CN105915007B - 一种磁阻式盘式电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种磁阻式盘式电机，包括轴、第一励磁线圈、第一定子铁心、第一电枢线圈、转子铁心、外壳、第二电枢线圈、第二定子铁心、第二励磁绕组和端盖；第一定子铁心每隔三个第一定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第一励磁线圈，第一励磁线圈绕三个第一定子极绕制且相邻的第一励磁线圈的绕制方向相反；第二定子铁心每隔三个第二定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第二励磁线圈，第二励磁线圈绕三个第二定子极绕制且相邻的第二励磁线圈的绕制方向相反；每个第一定子极上都绕有一个第一电枢线圈，每个第二定子极上都绕有一个第二电枢线圈，同相位的电枢线圈串联或并联可组成一相绕组。本发明的磁阻式盘式电机可以有效利用开关磁阻电动机效率相对较高的优点，也有效的发挥了电励磁盘式电机体积小、高可靠性的特长。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁阻式盘式电机，属于特种电机技术领域。
背景技术
永磁电机，特别是微型永磁直流电动机，由于结构工艺简单、质量减轻，因而得到了广泛的应用。但由于稀土永磁目前价格还比较贵，稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高，这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。因此现在永磁电机仅适于小功率的场合。对于大功率特种电机来说，电励磁电机更加适用。
随着电机应用范围的逐渐扩大，电动发电机有着越来越广泛的应用价值。电动发电机是同时具有发电机与电动机两种功能的电机。例如在储能水电站中，电动发电机既可作为发电机由水轮机带动发电，又可转换成电动机带动水泵进行抽水储能。
盘式电机具有轴向长度短、结构简单、功率密度高、散热冷却快等优点。而双定子盘式电机则具有很强的聚磁效应，电机的气隙磁通密度高，使得电机具有高功率密度和高转矩密度。因此盘式电机有着广泛的应用前途。
在本发明一种磁阻式盘式电机中，该电机采用双定子盘式电励磁结构。在相近的专利中，申请号为201510786946.X的发明专利申请：定子永磁型双凸极盘式电机，该申请的定子永磁型双凸极盘式电机由两个定子，一个转子，电枢绕组，永磁体，电机轴组成。该定子永磁型双凸极盘式电机中永磁体内嵌于定子铁心中，永磁体沿圆周方向充磁。虽然该发明采用双定子盘式结构，但这种采用永磁体的电机目前仍存在控制难度大、易不可逆退磁、成本高等问题。
授权的发明专利：一种双功率盘式开关磁阻电机，专利号： 201210154722.3，公开了一种双功率盘式开关磁阻电机，包括前端板、定子铁芯、电机轴、转子盘。该发明可根据实际需求使用一个功率转动或两个功率同时转动，转子盘速度越高越平滑，运行方式多样、运作平稳，基本没有风阻，噪音小，散热性强，耐高温，提高了功率，节约能源。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的一种磁阻式盘式电机，采用两个盘式定子和电励磁绕组的盘式电机，而且本发明申请的技术采用了磁阻电机的工作原理，这与传统的电机原理不同。
发明内容
本发明的目的是提出一种体积小、气隙磁场可调、电压调节范围宽、功率密度高和效率高的双定子结构的电励磁盘式电机。本发明采用如下技术方案：
一种磁阻式盘式电机，由轴(1)、第一励磁线圈(2)、第一定子铁心(3)、第一电枢线圈、转子铁心(7)、外壳(8)、第二电枢线圈(9)、第二定子铁心(12)、第二励磁绕组(13)和端盖(14)组成；其特征在于：
转子铁心(7)呈圆盘状，固定在轴(1)上；
转子铁心(7)在圆盘的两个端面上都有2N个圆环扇形凸起的转子极，N为自然数；
第一定子铁心(3)、第二定子铁心(12)和转子铁心(7)的轴线相同，第一定子铁心(3)和第二定子铁心(12)分别位于转子铁心(7)的两侧，第一定子铁心(3)与转子铁心(7)相对的一侧有3N个圆环扇形凸起的第一定子极，第一定子铁心(3)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机一侧的端盖(14)上；第二定子铁心(12)与转子铁心(7)相对的一侧也有3N个圆环扇形凸起的第二定子极，第二定子铁心(12)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机另一侧的端盖(14)上；
第一定子铁心(3)每隔三个第一定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第一励磁线圈(2)，第一励磁线圈(2)绕三个第一定子极绕制且相邻的第一励磁线圈(2)的绕制方向相反；第二定子铁心(12)每隔三个第二定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第二励磁线圈(13)，第二励磁线圈(13)绕三个第二定子极绕制且相邻的第二励磁线圈(13)的绕制方向相反；
每个第一定子极上都绕有一个第一电枢线圈，每个第二定子极上都绕有一个第二电枢线圈；同相位的电枢线圈串联或并联可组成一相绕组。
如上所述的一种磁阻式盘式电机，其特征在于：
给第一励磁线圈(2)和第二励磁线圈(13)通电便可产生磁场；
当转子极滑入一相电枢绕组所在的第一定子极或第二定子极时，该相电枢绕组的磁链增加；当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链减小；
所述一种磁阻式盘式电机作为发动机运行时，由原动机带动轴(1)旋转，三相电枢绕组感应出三相交流电压；
所述一种磁阻式盘式电机作为电动机运行时，转子极正在滑入第一定子极或第二定子极的一相绕组通正向电流，所述一种磁阻式盘式电机便可以输出正的转矩。
本发明的有益效果如下：
(1)提出一种磁阻式盘式电机集中了盘式电机和电励磁电机的优点，将电励磁绕组安装在定子结构中，通过控制励磁绕组电流方便地调节电机的气隙磁场；
(2)本发明一种磁阻式盘式电机的转子结构简单，转子上没有绕组，机械强度大；
(3)本发明一种磁阻式盘式电机采用盘式结构，轴向尺寸短，电机功率密度高，很适合应用于大功率拖拉机上。
附图说明
图1是本发明一种磁阻式盘式电机纵剖图。其中：1、轴，2、第一励磁线圈，3、第一定子铁心，4、第一电枢线圈，7、转子铁心，8、外壳，9、第二电枢线圈，12、第二定子铁心，13、第二励磁绕组，14、端盖。
图2是本发明一种磁阻式盘式电机第一定子侧视图。其中：1、轴，2、第一励磁线圈，3、第一定子铁心，4、A相第一电枢线圈，5、B相第一电枢线圈，6、C相第一电枢线圈，7、导轨。
图3为本发明一种磁阻式盘式电机转子侧视图。其中：1、轴，7、转子铁心，15、转子极。
图4为本发明一种磁阻式盘式电机工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种磁阻式盘式电机纵剖图。所示的一种磁阻式盘式电机，由轴(1)、第一励磁线圈(2)、第一定子铁心(3)、第一电枢线圈、转子铁心(7)、外壳(8)、第二电枢线圈(9)、第二定子铁心(12)、第二励磁绕组(13)和端盖(14)组成。转子铁心(7)呈圆盘状，固定在轴(1)上，转子铁心(7)在圆盘的两个端面上都有2N个圆环扇形凸起的转子极；第一定子铁心(3)、第二定子铁心(12)和转子铁心(7)的轴线相同，第一定子铁心(3)和第二定子铁心(12)分别位于转子铁心(7)的两侧，第一定子铁心(3)与转子铁心(7)相对的一侧有3N个圆环扇形凸起的第一定子极，第一定子铁心(3)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机一侧的端盖(14)上；第二定子铁心(12)与转子铁心(7)相对的一侧也有3N个圆环扇形凸起的第二定子极，第二定子铁心(12)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机另一侧的端盖(14)上。
第一定子铁心(3)内嵌有第一励磁线圈(2)，第二定子铁心(12)内嵌有第二励磁线圈(13)；每个第一定子极上都绕有一个第一电枢线圈，每个第二定子极上都绕有一个第二电枢线圈，同相位的电枢线圈串联或并联可组成一相绕组。
图2是本发明一种磁阻式盘式电机第一定子纵剖图。如图所示，第一定子铁心(3)与转子铁心(7)相对的一侧有3N个圆环扇形凸起的第一定子极，每个第一定子极上都绕有一个第一电枢线圈，同相位的电枢线圈串联或并联可组成一相绕组。第一定子铁心(3)每隔三个第一定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第一励磁线圈(2)，第一励磁线圈(2)绕三个第一定子极绕制且相邻的第一励磁线圈(2)的绕制方向相反。
图3为本发明一种磁阻式盘式电机转子纵剖图。可以看出：转子铁心(7)呈圆盘状，固定在轴(1)上，转子铁心(7)在圆盘的两个端面上都有2N个圆环扇形凸起的转子极，N为自然数。
图4为本发明一种磁阻式盘式电机工作原理图。当转子极与一相定子极对齐时，该相绕组与励磁绕组的自感取最大值；当转子极与一相定子极完全错开时，该相绕组与励磁绕组的自感取最小值。转子旋转时，各相绕组的磁链便可发生周期性的变化。
下面对本发明提出的一种磁阻式盘式电机进行工作原理的说明。
在本发明的磁阻式盘式电机中，给第一励磁线圈和第二励磁线圈通电便可产生磁场。轴可以带动转子转动，当转子极滑入一相电枢绕组所在的第一定子极或第二定子极时，该相电枢绕组的磁链增加，当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链减小。
当本发明的一种磁阻式盘式电机作为发动机运行时，由原动机带动轴旋转，三相电枢绕组感应出三相交流电压；
当本发明的一种磁阻式盘式电机作为电动机运行时，转子极正在滑入第一定子极或第二定子极的一相绕组通正向电流，所述一种磁阻式盘式电机便可以输出正的转矩。
需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种磁阻式盘式电机，由轴(1)、第一励磁线圈(2)、第一定子铁心(3)、第一电枢线圈、转子铁心(7)、外壳(8)、第二电枢线圈、第二定子铁心(12)、第二励磁线圈(13)和端盖(14)组成；其特征在于：
转子铁心(7)呈圆盘状，固定在轴(1)的中间；
转子铁心(7)在圆盘的两个端面上都有2N个圆环扇形凸起的转子极，N为自然数；
第一定子铁心(3)、第二定子铁心(12)和转子铁心(7)的轴线相同，第一定子铁心(3)和第二定子铁心(12)分别位于转子铁心(7)的两侧，第一定子铁心(3)与转子铁心(7)相对的一侧有3N个圆环扇形凸起的第一定子极，第一定子铁心(3)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机一侧的端盖上；第二定子铁心(12)与转子铁心(7)相对的一侧也有3N个圆环扇形凸起的第二定子极，第二定子铁心(12)的另一侧固定在所述磁阻式盘式电机另一侧的端盖(14)上；
第一定子铁心(3)每隔三个第一定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第一励磁线圈(2)，第一励磁线圈(2)绕三个第一定子极绕制且相邻的第一励磁线圈(2)的绕制方向相反；第二定子铁心(12)每隔三个第二定子极有一个凹槽，凹槽内嵌有第二励磁线圈(13)，第二励磁线圈(13)绕三个第二定子极绕制且相邻的第二励磁线圈(13)的绕制方向相反；
每个第一定子极上都绕有一个第一电枢线圈，每个第二定子极上都绕有一个第二电枢线圈；同相位的电枢线圈串联或并联组成一相绕组。
2.如权利要求1所述的一种磁阻式盘式电机，其特征在于：
给第一励磁线圈(2)和第二励磁线圈(13)通电便产生磁场；
当转子极滑入一相电枢绕组所在的第一定子极或第二定子极时，该相电枢绕组的磁链增加；当转子极滑出一相电枢绕组所在的定子极时，该相电枢绕组的磁链减小；
所述一种磁阻式盘式电机作为发动机运行时，由原动机带动轴(1)旋转，三相电枢绕组感应出三相交流电压；
所述一种磁阻式盘式电机作为电动机运行时，给转子极正在滑入第一定子极或第二定子极的一相绕组通正向电流，所述一种磁阻式盘式电机便输出正的转矩。
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