公开一种偏心椭圆形、卵形或圆柱形滚动转子变磁阻电机(1)，其由定子(2)、滚动转子(3)及输出曲轴(8)组成，其中该滚动转子变磁阻电机的转子与输出轴轴颈(5-2)同心，而与输出轴主轴(5-1)偏心。定子部分由分段的E型定子段组件(2-1～2-6)沿机座(6)内圆均匀固定安装而成；扭矩输出曲轴(8)，转子(3)可绕曲轴轴颈(8-2)自由转动；由于气隙为梯变结构、径向力做功以及滚动转子更好的集磁能力，从而减小输出扭矩波动、振动与噪声水平以及漏磁，获得更高的效率和扭矩输出；由于转子转动的速度大于曲轴转动的速度，从而实现低速高扭矩输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，尤其涉及一种偏心的滚动转子变磁阻电机，属于变磁阻电机

技术介绍
变磁阻电机是一种结构简单、成本低，适用于高速运行，并且其各相独立工作，可靠性高，相比其他普遍电机，更有耐高温、 易散热以及适于高速运行的优点；然而，由于其结构特点，也存在诸多缺点，比如扭矩波动、振动与噪声水平比一般电机大、铁损过大等。传统的变磁阻电机包括一个安装在机座内的定子和一个相对于定子旋转的转子，定子和转子上有按照一定间距间隔开的突出磁极，定子和转子的磁极数以一定的规律相对放置。当转子试图旋转到使磁路磁阻最小化或定子绕组电感最大化的位置时，变磁阻电机产生磁阻力并产生转矩对外做功。由于双凸极的结构，导致传统电机具有扭矩波动、振动和噪声大的缺陷，除此，由于传统电机的定转子双凸极之间产生的力分为径向力和旋转力，而旋转力远小于径向力，径向力对电机工作并没有贡献，并为电机躁动与噪声的来源，因为传统变磁阻电机的能量密度相对较低，并有大的进一步发展的潜力。关于已有变磁阻电机定转子磁极间力的分布问题Cai, W ；Pillay, P ；Reichert, K ；在文章《Accurate computation of electromagnetic forces in switched reluctancemotors)), Electrical Machines and Systems, 2001. ICEMS 2001. Proceedings of theFifth International Conference, page (s) 1065-1071 vol. 2 中进行了详细的研究说明,此处，该文作为参考引入。为了减小已有变磁阻电机输出扭矩波动过大的问题，业界学者及研究人员除了从控制优化视角以获得特殊的激励电流波形达致减少扭矩波动以外，还更多地从优化定转子极结构的视角以减少输出扭矩波动，梯变气隙结构也是其中的优化方向，而Jin Woo Lee,Hong Seok Kim, Byung Kwon, and Byung Taek Kim 在文章《New Rotor Shape Design forMinimum Torque Ripple of SRM Using FEM》IEEE TRANSACTION MAGNETICS VOL. 40 NO. 2，MARCH 2004page (s) :754-758中对转子极侧面开口进行有效的研究，结果表明同样获得了扭矩波动减少4. 4%的效果。该文在此处也一致作为参考引入。开关磁阻电机的设计和控制原理，这里也不予论述，T.J.E. Miller在专著((Switched Reluctance Motors and Their Control)), Magna Physics publishing andClarendon Press, oxford, 1993中对开关磁阻电机进行了论述,该文在此处作为参考引入。为提高开关磁阻电机的体积能量比，中国专利技术专利(申请号200510010551. 7)和(申请号201010102546.X)分别采用混合励磁磁路的方式，其中申请号为201010102546.X的专利技术专利采用分段定子式混合短磁路形式来减少磁路损耗，但是这两种专利技术专利都没有考虑对径向力的处理，本质上，和传统开关磁阻电机的工作方式基本一样，都具有径向力和旋转力之比偏大的问题，而过大的径向力造成严重的振动与噪声问题。而中国专利技术专利(申请号2006680043128.X)通过优化转子极尖结构以获得梯变气隙以减少传统开关磁阻电机扭矩波动及噪声的影响。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种偏心的滚动转子变磁阻电机及其转子和曲轴结构，以提高能量密度和效率、减小振动和噪声、提高电机的动态响应能力以及改善电机的使用寿命。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案一种偏心的滚动转子变磁阻电机，包括有机座、定子部分、转子部分和励磁绕组以及曲轴，其中所述定子部分包括多个沿机座内圆周向均匀安装固定的E型定子段组件，各个定子段之间有或/和没有间隙，E型定子段朝向曲轴的端面为椭圆形、卵形或圆柱形的一部分，这样的多个沿机座内圆周向安装固定的定子段面组成的定子内圆面为椭圆型、卵型或圆柱型；励磁绕组嵌入于各个E型定子段的定子槽中组成定子段组件，当为单偏心转子时，单个定子段组件组成本专利技术电机的一相。当为两偏心转子时，两个定子段组件组成一相。机座的两端或端盖中固定有内齿圈。转子部分两端或内圆柱环体两端或轴颈两端固定有外齿圈，并与机座两端或端盖中的内齿圈保持啮合；当为转子由有内环和外环组成时，内环体内部压装有轴瓦或者轴承。曲轴部分包括轴颈和主轴，主轴安装于端盖的轴承中，轴颈安装于转子内圆柱环体内，这样转子通过轴承或者轴瓦可绕曲轴轴颈自由转动，形成转子的自转。当负载时，励磁绕组通电，产生磁通，迫使转子绕曲轴轴颈转动，由于转子与定子内圆面之间受到摩擦或者齿轮的约束而没有滑动，这样转子转动的过程中，驱动曲轴轴颈往相反方向转动，从而输出旋转扭矩。其中，各个定子段槽口放置有隔磁材料制成的锲块。其中，定子段为E型定子段，其朝向曲轴的端面为椭圆形、卵形或者圆柱形的一部分。其中，定子段及转子外环均由软磁材料制作的薄片叠压而成。其中，机座两端或端盖中固定有内齿圈。其中，曲轴由轴颈和主轴组成。其中，转子两端固定有外齿圈，其与机座两端或端盖中的内齿圈保持啮合。一种偏心滚动转子变磁阻电机的转子结构，其包括外环和内圆柱环；外环的外侧面为椭圆形、卵形或圆柱形，内圆柱环为圆柱形，夕卜环和内圆柱环通过花键或者其他机械结构固定组成滚动转子部分，滚动转子与定子内圆面线接触，滚动转子外侧面和定子内圆面固定有由高摩擦系数材料制成的薄层作为摩擦层以约束定子和转子之间的滑动。其中，转子内圆柱环外侧面为花键或其他结构以便安装固定转子外环。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果本专利技术的偏心滚动转子变磁阻电机，其定子部分包括多个沿机座内圆周向安装固、定的E型定子段，各个定子段之间有或/和没有气隙，各个定子段朝向曲轴的端面组成的定子内圆面为椭圆形、卵形或者圆柱形；励磁绕组放置于各个E型定子段的定子槽中，当为偏心转子时，每个E型定子段构成本一相，当为两个偏心转子时，每相对的两个E型定子段构成一相；机座两端或端盖上固定有内齿圈；转子部分包括外环和内圆柱环，并相互固定形成转子，外环的外侧面为椭圆形、卵形或者圆柱形，内圆柱环两端固定有外齿圈，其与机座两端或端盖中固定的内齿圈保持啮合；曲轴包括轴颈和主轴，转子可绕曲轴轴颈自由转动形成自转；当负载时，励磁绕组通电，产生磁通，迫使转子绕曲轴轴颈转动，进而驱动曲轴输出旋转扭矩。通过提供一个滚动转子，本专利技术变磁阻电机的工作气隙为梯变结构，使输出扭矩更加平稳，同时改善了传统变磁阻电机中的振动与噪音问题；由于径向力做功，使得能量密度得到很大提高；借助于外环的集磁能力，漏磁及损耗减少，效率提升；分段的定子结构使 得制造成本降低并安装方便，减轻生产过程中的劳动强度；另外，较轻的转子质量使得本专利技术电机具有优异的动态响应性能。从说明书、权利要求书以及附图可以更加清楚地理解其他特征、目的和特点。综上所述，本专利技术电机在各种要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏心滚动转子变磁阻电机，包括机座、定子部分、转子部分和励磁绕组以及曲轴，其特征在于，转子与输出轴主轴以及定子内圆偏心，与轴颈同心；转子外面圆与定子内圆面为椭圆形、卵形或圆柱形；从而当负载工作时，滚动转子的转速大于输出轴的转速，实现低速高扭做功。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周智庆，
申请(专利权)人：周智庆，
类型：发明
国别省市：