盘式开关磁阻电机的制作方法

专利名称：盘式开关磁阻电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电机领域，涉及磁阻电机，特别是开关磁阻电机，提供一 种盘式开关磁阻电机。
技术背景随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电机及电气器具提出了小 型化及薄型化的要求，而目前的磁阻电机多数为柱式结构，其工作方式均为径 向磁场工作方式，径向磁场工作方式电机的体积便受安装空间的制约，同时还 具有齿根处狭窄的"瓶颈效应"，转子散热条件不好，铁芯利用率不高，只能达 到70%—75%，这对于安装空间小，需要容量大的场所，问题就更为突出。由于磁阻电机是一种单励磁的机电能量转换装置，缺少他励的激磁绕组， 存在着能量转换上的一些不足铜和铁利用不够充分。磁阻电机的励磁方式与 异步电机相似，是交流励磁，功率因素不可调，为了减少励磁电流和增加交(q)、 直(d)轴磁阻的差别，需要将电机气隙减少，由于电机的气隙很小，且齿数较 少，齿槽效应明显，故电磁噪声和转矩脉动较大。普通的磁阻电机，只利用了 转子齿进入通电相绕组所在定子齿下该相绕组电感增加时产生的电磁转矩，而没有利用转子齿离开定子齿绕组电感减少时产生的有效电磁转矩；当通电相绕组电感增加过程中由电磁能转变成的机械能，在转子齿离开定子齿时将产生负 转矩，为了防止这种逆变换，当通电机绕组电感达到最大值后必须立即使该相 绕组电流减少至零，以便将储藏在该相绕组的电磁能迅速释放，由于换流电路 的电感较大而供电变流器的容量有限，电机产生转矩的能力因之降低。为了克服上述单励磁磁阻电机的缺点曾采用双励磁方式解决，其解决方案 一是采用 永磁铁实现双励磁方式，即构成永磁式磁阻电机，但功率因素不可调；方案二是在电机转子上增加一套励磁绕组实现双励磁方式，即构成激磁式磁阻电机， 但需要增设滑环与电刷，电机结构复杂，可靠性低，特别是由于以往的加工装 备落后问题，造成了盘式开关磁阻电机加工工序复杂，生产效率低，加工精度 受影响，制造成本高。因此，在一定的程度上阻碍了盘式开关磁阻电机的推广 应用。实用新型内容本实用新型的目的，是向公众提供一种结构简单，易装配，功率体积比高， 过载能力大，形体薄，运行可靠，散热效果好的扁平结构的轴向磁场盘式开关 磁阻电机。这种新型电机包括静子组件，转子组件。其中静子组件是由圆盘式环状定子，6个以上的柱状定子齿铁芯，定子固定隔磁铸盘，励磁绕组，钢轴、编码盘、传感器、轴承、绕组电源引出线组成；转子组件是由前机壳、后机壳， 2个以上呈圆盘式环状的相对定子的左转子和右转子，4个以上的柱状转子齿铁 芯组成。所不同的是本实用新型的前机壳、后机壳分别以紧配合的方式配装在钢轴两端头的轴承上，两端面上的齿口相扣合，再用紧固件固连成一体，当 转子与壳体同轴心运转时，形成外转壳体负载式电机，当转子与钢轴同轴转动 时，形成内转钢轴负载式电机。在前机壳和后机壳的周壁上顺轴向分别相向的 开设着两组呈百叶窗式通风槽孔，定子和相对定子的左边转子、右边转子、编 码盘、传感器组合固装在钢轴上配装在前机壳和后机壳相扣合的内腔中，通风 槽孔即形成了电机内腔运转时的散热，冷却通风口，在钢轴的中端固装着一个 以上的定子隔磁铸盘，对应隔磁盘个数的圆盘环状轭式的定子配装在隔磁铸盘上，有6个以上的柱状定子齿铁芯分别均等分平面固装在定子圆盘两面上；电枢绕组及励磁控制绕组配装在相应的定子齿铁芯上，相对定子的右侧的钢轴上开设着一个顺延向钢轴右端头的通孔，电枢绕组和励磁绕组的控制线由此孔向 外穿引而出；相对圆盘定子左端的钢轴上固装着一个轴承，圆盘环状轭式的左 转子配装在这轴承上，有4个以上的柱状转子齿铁芯分别均等分平面配装在转 子轭圆盘面上，前机壳以紧配合的方式配装在这转子上；相对圆盘定子右端的钢轴上，还有一轴承固装在钢轴上，圆盘环状轭式的右转子配装在这轴承上，有4个以上的柱状转子齿铁芯分别均等分平面固装在转子轭圆盘面上；编码盘 固装在后机壳上，传感器和传感器接收装置固装在相对右转子的右端的钢轴上， 并相隔一定的距离，编码盘置放在传感器接收装置的之间，后机壳以紧配合的 方式配装在右转子上，以形成外转壳体负载式电机。由于本实用新型是直接将机壳分成两段，作为前机壳和后机壳分别固装在 前轴承和后轴承上并以止口方式相扣合，外用紧固器联成一体，这就改变了以 往的前端盖、后端盖、风扇罩、机壳的复杂结构，另由于转子、定子是圆盘环 状轭结构，在转子的圆盘平面上有4个以上的柱状转子齿铁芯均等距地固装在 上面，在定子圆盘的平面上均等距地固装着6个以上的柱状定子齿铁芯，利用 齿铁芯等分自然形成可嵌绕组的定子槽，给嵌装励磁绕组提供了一个无障碍的 空间，解决了以往线槽式嵌装励磁绕组的困难，绕组也可以柱状定子齿铁芯为 骨架绕制。当通电进定子绕组时，由于定子的齿铁芯数量与转子齿铁芯的数量 不等，而产生了不等的交轴磁路和直轴磁路，这些不等的磁路试图使转子齿铁 芯与定子齿铁芯对齐，形成了转子与定子互相追逐状态，这种互相追逐的状态 和不等的磁路形成了凸极转矩，从而推动转子的转动。固装在电机内的传感器 是为了使电机能获得设计所需的转矩，以判断转子齿铁芯位置所在，准确控制 定子电流的通断。转子柱状齿铁芯均等分的固装在圆盘上，形成了一个多扇叶的风扇是定子绕组最好的冷却排热扇，当转子高速旋转时，齿铁芯就成了抽扇叶，将壳外的 冷风通过一端的通风槽孔强劲地吸八机芯内，给风经过编码盘、传感器、定子 绕组再被压送往另一端通风槽孔排出，提高了电机的散热条件。本机不仅可设为单相、二相，三相6/4极、12/8极，还可设为四相8/2极、8/6 极、12/8极，五相10/4极、10/6极、10/8极，六相12/10极，七相14/12极， 八相16/14极，九相18/16极等。其中三相至九相为控制电路的相数分式中，作 为分子的阿拉伯数为定子的极柱数，作为分母的阿拉伯数为转子的极柱数，目 的主要为了由不同的电路控制技术控不同极别的电机，改变电机中交轴磁路和 直轴磁路的磁阻，使转子获得不同的转矩和转速。为此还可把电机设为单定子、 单转子吊扇式结构，单定子、双转子电动车结构，双定子、单转子电动机结构， 或设为双定子、双转子以上的多个定子、多个转子组成的多极连体盘式电机。 由于普通的单定子、单转子盘式电机存在轴向磁吸力，使轴承负荷加大，为了 消除轴向磁吸力，可采用双定子、单转子结构。双定子、单转子结构盘式电机 实际上是两台"单定子、单转子"单元电机的合成，其两边的定子极数结构相 同，转子则采用共用转子环状轭结构，相当于两台电机并联运行，由于与两侧 定子存在大小相等方向相反的磁吸力，二者互相平衡，因此消除了轴向磁吸力， 使轴承使用寿命得以延长。特别是本实用新型电机的定子与定子以及转子与转 子之间可以相互错开一定位置角度安装，既可以是定子铁芯的间的齿与齿对齐， 转子铁芯间的齿与齿相互错开一定的电角度，或转子铁芯间的齿与齿对齐，定 子铁芯间的齿与齿相互错开一定电角度，以便获得更好的控制结构系统及减少 脉动转矩，从而提高电机的性能效率。电机中的圆盘定子分为有磁轭结构定子，与无磁轭结构定子。有磁轭结 构定子是用带状硅钢片在自动冲巻机上冲巻制成的圆盘形状磁轭，与柱状体定子齿铁芯相紧固以形成磁回路构成；无磁轭定子由柱状定子齿铁芯分别均等份 的固装在圆盘形状定子齿铁芯支撑架上。定子齿铁芯是用带状硅钢片巻绕成截 面为圆形、扇形、椭圆形、矩形、菱形、梯形等形状及其组合而成的多截面柱 状体，也可用经冲制加工的片状材料叠成。所述的圆盘转子为相对定子呈圆 盘式有磁轭结构的磁阻式转子，是用带状硅钢片在自动冲巻机上冲巻制成的圆 盘形状磁轭，与柱状体转子齿铁芯相紧固以形成磁回路构成；转子也可用带状 硅钢片在自动冲巻机上冲巻制成一种开有磁障槽沟的圆盘形隐极式磁阻转子， 或用导磁材料浇铸成磁阻转子，目的是增大交、直轴磁阻的差别，以提高电机 的出力、效率和功率因素。为能获得异步起动的特性，还可在磁阻转子中装设 起动阻尼导条，构成复合式磁阻转子。转子齿铁芯是用带状硅钢片巻绕成截面 为圆形、扇形、椭圆形、矩形、菱形、梯形等形状及其组合而成的多截面柱状 体，也可用经冲制加工的片状材料叠成。选择这些不同形状的柱状体铁芯是根 据电机的极别，定子、转子的圆盘面积，以及电枢绕组占空间而定或按设计而 定。由于磁阻电机是一种单励磁的机电能量转换装置，缺少他励的激磁绕组， 存在着能量转换上的某些不足，为了克服上述单励磁磁阻电机的缺点，可在本 实用新型电机定子齿上再增加一套励磁绕组实现双励磁方式，从而构成双馈盘 式磁阻电机。具体是在加工紧固好定子环状轭与柱形定子齿铁芯后分别嵌入集 中式电枢绕组与励磁控制绕组，励磁控制绕组也可采用集中式绕组，其结构与 电枢绕组相同，为降低成本、减少工作量，励磁控制绕组可采用全极距式绕组， 其绕组数等于每相磁极数，采用全极距式绕组可以节省大量铜线。由于磁阻电机是一种单励磁的机电能量转换装置，缺少他励，存在着能量 转换上的某些不足，其外，磁阻电机只利用了转子齿进入通电相绕组所在定子齿下该相绕组电感增加时产生的电磁转矩，而没有利用转子齿离开定子齿绕组 电感少时产生的有效电磁转矩，为了克服上述单励磁磁阻电机的缺点，在本实 用新型电机定子上采用永磁体励磁方式解决，从而构成永磁盘式磁阻电机。永 磁盘式磁阻电机是利用磁阻转子上交、直轴磁路磁阻不等，同时利用至少两块 永磁体磁通的"挤压效应"来获得较高的气隙磁通密度而产生磁阻转矩使转子 工作。其运行原理如下，由于电机永磁体所处磁路，对于各种转子位置，磁路 的磁阻是相同的，因此空载时不会产生脉动转矩；而当电机负载运行时，定子 电流产生的电枢反应磁场将影响永磁体产生的主磁场，由于电枢反应磁路要通 过永磁体，而永磁体材料的磁导率与空气相近，电枢反应磁动势需要通过磁阻 很大的永磁体，故所产生的电枢反应磁通较小，对永磁体产生的主磁场影响不 大，即定子相绕组的自感和互感较小，因为不管定、转子齿与齿相对还是齿与 槽相对，绕组电流产生的磁通都需要通过相当于大气隙的永磁体。与单励磁磁 阻电机相比，单励磁磁阻电机的相绕组电感在定、转子齿与齿相对时最大，由 于磁路中除了定、转子齿与齿之间的气隙之外没有其他的气隙，故其电感值要 比本实用新型电机的绕组电感大得多。由于本实用新型电机定、转子齿中心线 相重合时电感较小，故较易使绕组电流迅速反向。如当转子齿进入定子齿下时， 即永磁体在相绕组中产生的磁链增加时对该相绕组通入正向电流，而当转子齿 离开定子齿时，即永磁体在该相绕组的磁链减少时通入反向电流，都可以产生 有效的电磁转矩，对于单励磁磁阻电机，仅利用了转子齿接近定子齿绕组磁链 增加时通过正向电流产生电磁转矩，相比之下，本实用新型电机产生转矩的能 力大大提高了。由于本实用新型电机负载电流生产的电枢反应磁通较小，对永 磁体产生的主磁通影响不大，定子铁芯中的磁通方向基本不变，因此本实用新 型电机的铁损耗较小。在电机定子或转子齿间槽部设置非铁磁性可塑材料或软磁性可塑材料。为 减少本实用新型电机的铁损、噪音、风阻及双凸极齿槽效应，提高电机性能及 适应高速运转的要求，电机定、转子凸极齿间槽部可用非铁磁性可塑材料如 树脂、橡胶、玻璃纤维等或软磁性可塑材料如磁泥、磁性槽楔等作填充，敷 平定、转子凸极齿间槽部。由于本实用新型为扁平式轴向磁场开关磁阻电机，继承了磁阻电机结构简 单、无滑动接触、制造容易、过载能力大、运行可靠等优点，其定、转子为平 行结构，气隙长度可调整改变，克服了径向磁场开关磁阻电机定子包容转子的 缺点，散热效果好、功率体积比较高、功率密度大、起动力矩大，耗用料较少， 铁芯材料利用率同比提高了 20%以上。在数控机床、牵引传动、电动车辆、交 通运输、工业控制、家用电器等等方面具有良好的应用前景。

图1为本实用新型三相6/4极外转壳体负载式电机结构示意图。 图2 (a)为本实用新型圆柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(b) 为本实用新型复合式多柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(c) 为本实用新型扇柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(d) 为本实用新型椭圆柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(e) 为本实用新型矩柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(f) 为本实用新型菱柱形定、转子齿铁芯结构示意图；(g) 为本实用新型6个扇柱形定子齿铁芯分布在环状轭上的结构示意图；(h) 为6个扇柱形定子齿铁芯分布在环状轭上的俯视图；(i) 为本实用新型4个扇柱形转子齿铁芯分布在环状轭上的结构示意图； (j)为4个扇柱形转子齿铁芯分布在环状轭上的俯视图。图3 (a)为本实用新型三相6/4极电机电枢饶组其中一相结构示意图；(b) 为本实用新型三相6/4极电机在转子上产生轴向交[q]、直[d]轴磁路结 构示意图；(c) 为本实用新型三相6/4极双馈盘式电机励磁控制绕组结构示意图；(d) 为本实用新型三相6/4极双馈盘式电机电枢绕组和磁控制绕组接线图。 图4 (a)为本实用新型三相6/4极单定子-双转子无磁轭盘式电机结构示意图及A-A'剖视图；(b) 为本实用新型三相6/4极单定子-双转子无磁轭盘式电机磁路结构展开图；(c) 为本实用新型单定子-双转子无磁轭盘式电动车轮毂电机结构示意图。 图5 (a)为本实用新型复合式多柱形定、转子齿铁芯结构示意图及A-A'剖视图；(b) 为6个复合式多柱形定子齿铁芯分布在环状轭上的俯视图；(c) 为4个复合式多柱形转子齿铁芯分布在环状轭上的俯视图；(d) 为本实用新型双馈盘式电机电枢绕组和励磁控制绕组在复合式多柱形 定子齿铁芯上分布示意图。图6 (a)为本实用新型三相6/4极永磁盘式电机采用大磁极结构示意图；(b) 为该永磁盘式电机定子齿铁芯分布在两环状半圆轭上的俯视图；(c) 为该永磁盘式电机两环状半圆永磁体的俯视图；(d) 为该永磁盘式电机导磁圆盘俯视图；(e) 为本实用新型三相6/4极永磁盘式电机采用两极挤压效应磁极结构示 意图及A-A'剖视图。图7 (a)为本实用新型无风阻高性能三相6/4极永磁盘式电机定子采用磁性槽契结构示意图及A-A'剖视图；(b)为本实用新型无风阻高性能三相6/4极永磁盘式电机转子采用热固型树脂结构示意图及A-A'剖视图。图8 (a)为本实用新型双定子-单转子盘式电机结构示意图；(b) 为本实用新型双定子-单转子盘式电动车轮毂电机结构示意图；(c) 为本实用新型单定子-单转子盘式吊扇电机结构示意图。 图9为本实用新型多定子-多转子盘式电机结构示意图。
具体实施方式
实施方式一本实用新型选择6/4极单定子、双转子电机为典例，其前机壳 900，后机壳903分别以紧配合的方式配装在钢轴7两端头的前轴承800后轴承 801上，两机壳相对的端面以止口呈紧动配合状的方式相扣合，再用紧固件902 固连成一体，这样不仅便于拆装，同时也加强了机体的钢性结构，保障了电机 运行的稳定性和可靠性。当转子300与机壳同轴心运转时，形成外转壳体负载 式电机，当转子300与钢轴同时转动时，形成内转运动钢轴负载式电机，在前 机壳900和后机壳903的周壁上，顺轴向分别相向的开设着两组呈百叶窗式的 通风槽孔901，在前机壳体900和后机壳体903机械强度允许的情况下，确定其 数量的多少和横向长度，通风槽孔901中的槽孔与槽孔之间的距离不限制，目 的在于更好的起到散热作用。在钢轴7的中端固装着定子隔磁铸盘5，圆盘环状 轭式的定子1配装在隔磁铸盘5上，两组6个扇柱形齿铁芯2分别均等分地平 面固装在定子的圆盘的两面上，电枢绕组201及励磁绕组202嵌装在相应的扇 柱形齿铁芯2上，相对定子1的右侧的钢轴7上开设着一个顺延向钢轴右端头 的通孔701，电枢绕组201和励磁绕组202的控制线200由此孔701向外引出。 相对定子1左端的钢轴7上固装着一个轴承800，圆盘环状轭式的左转子300就配装在这轴承800上，4个扇柱形齿铁芯400分别均等分地、平面地配装在左转 子300的圆盘面上，相对定子1的右端的钢轴上还有一轴承801固装在钢轴7 上，圆盘环状轭式的右转子302配装在这轴承801上，4个扇柱形齿铁芯401分 别均等分地、平面地固装在右转子302圆盘面上。编码盘600固装在后机壳903 编码盘固定架603上，传感器601、传感接收器602固装在右转子302和编码盘 600之间的钢轴7上。后机壳903以紧配合的方式配装在右转子302上，后端盖 卯4以紧配合的方式配装在后机壳903上。在本实用新型中安装传感器601、传感接收器602、编码器600的主要目的 是为了获得所需的转矩，测定转子的位置，准确控制定子电流的通断。实施方式二，结合图3说明本实施方式。其是在加工紧固好定子环状轭1 与扇柱形定子齿铁芯2后分别嵌入集中式电枢绕组201与全极距式励磁控制绕 组202，采用全极距式绕组是为了降低成本、减少工作量，其接线方式如图3d 所示。将加工好的扇柱形转子齿铁芯按转子4极沿轴向分布排列在转子环状轭 圆周上，并用紧固件固定。将加工好的定、转子以轴向相距一定距离平行装配， 总装完成后即为本实用新型三相6/4极双馈盘式电机。当励磁控制绕组202通入 直流电工作时，将产生一恒定磁场，使扇柱形定子齿铁芯2—半为N级性，另 一半为S级性，并且不随转子位置的变化而变化。若将其与转子位置传感器、 功率变换器等结合，便构成一个双馈调速系统。若将电机由原动机拖动，则可 构成自励或他励式发电机系统。实施方式三，结合图4说明本实施方式。本实用新型电机定子为无磁轭结 构，其是用经冲制加工好的片状硅钢片叠成柱状矩形定子齿铁芯2，按定子6 极沿轴向分布排列在一圆周上并镶嵌进事先已加工好的导热非导磁定子齿铁芯 支撑架120中，把定子隔磁铸盘5固装进圆盘支撑架120中，装入轴承8，分别嵌入电枢绕组201、控制绕组202。左、右两转子环状轭3是用带状硅钢片在自 动冲巻机上冲巻制成，将加工好的矩形柱状转子齿铁芯4按转子4极沿轴向分 布排列在转子环状轭圆周上，并用紧固件固定。柱状转子齿铁芯也可用永磁体 代替，其形状应与无轭定子齿铁芯相一致，转子环状轭及柱状转子齿铁芯也可 用导磁材料铸造而成。将编码盘600固装在编码盘固定架603上，传感器601、 传感接收器602固装在钢轴7上。将加工好的定、转子、机壳9进行总装，即 为本实用新型单定子-双转子无磁轭盘式电机。图4b所示，是以本实用新型三相6/4极单定子-双转子无磁轭盘式电机为 例说明其工作原理的磁路结构展开图，图中间是三相6极无轭矩形柱状定子齿 铁芯2，两端是4极柱状转子齿铁芯4及转子环状轭3，图中的虚线是交[q]、 直[d]轴磁路的途径，由于电机存在不等的交[Q]、直[d]轴磁路的磁阻，故当定 子绕组通电时将产生凸极转矩，即当定子绕组A相通电工作时，有电流流通， 并在[A]极铁芯上产生N-S极性磁通，在[-A]极铁芯上产生S-N极性磁通，其所 产生的磁通试图使定、转子齿对齐，从而使转子转动，直到定、转子齿正好对 齐为止，显然，为了获得所需要的转矩，必须根据转子位置准确控制定子电流 的通断，因此需要有位置判断装置或位置传感器。图4c所示，为本实用新型单定子-双转子无轭盘式电动车轮毂电机结构示意 图，主要由定子齿铁芯支撑架120，柱状定子齿铁芯2、电枢绕组201、控制绕 组202及绕组引出线200、转子环状轭3及柱状矩形转子齿铁芯4、定子隔磁铸 盘5、编码盘600、传感器601、传感接收器602、编码盘固定架603、钢轴7、 轴承8组成。其中轮毂是由双转子环状轭3、柱状矩形转子齿铁芯4、机壳9组 成。本实用新型作为单定子-双转子无轭盘式电机外转子方式具体应用实施例。 由于采用定子无轭及双转子结构，因此消除了相应磁路的磁动势降及其铁损，简化和縮短了磁路，可进一步提高机械效率，由于采用无轭双转子结构，因此 电机无端盖(即其端盖就是其两边的转子)，这使其与轮毂外壳得以完美的结合， 而定子铁芯由若干柱状体铁芯构成，增大了表面积，具有良好的散热条件。实施方式四，结合图2b、图5说明本实施方式。本实用新型双馈盘式电机 还可采用复合式多柱形定、转子齿铁芯结构实现双馈控制电机。该复合式多柱形定子齿铁芯由大齿铁芯211与小齿铁芯212组成，当装配在定子环状轭1上 时，大齿铁芯211可沿环状轭圆周内侧分布排列轴向固定，小齿铁芯212则沿 环状轭圆周外侧分布排列轴向固定，并使两铁芯处于同一中线上，且径向相距 一定距离，以形成可嵌绕组的内、外槽，其槽宽由绕组决定。大齿铁芯也可沿 环状轭圆周外侧分布排列轴向固定，则小齿铁芯沿环状轭圆周内侧分布排列轴 向固定。为方便装配，大齿铁芯与小齿铁芯也可加工制成在一起，在叠片加工 时，使大齿铁芯与小齿铁芯之间留出可嵌绕组的内、外槽。将加工好的复合式 多柱形转子齿铁芯41K412按转子4极沿轴向分布排列在转子环状轭3圆周上， 并用紧固件固定。在嵌绕组时，电枢绕组201嵌在大齿铁芯211与小齿铁芯212 上，励磁控制绕组202嵌在小齿铁芯212上，两绕组均为集中式绕组，分别按 一定连接方式连接两绕组。当电机需要助磁时，励磁控制绕组202可通入直流 电或某一相位的交流电励磁，并保证产生的磁通与电枢绕组产生的磁通极性相 同。当电机需要去磁时，通入一反相的电流，使产生的磁通与电枢绕组产生的 磁通极性相反。其工作原理与采用集中式励磁控制绕组相同。实施方式五，结合图6说明本实施方式。本实用新型永磁盘式电机定子由 导磁圆盘100，两环状半圆轭101、 102，两环状半圆永磁体lll、 112，及柱状 定子齿铁芯2组成。其中两定子环状半圆轭101、 102是用硅钢片制成的半圆环 状，柱状定子齿铁芯采用扇柱形2是用硅钢片叠成的，两环状半圆永磁体lll、112是用价格低廉的铁氧体加工成的半圆环状磁钢，导磁圆盘100是用导磁材料铸造加工成圆环状。将上述加工好的扇柱形定子铁芯2分别按定子6极沿轴向 分布排列在两定子环状半圆轭101、 102圆周上，并用紧固件固定，依次嵌入集 中式电枢绕组。将环状半圆永磁体111的S极与组装好的环状半圆轭101无定 子齿铁芯面紧固，然后将组装好的两环状半圆永磁铁芯径向相距一定距离沿轴 向分布排列在导磁圆盘100圆周上，并用紧固件固定，使两环状半圆永磁体形 成磁回路，此时扇柱形定子齿铁芯2 —半为N级性，另一半为S极性。转子则 采用圆盘平面形环状轭，将加工好的扇柱形转子齿铁芯按转子4极沿轴向分布 排列在转子环状轭圆周上，并用紧固件固定。将加工好的定、转子及其余部件 进行总装，即为本实用新型三相6/4极永磁盘式电机(采用两极挤压效应磁极 结构)。若将其由原来动机拖动，则可构成发电机系统。实施方式六，结合图7说明本实施方式。为减少本实用新型电机的铁损及 双凸极齿槽效应，提高电机性能及适应高速运转的要求，可在电机定、转子齿 间槽部用非铁磁性可塑材料或软磁性可塑材料作填充，敷平定、转子齿间槽部。 具体是在加工紧固定子环状轭1与6极扇柱形定子齿铁芯2，及镶嵌完集中式电枢绕组后，分别在每两组相邻定子齿间槽中镶嵌入一高性能永磁槽楔lll、 112、 113、 114、 115、 116，使永磁槽楔的N极和S极分别连接两定子齿的壁面，并 恰好敷平凸极齿部，使每两相邻永磁槽楔lll、 112间扇柱形定子齿铁芯上的极 性为N极，永磁槽楔112、 113间扇柱形定子齿铁芯上的极性为S极，永磁槽楔 113、 114间扇柱形定子齿铁芯上的极性为N极，永磁槽楔114、 115间扇柱形定 子齿铁芯上的极性为S极，永磁槽楔115、 116间扇柱形定子齿铁芯上的极性为 N极，永磁槽楔116、 111间扇柱形定子齿铁芯上的极性为S极。将加工好的扇 柱形转子齿铁芯4按转子4极沿轴向分布排列在转子环状轭3圆周上，用紧固件固定，并用热固型高强度树脂301作填料，敷平转子齿间槽部。将加工好的 定、转子及其余部件进行总装，即可构成噪音小、无风阻或风阻小的高性能三 相6/4极永磁盘式电机。实施方式七，结合图8说明本实施方式。本实用新型电机主要由定子环状 轭l、柱形定子齿铁芯2、电枢绕组201、励磁控制绕组202、绕组引出线200、 转子环状轭3、双边柱状转子齿铁芯4、转子固定隔磁铸盘500、定子固定隔磁 铸盘501、编码盘600、传感器601、传感接收器602、钢轴7、轴承8、机壳及 前后端盖9组成。其中定子环状轭1是用带状硅钢片在自动冲巻机上冲巻制成， 柱状定子齿铁芯2按电机的设计要求沿轴向分布排列在定子环状轭1圆周上， 用紧固件固定，并嵌入电枢绕组201与励磁控制绕组202。转子环状轭3是用带 状硅钢片在自动冲巻极上冲巻制成，柱状转子齿铁芯4是用经冲制加工好的片 状硅钢片叠成，其形状应与柱状定子齿铁芯2相一致，将加工好的柱状转子齿 铁芯4按电机的设计要求沿轴向分布排列在转子环状轭3两边圆周上，并用紧 固件固定，即形成双边柱状转子齿铁芯4共用转子环状轭3结构。将加工好的 定、转子及其余部件进行总装，即为本实用新型双定子-单转子盘式电机。图8b为本实用新型双定子-单转子盘式电动车轮毂电机结构示意图，主要 由定子环状轭l、柱形定子齿铁芯2、电枢绕组201、励磁控制绕组202、绕组 引出线200、转子环状轭3、双边柱状转子齿铁芯4、转子固定隔磁铸盘500、 定子固定隔磁铸盘501、编码盘600、传感器601、传感接收器602、编码盘固 定架603、钢轴7、轴承8、机壳及前后端盖9组成。。本实用新型作为双定子-单转子盘式电机外转子结构具体应用实施例。由于电动车辆运行环境复杂，常 常需要大转矩输出，单台电机不能胜任，其外，由于单定子-单转子盘式电机存 在轴向磁吸力，使轴承负荷加大，为了消除轴向磁吸力，可采用双定子-单转子结构，双定子-单转子盘式电机实际上是两台"单定子-单转子"单元电机的合 成，其两边的定子极数结构相同(也可采用不同极数结构)，而转子环状轭3两边均紧固有柱形转子齿铁芯4，为共用转子环状轭3，相当于两台电机并联运行，由于与两侧定子存在大小相等方向相反的磁吸力，二者互相平衡，因此消除了轴向磁吸力，使轴承实用寿命得以延长，同时还可输出两倍大转矩，能满足电 动车辆的需求。图8c为本实用新型单定子-单转子盘式吊扇电机结构示意图，主要由定子 环状轭l、柱形定子齿铁芯2、电枢绕组201、励磁控制绕组202、绕组引出线 200、转子环状轭3、双边柱状转子齿铁芯4、转子固定隔磁铸盘500、定子固定 隔磁铸盘501、编码盘600、传感器601、传感接收器602、编码盘固定架603、 钢轴7、轴承8、机壳及前后端盖9、扇叶911组成。由于单定子-单转子盘式电 机存在轴向磁吸力，使轴承8负荷加大，为了消除轴向磁吸力，使其"变害为 利"，可把单定子-单转子盘使电机作为吊扇电机用。其定子、转子之间的磁吸 力，可用来平衡风扇旋转部分的重力及扇叶911的浮力，从而使轴承不受或减 少了轴向力作用，延长了轴承使用寿命，这是本实用新型单定子-单转子盘式电 机轴向磁吸力"变害为利"的典型应用实施例。实施方式八，图9为本实用新型多段式盘式电机结构示意图，主要由单边 定子环状轭1及双边定子环状轭101、柱形定子齿铁芯2、电枢绕组201、励磁 控制绕组202、绕组引出线200、转子环状轭3、双边柱状转子齿铁芯4、转子 固定隔磁铸盘500、定子固定隔磁铸盘501、编码盘600、传感器601、传感接 收器602、钢轴7、轴承8、机壳及前后端盖9组成。本实用新型为两台双定子-单转子盘式电机组合而成，实际上相当于四台"单定子-单转子"单元电机的合 成，为四台电机并联运行，其两边的定子及中间的双边定子极数结构相通(也可釆用不同极数结构)，中间的双边定子由双边定子环状轭101与两边的柱状定 子齿铁芯2组成，为共用定子环柱状轭结构。两个转子均由双边柱状转子齿铁 芯4与转子环状轭3组成，均为共用转子环状轭结构。而定子与定子以及转子 与转子之间可以相互错开一定位置角度安装，既可以是定子铁芯间的齿与齿对 齐，转子铁芯间的齿与齿相互错开一定电角度，或转子铁芯间的齿与齿对齐， 定子铁芯间的齿与齿相互错开一定电角度，以便获得更好的控制结构系统及减 少脉动转矩，从而提高电机的性能与效率。
权利要求1. 一种盘式开关磁阻电机，它由一个以上的呈圆盘环状式的定子(1)和两个以上的转子(300)，6个以上的定子柱形齿铁芯(2)，4个以上的转子柱形齿铁芯(400)，电枢绕组(201)、励磁控制绕组(202)，编码盘(600)、传感器(601)、传感器的接收装置(602)、编码盘固定架(603)，前机壳(900)，后机壳(903)组成，其特征在于前机壳(900)、后机壳(903)分别以紧配合的方式配装在钢轴(7)两端头的前轴承(800)、后轴承(801)上，两机壳(900)、(903)相对的端面以止口呈紧动配合状的方式相扣合，再用紧固件(902)固连成一体，当转子(300)与机壳同轴心动转时，形成外转壳体负载式电机，当转子(300)与钢轴(7)同轴转动时，形成内转钢轴负载式电动机，在前机壳(900)和后机壳(903)的周壁上，顺轴向分别相向的开设着一组以上呈百叶窗式的通风槽孔(901)，在钢轴(7)的中端固装着定子隔磁铸盘(5)，圆盘环状轭式的定子(1)配装在隔磁铸盘(5)上，两组6个以上的定子柱状形齿铁芯(2)分别均等分地、平面地固装在定子(1)圆盘的两面上，电枢绕组(201)励磁绕组(202)嵌装在相对应的柱状形定子(1)齿铁芯(2)上，相对定子(1)的右侧的钢轴上开设着一个顺延向钢轴(7)右端头的通孔，电枢绕组(201)和励磁绕组(202)的控制线(200)由此孔(701)向外引出，相对定子(1)左端的钢轴(7)上固装着一个轴承(800)，圆盘环状轭式左转子(300)就配装在这个轴承(800)上，4个以上的柱状形转子齿铁芯(400)分别均等分地、平面地配装在左转子(300)的圆盘面上，相对定子(1)的右端的钢轴(7)上还固装有一轴承(801)，圆盘环状轭式的右转子(302)配装在这轴承(801)上，有4个以上的柱形齿铁芯(401)分别均等分地、平面地固装在右转子(302)的圆盘面上，编码盘(600)固装在后机壳(903)编码盘固定架(603)上，传感(601)、传感器的接收装置(602)固装在相对右转子(302)的右端的钢轴(7)上，并相隔一定的距离，编码盘(600)置放在传感器(601)和传感器接收装置(602)之间，后机壳(903)以紧配合的方式配装在右转子(302)上，后端盖(904)以紧配合的方式配装在后机壳(903)上。
2. 根据权利要求1所述的一种盘式开关磁阻电机，其特征是所述的圆盘 环状式的定子(1)和圆盘环状轭式的左转子(3)右转子(302)，其特征在于:它们是由环状轭式的圆盘和柱状齿铁芯组装成一体的，其中环状轭式的圆盘是 用带状硅钢片在自动冲巻机上冲巻制成的，或用冲制成形的片状导磁材料叠成， 柱状齿铁芯，可用带状材料巻绕成，或用冲制加工成形的片状材料叠成，或用 永磁体制作，或用导磁材料铸造而成，其形状可制作成圆形(11)、阶梯形(12)、扇形(13)、椭圆形(14)、矩形(15)、菱形(16)等多截面的柱状体，这些不同形状的齿铁芯，在每一种极别的电机中任意选择安装，每一种极别的电机控制相数可分为单相、二相、三相、四相、五相、六相、七相、八相、九相。
3. 根据权利要求1所述的盘式开关磁阻电机，其特征是所述的电机由一个以上的圆盘环状式的定子(1)和两个以上的圆盘环状轭式转子(300) (302) 组成，电机内部的结构在同一钢轴(7)上设成单转子(3)单定子(1)结构， 或为单定子(1)，双转子(300) (302)结构，或为双定子(1) (101)，单转子 (3)结构，或为双定子(1) (101)双转子(300) (302)等多个转子，多个定 子组成的多极连体电机。
4. 根据权利要求l所述的一种盘式开关磁阻电机，其特征是所述的圆盘 环状式定子(1)可分为有磁轭、无磁轭两种，无磁轭定子由柱状定子齿铁芯(2) 紧装在非导磁的定子齿铁芯支撑架(120)上构成，有磁轭定子的特征是将圆 盘环状轭的定子分成上(111)、下(112)两层，同时把上层分为两等分(101)(102)，然后将S极、N极两块半圆环状永磁体置放在上层(111)，下层(112) 之间，再用紧固件固成一体，或是将两块(113)、 (114)高性能永磁体分别镶 嵌在上层的两等分(101) (102)之间的接之处，并固紧，使永磁体的N极和S 极分别接两半圆环状轭的壁面，或是用高性能的永磁槽楔(lll)、 (112)、 (113)、(114)、 (115)、 (116)分别镶嵌入每两相邻的定子齿槽之间，使永磁槽楔的N 极和S极分别连接两定子齿的壁面。
专利摘要本实用新型盘式开关磁阻电机是由前机壳、后机壳、圆盘环状式的定子、转子、柱状式齿铁芯、钢轴、传感器、编码盘、传感器的接收装置、轴承组成，两机壳相对的端面以止口呈紧动配和的方式相扣合，再用紧固件连成一体。本电机是利用定子与转子的齿铁芯的数量不同，所产生的不等磁通量试图使转子齿铁芯与定子齿铁芯对齐，而形成了转子与定子互相追逐状态，这种互相追逐的状态使电机的转子转动，其功率体积比高、起动力矩大、过载能力，结构简单，制造容易，即可制造成单定子、单转子电机，也可造成多定子、多转子式电机，可形成外转壳体负载式，也可形成内转钢轴负载式电机，适用于数控机床，交通运输，家用电器等场合。
文档编号H02K29/06GK201107842SQ20072015023
公开日2008年8月27日 申请日期2007年5月16日 优先权日2006年12月4日
发明者袁会文 申请人:袁会文