CN202713104U - 一种外转子式偏心转子变磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种外转子式偏心转子变磁阻电机，包括偏心转子、定子、励磁绕组以及驱动外齿圈和受动内齿圈，定子由凸极定子和固定凸极定子的轴组成，其中，凸极定子上有若干个沿圆周均匀布置且向外的定子凸极，励磁绕组缠绕于凸极定子的定子凸极上；偏心转子为一个由软磁材料制成的环形冲片叠压而成；驱动外齿圈与偏心转子固定安装，受动内齿圈固定于电机外壳内，并与驱动外齿圈保持啮合；偏心转子相对于定子偏心形成本实用新型的外转子式偏心转子变磁阻电机，由于径向力用于工作以及转子较轻，因此本实用新型外转子式偏心转子变磁阻电机具有高的能量密度、紧凑的结构以及优良的动态性能，此外，由于梯变的气息结构，使得扭矩输出更加平稳并且振动和噪声小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机，尤其涉及一种相对定子和可转动的电机外壳偏心的外转子式偏心转子变磁阻电机，属于电气设备领域。
背景技术
变磁阻电机是一种新型调速电机，调速***兼具直流、交流两类调速***的优点，是继变频调速***、无刷直流电动机调速***的最新一代无极调速***。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，***可靠性高，适于高速运行，受到行业内人士的广泛关注。
通常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。
然而，由于传统变磁阻电机的固有缺陷（扭矩波动，铁损耗及磁损耗大，噪声大），使得变磁阻电机的应用受到极大限制；比如控制难度大，控制成本高，铁耗大，等等；为了改进传统变磁阻电机的缺陷，世界各国学者对其缺陷的根源及改进的措施进行了积极的研究，为降低铁耗以及增大能量密度，有采取单相多齿的短磁路结构。
为改善其力矩波动以及其振动噪声水平，中国发明专利申请：开关磁阻电机（专利申请号：200680043128.X）通过优化转子磁极结构的方式改善噪声水平；而中国发明专利申请：双定子开关磁阻电机（专利申请号：200510037635.X）采用双定子结构改善其扭矩波动状况，但是以上两种发明专利申请采用的技术方案都未改善振动噪声的源，即过大同时也是做无用功的径向力。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题提供一种新型结构的外转子式偏心转子变磁阻电机，以减少磁损耗，提高电机效率以及能量密度和减小输出扭矩波动；同时改善电机的使用寿命。
为解决技术背景中所述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种外转子式偏心转子变磁阻电机，包括偏心转子、定子和励磁绕组以及驱动外齿圈和受动内齿圈，其中，所述定子包括凸极定子和轴，凸极定子固定于轴的外圆面，所述凸极定子的外圆面有多个沿圆周均匀排列的定子凸极，励磁绕组缠绕于定子凸极上，每个励磁绕组构成一相；
所述的偏心转子由软磁材料制成的圆环冲片叠压而成，且相对于定子和可转动的电机外壳偏心布置，定子置于偏心转子内；
驱动外齿圈固定于偏心转子的中部或者两端，受动内齿圈固定于可转动的电机外壳内，所述的驱动内齿圈和受动外齿圈总是保持内啮合，而偏心转子内圆面与定子外圆面总是保持无滑动的接触，这样偏心转子内圆面与定子外面圆形成了两个梯变的气息结构；
受动内齿圈和可转动的电机外壳可绕轴自由转动；
负载工作时，所述励磁绕组通电，所述偏心转子绕所述定子转动，同时绕自身轴线自传，当励磁绕组通电时，通过磁场作用，驱动偏心转子绕定子转动，偏心转子内圆面与定子外圆面的一处总是保持无滑动的接触，通过驱动外齿圈驱动受动内齿圈，从而驱动可转动的电机外壳转动输出扭矩做功。
其中，所述的定子处于所述的偏心转子内。
其中，偏心转子轴心线与定子和可转动的电机外壳轴心线偏移一定的距离，即偏心转子相对于定子和可转动的电机外壳偏心。
其中，可转动的电机外壳采用的材料不定，其与轴通过轴承连接，并且与定子同心。
其中，偏心转子由软磁材料制成的圆环形冲片叠压而成。
其中，凸极定子由软磁材料制成的冲片叠压而成，该冲片外圆面有若干个沿圆周均匀布置的定子凸极。
其中，凸极定子的槽口安装固定有一块或者多块永磁体。
其中，凸极定子的槽口可安装固定非导磁材料制成的隔磁块。
其中，固定安装于偏心转子两端的驱动外齿圈分别可通过两个轴承与轴保持转动连接。
其中，保持驱动外齿圈与轴可自由转动的两个轴承中，一个轴承支持偏心转子绕轴的公转，一个轴承支持偏心转子绕自身轴线的自传，两个轴承通过一个轴承架安装。
其中，凸极定子可由分段的定子段组成。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的外转子式偏心转子变磁阻电机，定子包括凸极定子和轴，并置于偏心转子内；偏心转子由软磁材料制成的圆环形冲片叠压而成，其与定子及可转动的电机外壳偏心；这样，偏心转子的内圆面总是有一处与定子外圆面保持无滑动的接触，而驱动外齿圈与受动内齿圈也总是保持啮合状态；当负载时，励磁绕组通电，产生电磁场，驱动偏心转子，通过驱动外齿圈和受动内齿圈驱动可转动的电机外壳转动对外输出做功；通过偏心转子的集磁功能，使得漏磁减少，通过偏心转子与定子之间的梯变的气息结构，获得平衡扭矩输出，而由于径向力用于工作以及较轻的偏心转子，故而，本实用新型外转子式偏心转子变磁阻电机相比传统开关磁阻电机具备更高的能量密度、更高的工作效率、更好的动态特性以及更高的输出扭矩质量。
附图说明
图1是本实用新型第一具体实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机结构示意图；
图2为图1的A-A截面图；
图3是本实用新型第二具体实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机的驱动外齿圈固定于偏心转子的两端和受动内齿圈固定于可转动的电机外壳两端的结构示意图；
图4是本实用新型第三具体实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机的凸极定子上都缠绕有励磁绕组的机构示意图；
图5为图4的B-B截面图；
图6 为本实用新型第四具体实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机分段凸极定子结构示意图。
具体实施方式
参考图1，该图为本实用新型一种外转子式偏心转子变磁阻电机的第一具体实施例结构示意图。
本实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机，包括有定子（1）、偏心转子（4）、励磁绕组（8A、8B、8C、8D、8E、8F）和驱动外齿圈（7）以及受动内齿圈（10），定子（1）包括凸极定子（2）和轴（3），凸极定子（2）固定于轴（3）的外表面形成定子（1）；励磁绕组缠绕于定子凸极（9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6）上，其中每个励磁绕组为一相，即，本具体实施例外转子式偏心转子变磁阻电机为六相；在本具体实施例中，每相之间有一个定子凸极，该定子凸极上没有缠绕任何绕组；凸极定子（2）上的每个槽口安装固定有一块永磁体或者三块永磁体（6）；驱动外齿圈（7）固定于偏心转子的中部，受动内齿圈（10）固定于可转动的电机外壳（11）内，驱动外齿圈总是与受动内齿圈保持内啮合；偏心转子（4）与定子（1）偏心布置，在本具体实施例中，偏心转子的轴心线O’和定子的中心线O之间的偏心距离为L，偏心转子的内表面S2与定子（1）的外表面S1总是保持不可滑动的接触，这样，S1和S2之间形成了两个梯变的气息结构；可转动的电机外壳（11）与轴（3）通过两个轴承（5-1、5-2）形成转动连接；
本具体实施例中，偏心转子（4）与定子（1）和可转动的电机外壳（11）偏心布置，驱动外齿圈与受动内齿圈总是保持啮合，偏心转子内圆面与定子外圆面总是保持无滑动的接触，接触的位置两边为对称的梯变气息结构，工作时，励磁绕组通电产生励磁磁场，该磁场总是通过凸极定子、气息和偏心转子形成回路，从而形成驱动偏心转子绕定子转动的驱动力，最终通过驱动外齿圈和受动内齿圈，对外输出做功；也可相邻的两相同时导通通电，以获得更大的扭矩输出；
工作中，通过槽口的永磁体（6）磁场，偏心转子始终与定子外圆面形成无滑动接触，这样也让固定安装于偏心转子外圆面中部的驱动外齿圈总是与固定于可转动的电机外壳内的受动内齿圈保持啮合；
参考图2，为图1的A-A截面图；
轴（3）与可转动的电机外壳（11）之间通过轴承（5-1、5-2）形成可自由转动的连接。受动内齿圈（10）固定于可转动的电机外壳（11）中，而驱动外齿圈（7）固定于偏心转子的外圆面S3的中部。
参考图3，为本实用新型第二具体实施例外转子式偏心转子变磁阻电机的驱动外齿圈安装固定于偏心转子两端和受动内齿圈安装固定于可转动的电机外壳两端的结构示意图。
驱动外齿圈（90-1、90-2）固定于偏心转子（111）的两端，受动内齿圈（100-1、100-2）固定于可转动的电机外壳（110）的两端，且驱动外齿圈与受动内齿圈保持啮合，驱动外齿圈（90-2）通过两个轴承（60-2、80-2）与轴形成可自由转动的连接，这两个轴承通过轴承架（70-2）安装，两个轴承中，一个支持偏心转子绕定子轴心线的公转，一个支持偏心转子绕自身轴心线的自转；两个轴承通过一个轴承架固定安装；驱动外齿圈（90-1）通过两个轴承（60-1、80-1）与轴形成可自由转动的连接，这两个轴承通过轴承架（70-1）安装，两个轴承中，一个支持偏心转子绕定子轴心线的公转，一个支持偏心转子绕自身轴心线的自转；两个轴承通过一个轴承架固定安装；四个轴承（60-1、60-2、80-1、80-2）中，两个支持转子绕自身轴线的自转，其他两个轴承支持转子绕定子轴线的公转；工作时，偏心转子（111）绕定子转动，通过驱动外齿圈驱动受动内齿圈，同时驱动轴承架（70-1、70-2），目的为使驱动外齿圈和受动内齿圈总是保持啮合，而偏心转子的内表面和定子的外表面总是有一处形成无滑动的接触；
应该要说明的是，本具体实施例所揭示的内容可应用于本实用新型所揭示内容的任何一种情况。
参考图4，为本实用新型的第三具体实施例外转子式偏心转子变磁阻电机的凸极定子上都缠绕有励磁绕组的结构示意图。
定子（100）包括凸极定子（200）和轴（300），凸极定子（200）上的定子凸极（200-1、200-2、200-3、200-4）都缠绕有励磁绕组（400-1、400-2、400-3、400-4），槽口固定安装有一块永磁体或者多块永磁体或者隔磁材料（600）；
参考图5，为图4的B-B截面示意图。
驱动外齿圈（700）固定于偏心转子（800）的中部，并与固定于可转动的电机外壳（1100）内中部的受动内齿圈（1000）保持啮合，偏心转子（800）的内圆面总是与定子（100）的外圆面保持无滑动的接触，可转动的电机外壳（1100）通过轴承（500）与轴形成可自由转动的连接；
本具体实施例中，在工作时，其输出扭矩做功的方式与第一具体实施例相同，此处不再赘述；所不同的是，本具体实施例中，凸极定子上的每个定子凸极都缠绕有励磁绕组，而励磁绕组中间没有一个定子凸极。
参考图6，为本实用新型第四具体实施例的外转子式偏心转子变磁阻电机采用分段凸极定子的结构示意图。
凸极定子由四个“凹”形定子段（1600-1、1600-2、1600-3、1600-4）通过燕尾槽相互固定而成，同时也通过燕尾槽与轴固定；
应该要说明的是，本具体实施例所揭示的内容可应用于本实用新型所揭示内容的所有情况，同时，亦可采用其他分段定子结构相互固定组成凸极定子；其他的与前述具体实施例相同，此处不再赘述。
虽然本实用新型的较佳实施例已揭露如上，本实用新型并不受限于上述实施例，技术人员当可理解，在不脱离本实用新型的情况下，可以对公开的配置进行变化；因此，上面的几个实施例仅用于示例而不用于限制目的；本领域的技术人员很清楚，在不明显改变上述操作的情况下，可以对配置进行修改。
Claims (10)
1.一种外转子式偏心转子变磁阻电机，包括有偏心转子、定子、励磁绕组以及驱动外齿圈和受动内齿圈，其特征在于，所述偏心转子由软磁材料制成的环形冲片叠压而成，定子处于偏心转子内，偏心转子与定子偏心布置，使得偏心转子的内圆面总是有一处与定子的外圆面的一处保持无滑动的接触，通过此接触，偏心转子内圆面和定子外圆面之间形成了两个梯变的气息结构；
定子部分包括凸极定子和固定凸极定子的轴，凸极定子由软磁材料制成的冲片叠压而成，凸极定子的外圆面有若干个沿圆周均匀布置的定子凸极，励磁绕组缠绕于定子凸极上，凸极定子固定于轴上；
驱动外齿圈和受动内齿圈分别与偏心转子和可转动的电机外壳固定，并且保持啮合；
负载工作时，所述励磁绕组通电，所述偏心转子绕所述定子转动，同时绕自身轴线自传，在转动过程中，所述偏心转子的内圆面总是有一处与所述定子的外园面的一处保持无滑动的接触，而驱动外齿圈和受动内齿圈总是有一处保持啮合，这样，通过所述驱动外齿圈驱动所述受动内齿圈对外输出做功。
2.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述定子由凸极定子和轴固定而成，其中的凸极定子外圆面有若干个沿圆周均匀布置的定子凸极，且定子置于偏心转子内。
3.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述励磁绕组缠绕于定子凸极上，当两个所述励磁绕组之间有一个定子凸极时，该所述定子凸极没有缠绕任何线圈绕组。
4.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述的定子凸极的每个槽口固定安装有一块或者多块永磁体或者隔磁块。
5.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述的偏心转子与所述的定子偏心布置，偏心转子的内表面的一处总是与定子的外表面的一处形成无滑动的接触，这样，偏心转子内表面和定子外表面自接触的位置形成了梯变的气息结构。
6.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述的驱动外齿圈与偏心转子固定，位于偏心转子的中部，或位于偏心转子的两端。
7.根据权利要求6所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，所述的固定于偏心转子两端的驱动外齿圈通过两个轴承以及一个轴承架与轴形成可自由转动的连接，其中，两个轴承中，一个支持偏心转子绕定子轴心线的公转，一个支持偏心转子绕自身轴心线的自转；两个轴承通过一个轴承架固定安装。
8.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，受动内齿圈固定于可转动的电机外壳内，并与驱动外齿圈始终保持啮合。
9.根据权利要求1或8所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，可转动的电机外壳与轴通过轴承形成可自由转动的连接，且可转动的电机外壳与定子同心，这样，受动内齿圈和可转动的电机外壳可绕轴自由转动。
10.根据权利要求1所述的外转子式偏心转子变磁阻电机，其特征在于，定子中的凸极定子可为分段的定子段组成。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102386742A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-03-21 | 何嘉颖 | 一种外转子式偏心转子变磁阻电机 |
| TWI481159B (zh) * | 2013-02-23 | 2015-04-11 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Energy conversion device with eccentric rotor |
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2011
- 2011-11-18 CN CN2011204573767U patent/CN202713104U/zh not_active Expired - Fee Related
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