專利名稱：一種轉矩增強型開關磁阻電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及開關磁阻電動機技術領域，尤其為一種全新結構的轉矩增強型開關磁阻電動機。
背景技術：
現在的開關磁阻電動機采用雙凸極結構，轉子僅由硅鋼片疊壓而成，既無繞組也不用永磁體，定子各極上繞有勵磁繞組，通過向定子勵磁繞組依次通入激勵電流，使定子凸極與轉子凸極相互作用產生轉矩。現在的開關磁阻電動機，其定子凸極和轉子凸極磁路沿電動機轉動軸的徑向布置。開關磁阻電動機工作原理遵循“磁阻最小原理”，通電后，磁路有向磁阻最小路徑變化的趨勢。當轉子凸極與定子凸極錯位時，氣隙大、磁阻也大；一旦定子勵磁繞組通電，就會形成對轉子凸極的磁拉力，使氣隙變小、磁路磁阻也變小。與此同時用電子開關按一定邏輯關系切換定子勵磁繞組的通電相序，即可形成連續旋轉的力矩。由于此結構開關磁阻電動機轉子上既沒有勵磁繞組，也沒有永磁體，因而結構簡單、運行可靠。 但正是由于定子凸極和轉子凸極均沿電動機轉動軸徑向布置，使得定子與轉子相互作用所形成的磁回路較長，磁損耗較大，另外，定子和轉子的凸極數量受到電動機體積和外徑等限制，難以進一步提高電動機運轉的控制精度，同時仍難以擺脫開關磁阻電動機運轉中的轉矩波動和噪聲。
發明內容
本發明目的是提供一種定子凸極與轉子凸極沿轉動軸軸向設置的新型轉矩增強型開關磁阻電動機。為實現上述目的，本發明給出一種轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案，該開關磁阻電動機的構成包括有轉子、定子、激勵控制電源，該開關磁阻電動機定子由電動機殼體與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，所述繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件由鐵芯及勵磁線圈構成，繞有勵磁線圈的鐵芯的兩端設置有兩個凸極，偶數個帶有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿電動機殼體內壁環狀均衡設置，這些繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，且每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個磁凸極呈軸向設置，該電動機的轉子由轉動軸與偶數個條狀雙凸極鐵芯構成，偶數個條狀雙凸極鐵芯沿轉動軸徑向均衡設置，每個條狀雙凸極鐵芯兩端的兩個凸極呈軸向設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極之間相對設置并留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，兩個軸對稱位置上的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。附圖1給出了本技術方案定子上單個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件與轉子上單個條狀雙凸極鐵芯之間的位置關系，當定子的兩個凸極因電激勵而形成兩個磁極時，磁力線會從定子一個凸極出發，經極小氣隙進入轉子條狀雙凸極鐵芯的一個凸極， 再從轉子條狀雙凸極鐵芯的另一個凸極穿過極小氣隙回到定子的另一個凸極，形成一個相對比較短的閉合磁回路。激勵控制電源按時序順序循環地向定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件某一相勵磁線圈提供正向電流，使該相線的兩個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極上產生磁場，位于軸對稱位置的磁凸極能迅速吸合距離最近轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極，形成磁力扭矩，此時，繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個軸向設置磁凸極經轉子條狀雙凸極鐵芯上兩個軸向設置的凸極形成最短磁回路，即磁力線從繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的一個磁凸極經氣隙進入轉子條狀雙凸極鐵芯上的一個凸極，再由轉子該條狀雙凸極鐵芯的另一個軸向凸極經氣隙回到繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的另一個磁凸極，磁力線的方向是軸向繞行的，此磁力矩使得轉子上條狀雙凸極鐵芯凸極徑向中心線與定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極徑向中心線重合，此刻電源改變定子這一相繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的激勵電流為零，與此同時，激勵控制電源依時序向另一相繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈提供正向電流，新得電相的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極則會吸引最靠近的轉子條狀雙凸極鐵芯凸極，進而使電動機轉子產生旋轉位移。 此過程循環下去，激勵控制電源所提供的激勵電流，以磁力矩的方式，推動轉子持續轉動。 附圖2、3中給出的是定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為八個，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極共有8X 2個，轉子條狀雙凸極鐵芯數量為六個，轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極共有6X2個電動機的結構示意圖。定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件磁凸極和轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極都是沿電動機轉動軸軸向設置的。上述轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案中，所述電動機轉子上的條狀雙凸極鐵芯彼此之間呈磁隔離狀態。轉子上的條狀雙凸極鐵芯彼此磁隔離一方面能縮短各個條狀雙凸極鐵芯與定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件所構成的磁回路；另一方面能消除定子上不同的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間的相互干擾和減少漏磁。在上述轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案基礎之上，使所述定子與所述轉子構成一個電動機單體，再將兩個以上這樣的電動機單體的轉動軸軸向連接，且不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線重合，即不同單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度，而不同電動機單體轉子條狀雙凸極鐵芯凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向的旋轉角度為零度至三十度。當不同電動機單體轉子凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸的旋轉角度1為零度時，由此電動機單體組合而成電動機的功率輸出能成倍增加，而不需要增加電動機的外徑，只需要加長電動機的軸向尺度。 當不同電動機單體轉子凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸存在著不為零度的旋轉角度時，即不同電動機單體轉子凸極徑向中心線之間依次按相等的旋轉角度α設置，能相對地縮短轉動軸每一次受磁力矩作用的移動步長，即此組合式結構電動機的步距角α為三分之一單體電動機的步距角，此處的α角度大小與電動機定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量和轉子上條狀雙凸極鐵芯數量以及構成此種組合式電動機的電動機單體數量相關。附圖4給出了一種組合式電動機的立體圖，附圖4中各電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為八個，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極共有8X2個， 各電動機單體轉子條狀雙凸極鐵芯數量為六個，轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極共有6X2個。 此細合式結構電動機的步距角α為三分之一單體電動機的步距角，α為5度，從而可獲得傳統開關磁阻電動機在徑向增加較多數量定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件和較多轉子凸極數量才能達到的運轉效果，這樣可以大大簡化電動機的制造成本，顯著抑制了轉矩波動和噪聲，使調速性能更好，運轉平穩，同時節省能源，環保，發熱低，加大了輸出功率還為電動機精密控制角度提供了基礎。上述轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案中，所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或18個，與上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件擇一選定數量一一對應的轉子條狀雙凸極鐵芯數量為4個或6個或 8個或10個或12個或14個或16個。上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組數量與轉子上條狀雙凸極鐵芯數量的七種組合結構，相應地形成了開關磁阻電動機不同的步距角為30 度、15 度、9 度、6 度、4. 28 度、3. 21 度、2. 5 度。為實現上述目的，本發明給出另一種轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案，該開關磁阻電動機的構成包括有轉子、定子、激勵控制電源，該電動機的定子由電動機殼體與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這些定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿電動機殼體內壁環狀均衡設置，且這些定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，該電動機的轉子由轉動軸與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這些轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿轉動軸徑向均衡設置，且彼此之間呈磁隔離狀態， 上述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件和轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件由鐵芯及勵磁線圈構成，繞有勵磁線圈的鐵芯的兩端設置有兩個凸極，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個凸極呈軸向設置，且定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極和轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極相對設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極與轉子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極之間留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，軸對稱位置上的兩個定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源，轉動軸軸對稱位置上的兩個轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。本技術方案給出的轉矩增強型開關磁阻電動機結構與附圖2和附圖3所示轉矩增強型開關磁阻電動機相類似，區別僅在于轉子上條狀雙凸極鐵芯用繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件替換。在該技術方案電動機中，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為八個，共有8X2個磁凸極，轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為六個，共有6X2個磁凸極，以轉動軸為對稱軸，軸對稱位置上的兩個定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源，共形成四相，轉動軸軸對稱位置上的兩個轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源，共形成三相。激勵控制電源按時序循環地為定子和轉子上的各相繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈提供正向電流，使定子和轉子上各相繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極上產生磁場。由于定子和轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的各個磁凸極呈軸向設置，同時控制激勵電流方向或控制勵磁線圈繞組方向，使定子磁凸極極性與轉子磁凸極極性相反，所以當激勵控制電源向定子和轉子勵磁線圈通入正向電流時，在定子和轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極上所產生的磁場的方向一致，相互加強，形成具有氣隙的閉合磁回路，產生磁力轉矩，使轉子旋轉角度向磁力線拉直和最短磁路的方向偏轉，此刻，激勵控制電源依時序向另外一相定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈和另外一相轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈提供正向電流， 得電轉子上的磁凸極則會被最靠近的得電定子上的磁凸極所吸引而旋轉位移，此過程循環下去，激勵控制電源所提供的激勵電流以磁力矩的方式，推動轉子持續轉動。由于定子和轉子都通入激勵電流，大大的增強了氣隙的磁場強度，輸出的轉矩得到了顯著提高。另外，激勵控制電源按時序為定子和轉子上各兩相繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈提供正向電流，可以抑制電動機的輸出轉矩的脈動，使得輸出轉矩更加平穩過渡，同時輸出轉矩也增加，另一方面對導通角的細分，可以細化定轉子步距角，相當于步進電機的角度細化，為電動機的精確控制提供了基礎。在上述轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案基礎之上，使所述定子和所述轉子構成一個電動機單體，再將兩個以上這樣的電動機單體的轉動軸軸向連接，且使得不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線在軸向重合，即不同單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度，而不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向旋轉角度為零度至三十度；或者使得不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線在軸向重合，即不同單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度， 而不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向的旋轉角度為零度至三十度。本技術方案給出的開關磁阻電動機結構與附圖 4所示開關磁阻電動機相類似，區別僅在于轉子上條狀雙凸極鐵芯用繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件替換。激勵控制電源順序循環地向各電動機單體定子上的四條相線和轉子上的三條相線供電，前層電動機單體定子與轉子的初始位置如附圖3所示，中層電動機單體中轉子初始位置與前層電動機單體轉子初始位置之間存在有角度差α，而后層電動機單體中轉子初始位置與中層電動機單體轉子初始位置之間也存在有角度差α。每個電動機單體各自均采取順序循環地向定子單相和轉子單相的供電方式，但不同電動機單體定子上對應相線 (即前層電動機單體的第一相(A-E)1與中間層電動機單體第一相(A-E)2與后層電動機單體的第一相(A-E)3是對應相線)供電時刻之間存在一個固定的時差，不同電動機單體轉子上對應相線(即前層電動機單體的第一相(IIV)1與中間層電動機單體的第一相(IIV)2與后層電動機單體的第一相(I IV)3是對應相線)供電時刻之間也存在一個固定的時差，不同電動機單體定子和轉子對應相線供電時差與不同電動機單體之間轉子徑向中心線的旋轉角度α相關聯。設置于三個電動機單體定子和轉子上的位置傳感器將定子轉子位置信號送至激勵控制電源，再由該激勵控制電源控制三個電動機單體定子和轉子各相線供電的起止時刻，進而控制電動機的運轉狀態。此電激勵及控制方法，使電動機的運轉非常平穩、 可靠，同時加大了功率輸出，還為電動機的精密角度控制提供了基礎。這種細分步距角結合鄰近相同時供電的技術方案將為控制精度要求高，程控性優異的功率開關磁阻動力源電機的實現和發展奠定了堅實基礎。上述轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案中，所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或18個，與上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件擇一選定數量一一對應的轉子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為4個或6個或8個或10個或12個或14個或16個。上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組數量與轉子上條狀雙凸極鐵芯數量的七種組合結構，相應地形成了開關磁阻電動機不同的步距角為30度、15度、9度、6度、4. 28度、3. 21度、2. 5度。
當不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度， 而不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角度也為零度時，此電動機的功率輸出能成倍增加，而不需要增加電動機的外徑，只需要加長電動機的軸向尺度。當不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度， 而不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角度不是零度時，定子上開關組件呈遞增式等分步距旋轉角度差設置，同樣也能相對地縮小了轉動軸每一次受磁力矩作用的位移步長，從而獲得傳統開關磁阻電動機在徑向增加較多數量定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件和較多轉子凸極數量才能達到的運轉效果，這樣可以大大簡化電動機的制造成本。為實現上述目的，本發明還給出一種外轉子轉矩增強型開關磁阻電動機技術方案，該開關磁阻電動機的構成包括有轉子、定子、激勵控制電源，所述轉子由電動機外旋轉殼體和偶數個條狀雙凸極鐵芯構成，偶數個條狀雙凸極鐵芯沿電動機外旋轉殼體內壁環狀均衡設置，每個條狀雙凸極鐵芯的兩個凸極呈軸向設置，且彼此之間呈磁隔離狀態，該電動機的定子由基座與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件以轉動軸為對稱軸，徑向均衡設置于基座周圍，且彼此之間呈磁隔離狀態，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件有兩個凸極，這兩個凸極呈軸向設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯凸極之間相對設置并留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，兩個軸對稱位置上的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。上述開關磁阻電動機技術方案中，所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或18個，與上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件擇一選定數量一一對應的轉子上的條狀雙凸極鐵芯數量為4個或6個或8個或 10個或12個或14個或16個。在以上所給出的技術方案中，所述雙凸極鐵芯由硅鋼片層疊或電工純鐵構成。本發明的優點在于1、本發明轉矩增強型開關磁阻電動機中，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個磁凸極N極和S極呈軸向布置，形成平行于軸方向的閉合磁路。磁回路距離遠小于現有的開關磁阻電動機，因而磁路損耗小、效率高。2、本發明轉矩增強型開關磁阻電動機的特殊構造，即磁回路為由軸向布置，且彼此之間呈磁隔離狀態。可以將兩個以上完全相同的此類轉矩增強型開關磁阻電動機的轉子軸連接起來，并使各電動機之間存在一定的旋轉角度差，再在激勵控制電源的控制程序基礎上加入對勵磁線圈采取雙相互補導通的控制方式，使各電動機控制程序以達到細分步角，降低沖擊抖動，可提高動轉的平穩性和提高控制精度，此狀況類似多缸發動機較少缸發動機運轉要平穩一樣，提高電動機的輸出功率。3、本發明電動機是模塊化積木式安裝結構，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件為獨立結構件，積木式拼裝設計，生產工藝性好，批量能力強，能流水化生產可大幅度降低生產成本，提高產品質量。4、本發明電動機還可以根據實際需要，方便的確定定子和轉子中繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的數量，可方便地按一定的角度動作周期來設定每步之間的角度差，從而形成按一定次序輸入電流則形成轉子按一定規律轉動，按圓周一定角度移動的控制電機。5本發明由于采取的是積木式組件，各組件彼此之間是磁隔離的，所以各組件的連接座材料可以采用比重較小的鋁合金或塑料合金之類的材料，這樣可以大大的降低生產成本、大幅度地降低電動機的自身重量，還可以把轉子的自身重量降低使電機轉子慣量更低， 可提高控制精度和降低損耗。
圖1是本發明定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件與轉子條狀雙凸極鐵芯軸向設置示意圖。圖2是本發明實施例一的結構示意圖。圖3是本發明實施例一的結構剖視示意圖。圖4是本發明實施例二的結構示意圖。圖5是本發明實施例二第一層電動機單體結構剖視示意圖。圖6是本發明實施例二第二層電動機單體結構剖視示意圖。圖7是本發明實施例二第三層電動機單體結構剖視示意圖。圖8是本發明實施例五的結構示意圖。圖9是本發明實施例五的結構剖視圖。以上附圖中，1是條狀雙凸極鐵芯，2是勵磁線圈，3是定子磁凸極，4是轉子磁凸極，5是轉子條狀雙凸極鐵芯，6是轉動軸，7是轉子軸座，8是轉子磁凸極，9是定子磁凸極， 11是定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件A的前磁凸極，12是定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件A的后磁凸極，13是勵磁線圈，14是轉子上條狀雙凸極鐵芯II的后磁凸極，15 是轉子上條狀雙凸極鐵芯II的前磁凸極，16是轉子軸座，17是轉動軸，61是旋轉外殼，62 是外轉子條狀雙凸極鐵芯，63是外轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極，64是定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的凸極，65是定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈，66是轉動軸軸承，67是轉動軸，68是定子座，69是定子鐵芯。
具體實施例方式實施例一本實施例結構如附圖2所示，本實施例結構剖視如附圖3所示。本實施例定子中有八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件，這八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件對稱均衡地固定在電動機殼體內壁，繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件中磁凸極11 和磁凸極12指向電動機轉軸17。轉子軸座16與轉動軸17固定，六個條狀雙凸極鐵芯以轉動軸17為對稱軸，對稱均衡固定于轉子軸座16上，每個條狀雙凸極鐵芯有兩個凸極，條狀雙凸極鐵芯凸極14和條狀雙凸極鐵芯凸極15的突出方向指向轉動軸的徑向。每個定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件有兩個磁凸極，這兩個磁凸極11、12是沿轉動軸軸向分布，八個定子組件共有8 X 2個磁凸極，而六個轉子條狀雙凸極鐵芯共有凸極數為6 X 2個，每個轉子條狀雙凸極鐵芯的凸極14、15也是沿轉動軸軸向分布。定子組件磁凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯凸極之間相對設置并存在極小的氣隙。電動機定子八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈兩兩并聯或串聯，形成四條相線，即定子組件A的勵磁線圈與組件E的并聯或串聯，定子組件B的勵磁線圈與組件F的并聯或串聯，定子組件C的勵磁線圈與組件G的并聯或串聯，定子組件D的勵磁線圈與組件H的并聯或串聯。本實施例中，激勵控制電源逐個向定子單相供電。當激勵控制電源向定子組件A-E 相線的勵磁線圈供電時，定子組件A和E的四個磁凸極就形成磁場，會吸引最臨近轉子兩個條狀雙凸極鐵芯的凸極，以形成最短的磁力線回路，此磁力矩促使轉動軸轉動一定角度，當組件A和E的四個磁凸極正對轉子條狀雙凸極鐵芯I和轉子條狀雙凸極鐵芯IV的四個凸極時，激勵控制電源隨即撤銷向定子組件A-E相線的勵磁線圈供電，定子組件A和E的四個磁凸極隨即撤銷對轉子條狀雙凸極鐵芯I和IV四個凸極的作用力，在撤銷向A-E相線的勵磁線圈供電的同時，激勵控制電源向定子組件B-F相線的勵磁線圈供電，B-F相線定子組件的磁凸極同樣會作用于最靠近的轉子條狀雙凸極鐵芯凸極，使轉動軸再次被旋轉一定角度。激勵控制電源順序地向各相定子組件的勵磁線圈供電，就能使轉動軸持續地旋轉。附圖3中定子與轉子的位置表示了轉子做順時針旋轉過程中，定子D-H相線正要得電，B-F相線、C-G相線無電和A-E相線正要失電的時刻。實施例二 本實施例結構如附圖4所示。本實施例是以上述實施例一所給出電動機為基礎，進一步結構而成的。上述實施例一所給出電動機成為本實施例中的一個電動機單體。將三個電動機單體共用一根轉動軸。如附圖4所示，三個電動機單體的定子間相對位置關系完全相同，即三個電動機單體的定子開關組件磁凸極徑向中心線之間沒有旋轉的角度差，而三個電動機單體的轉子條狀雙凸極鐵芯凸極徑向中心線相互之間則設置有旋轉角度差α，附圖5給出了處在最前層電動機單體的剖視圖，附圖6給出了處在中間層電動機單體的剖視圖，附圖7給出了處在最后層電動機單體的剖視圖。圖中的α角即不同電動機單體轉子條狀雙凸極鐵芯凸極徑向中心線之間安裝設置的旋轉角度，α為5度。如此設置三個電動機單體，實現了細分單體電機的步距角，同時在旋轉的任何角度都有多層多相同時供電而產生旋轉扭矩。提高了輸出功率，達到多對凸極開關磁阻電動機平穩啟動和運轉的效果。針對本實施例給出的組合式開關磁阻電動機，每個電動機單體各自均采取順序循環地向定子單相供電方式，但不同電動機單體定子上對應相線(即前層電動機單體的第一相(A-E)1與中間電動機單體第一相(A-E)2與后層電動機單體的第一相(A-E)3是相應相線)供電時刻之間存在一個固定的時差，該時差與不同電動機單體之間轉子徑向中心線的旋轉角度α相關聯。設置于電動機定子和轉子上的位置傳感器將定子轉子位置信號送至激勵控制電源，再由該激勵控制電源控制向三個電動機單體定子各相線供電的起止時刻， 進而控制三個電動機單體的運轉狀態。實施例三本實施例轉矩增強型開關磁阻電動機結構與實施例一(附圖2和附圖3所示)轉矩增強型開關磁阻電動機相類似，區別僅在于轉子上條狀雙凸極鐵芯用繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件替換。
本實施例定子由八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件對稱均衡地固定在電動機殼體內，且定子上的八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件中軟磁體凸極的突出方向指向電動機轉軸。每個定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件有兩個磁凸極，這兩個磁凸極是沿轉動軸軸向分布，八個組件共有8X2個磁凸極。本實施例轉子由六個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這六個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件對稱均衡地固定于轉子軸座外圍， 且轉子軸座外圍六個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，六個轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件中磁凸極突出方向指向轉動軸的徑向，六個轉子組件磁凸極數為 6 X 2個，每兩個磁凸極為一組，每組兩個凸極都是沿轉動軸軸向分布，定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件磁凸極與轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件磁凸極之間對齊設置并存在極小的氣隙。電動機定子八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈兩兩串聯或并聯，共構成四條相線，即定子組件A的勵磁線圈與組件E的串聯或并聯，定子組件B的勵磁線圈與組件F的串聯或并聯，定子組件C的勵磁線圈與組件G的串聯或并聯，定子組件D的勵磁線圈與組件H的串聯或并聯，形成了四相線，即定子A-E相線、定子B-F相線、定子C-G相線和定子D-H相線。電動機轉子六個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈也兩兩串聯或并聯，即轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件I的勵磁線圈與繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件IV 的串聯或并聯，轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件II的勵磁線圈與繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件V的串聯或并聯，轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件III的勵磁線圈與繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件VI的串聯或并聯，共構成了三條相線，即轉子I-IV相線、轉子II-V相線和轉子III-VI相線。定子的四條相線和轉子的三條相線，分別由激勵控制電源按規定的時序供電。本實施例定子和轉子的一種電激勵方法是激勵控制電源同時順序循環地向定子的一個相線和轉子的一個相線提供激勵電能。實施例四本實施例轉矩增強型開關磁阻電動機結構與實施例三(附圖4所示)轉矩增強型開關磁阻電動機相類似，區別僅在于轉子上條狀雙凸極鐵芯用繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件替換。本實施例是上述實施例三基礎之上結構而成的。上述實施例三成為本實施例中的一個電動機單體。三個電動機單體共用一根轉動軸。三個電動機單體的定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯磁凸極徑向中心線完全重合，沒有徑向的角度差，而三個電動機單體的轉子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯磁凸極徑向中心線則相互之間依次設置有角度差α為5°， (參見附圖5、附圖6、和附圖7)。本實施例將三個電動機單體按同一轉動軸，前、中、后三層構成組合式轉矩增強型開關磁阻電動機，此結構用軸向角度差的設置方法，取代傳統開關磁組電動機在徑向增設磁對極數量來達到有限的細化步矩角的方法，使組合式轉矩增強型開關磁阻電動機一方面可以抑制電動機的輸出轉矩的脈動，使得輸出轉矩更加平穩過渡， 另一方面對導通角的細分，可以細化定轉子步距角，相當于步進電機的角度細化，為電動機的精確控制提供了基礎。針對本實施例給出的組合式轉矩增強型開關磁阻電動機，激勵控制電源的一種電激勵方法是每個電動機單體各自均采取順序循環地向定子單相和轉子單相的供電方式，但不同電動機單體定子上對應相線(即前層電動機單體的第一相(A-E)1與中間電動機單體第一相(A-E)2與后層電動機單體的第一相(A-E)3是相應相線)供電時刻之間存在一個固定的時差，不同電動機單體轉子上對應相線(即前層電動機單體的第一相(IIV)1與中間層電動機單體的第一相(IIV)2與后層電動機單體的第一相(IIV)3是相應相線)供電時刻之間存在一個固定的時差，不同電動機單體定子和轉子對應相線供電時差與不同電動機單體之間轉子徑向中心線的旋轉角度α相關聯。設置于電動機定子和轉子上的位置傳感器將定子轉子位置信號送至激勵控制電源，再由該激勵控制電源控制向三個電動機單體定子各相線供電的起止時刻，進而控制三個電動機單體的運轉狀態。實施例五本實施例外轉子開關磁阻電動機的結構如附圖8和附圖9所示。本實施例轉子由電動機外旋轉殼體61和六個條狀雙凸極鐵芯62構成，六個條狀雙凸極鐵芯沿電動機外旋轉殼體內壁環狀均衡設置，每個條狀雙凸極鐵芯的兩個凸極呈軸向設置，該電動機的定子由基座69與八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，八個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件以轉動軸為對稱軸，徑向均衡設置于基座69周圍，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件有兩個凸極64，這兩個凸極呈軸向設置，且彼此之間呈磁隔離狀態。定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯凸極之間相對設置并留有氣隙，以轉動軸67為對稱軸，兩個軸對稱位置上的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。 本實施例中，激勵控制電源逐個向定子單相供電。當激勵控制電源向定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件A-E相線的勵磁線圈供電時，定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件A 和E的四個磁凸極就形成磁場，會吸引最臨近轉子兩個條狀雙凸極鐵芯的凸極，以形成最短的磁力線回路，此磁力矩促使轉動軸轉動一定角度，當組件A和E的四個磁凸極正對轉子條狀雙凸極鐵芯I和轉子條狀雙凸極鐵芯IV的四個凸極時，激勵控制電源隨即撤銷向定子組件A-E相線的勵磁線圈供電，定子組件A和E的四個磁凸極隨即撤銷對轉子條狀雙凸極鐵芯I和IV四個凸極的作用力，在撤銷向A-E相線的勵磁線圈供電的同時，激勵控制電源向定子組件B-F相線的勵磁線圈供電，B-F相線定子組件的磁凸極同樣會作用于最靠近的轉子條狀雙凸極鐵芯凸極，使轉動軸再次被旋轉一定角度。激勵控制電源順序地向各相定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件組件的勵磁線圈供電，就能使轉動軸持續地旋轉。附圖 9中定子與轉子的位置表示了外轉子做順時針旋轉過程中，定子D-H相線正要得電，B-F相線、C-G相線無電和A-E相線正要失電的時刻。
權利要求
1.一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其構成包括有轉子、定子、激勵控制電源，其特征在于該開關磁阻電動機定子由電動機殼體與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成， 所述繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件由鐵芯及勵磁線圈構成，繞有勵磁線圈的鐵芯的兩端設置有兩個凸極，偶數個帶有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿電動機殼體內壁環狀均衡設置，這些繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，且每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個磁凸極呈軸向設置，該電動機的轉子由轉動軸與偶數個條狀雙凸極鐵芯構成， 偶數個條狀雙凸極鐵芯沿轉動軸徑向均衡設置，每個條狀雙凸極鐵芯兩端的兩個凸極呈軸向設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的磁凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯兩端的凸極之間相對設置并留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，兩個軸對稱位置上的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。
2.根據權利要求1所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述定子與所述轉子構成一個電動機單體，再將兩個以上這樣的電動機單體的轉動軸軸向連接，且不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線重合，不同單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度，而不同電動機單體轉子條狀雙凸極鐵芯凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向的旋轉角度為零度至三十度。
3.根據權利要求1或2所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述電動機轉子上的條狀雙凸極鐵芯彼此之間呈磁隔離狀態。
4.根據權利要求1或2所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或 18個，與上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件擇一選定數量一一對應的轉子條狀雙凸極鐵芯數量為4個或6個或8個或10個或12個或14個或16個。
5.一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其構成包括有轉子、定子、激勵控制電源，其特征在于該電動機的定子由電動機殼體與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這些定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿電動機殼體內壁環狀均衡設置，且這些定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件彼此之間呈磁隔離狀態，該電動機的轉子由轉動軸與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，這些轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿轉動軸徑向均衡設置，且彼此之間呈磁隔離狀態，上述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件和轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件由鐵芯及勵磁線圈構成，繞有勵磁線圈的鐵芯的兩端設置有兩個凸極，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的兩個凸極呈軸向設置，且定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極和轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極相對設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極與轉子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極之間留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，軸對稱位置上的兩個定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源，轉動軸軸對稱位置上的兩個轉子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。
6.根據權利要求5所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述定子和所述轉子構成一個電動機單體，再將兩個以上這樣的電動機單體的轉動軸軸向連接，且使得不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線在軸向重合，即不同單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度，而不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向旋轉角度為零度至三十度；或者使得不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件空間位置完全相同，即不同電動機單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線在軸向重合，即不同單體轉子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件之間圍繞轉動軸的旋轉角為零度，而不同電動機單體定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極徑向中心線之間圍繞轉動軸依次同方向的旋轉角度為零度至三十度。
7.根據權利要求5或6所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或 18個，與上述定子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件擇一選定數量一一對應的轉子上繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為4個或6個或8個或10個或12個或14個或16個。
8.一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、激勵控制電源，其特征在于所述轉子由電動機外旋轉殼體和偶數個條狀雙凸極鐵芯構成，偶數個條狀雙凸極鐵芯沿電動機外旋轉殼體內壁環狀均衡設置，每個條狀雙凸極鐵芯兩端的兩個凸極呈軸向設置，且彼此之間呈磁隔離狀態，該電動機的定子由基座與偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件構成，偶數個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件以轉動軸為對稱軸，徑向均衡設置于基座周圍，且彼此之間呈磁隔離狀態，每個繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件有兩個凸極，這兩個凸極呈軸向設置，定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯凸極之間相對設置并留有氣隙，以轉動軸為對稱軸，兩個軸對稱位置上的定子繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。
9.根據權利要求8所述的一種轉矩增強型開關磁阻電動機，其特征在于所述定子上的繞有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件數量為6個或8個或10個或12個或14個或16個或18 個，與上述定子上電激勵永磁開關組件擇一選定數量一一對應的轉子上的條狀雙凸極鐵芯數量為4個或6個或8個或10個或12個或14個或16個。
全文摘要
本發明涉及一種轉矩增強型開關磁阻電動機，該電動機定子為偶數個彼此磁隔離的帶有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件沿電動機殼體內壁環狀均衡且設置，且每個組件的兩個磁凸極呈軸向設置，該電動機轉子為偶數個條狀雙凸極鐵芯沿轉動軸徑向均衡設置，且每個條狀雙凸極鐵芯兩端的兩個凸極呈軸向設置，定子上組件的兩個磁凸極與轉子條狀雙凸極鐵芯兩端的凸極之間相對設置并留有氣隙，軸對稱位置上的兩個定子組件的勵磁線圈串聯或并聯后作為一相接入激勵控制電源。本發明還以帶有勵磁線圈雙凸極鐵芯組件來替代上述轉子上條狀雙凸極鐵芯，從而給出了類似結構電動機。本發明電動機磁損小、效率高、沖擊抖動低、動轉平穩、控制精度高。
文檔編號H02K29/00GK102570761SQ20111045626
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月18日 優先權日2011年3月30日
發明者戴珊珊, 陸曉峰 申請人:戴珊珊