三相交流永磁行星转子磁阻电动机制造技术

本发明专利技术涉及电动机，具体为三相交流永磁行星转子磁阻电动机。解决可直接输出大转矩、低转速电机的种类很少的问题。包括机壳、定子装配、转子装置以及机壳两端的端盖，定子装配由固定于机壳内的定子圈、固定于定子圈上的６Ｎ个定子磁极及绕在各定子磁极上的集中绕组构成；转子装配包括Ｎ根行星转轴，行星转轴的两端设有行星支架，各行星转轴的两端经轴承支撑于行星支架上，各行星转轴上固定有行星转子和行星齿轮，行星转子由转子圈、固定于转子圈上的转子磁极和固定于转子磁极上的永久磁体构成，转子磁极的节距与定子磁极的节距相等。本发明专利技术所述的电动机可应用于所有需要低速大转矩负载的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机，具体为三相交流永磁行星转子磁阻电动机。
技术介绍
目前，在我国电机领域，可直接输出大转矩、低转速电机的种类还很少。因为如果 通过电调速使电机输出低转速，它的输出转矩不可能大幅提高。对于直流电动机，在低速时 若想输出大转矩，也必须加大电机的体积。因此，通过电调速使电机直接达到低速大转矩的 输出是不现实的。在许多应用场合采用电动机加减速机的组合来实现所需的低转速大转 矩，如直接采用谐波减速机与三相异步电动机组合和其他减速机与电机的组合。这种组合 虽然简单但设备体积大。在一些特定应用场合如电动滚筒等，非常注重设备的体积和重量， 要求体积和重量不能太大，因此这种电动机加减速机的组合又无法满足特定应用场合对体 积和重量的要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决可直接输出大转矩、低转速电机的种类很少的问题，提供一种三 相交流永磁行星转子磁阻电动机。该三相交流永磁行星转子磁阻电动机在不增加体积的前 提下，可实现低速大转矩的输出。 本专利技术是采用如下技术方案实现的三相交流永磁行星转子磁阻电动机，包括机 壳、定子装配、转子装配以及机壳两端的端盖，定子装配由固定于机壳内的定子圈、固定于 定子圈上的6N(N为大于等于2的自然数)个定子磁极及绕在各定子磁极上的(相同绕制 的)集中绕组构成；转子装配包括N(N为大于等于2的自然数)根行星转轴，行星转轴的两 端设有行星支架，各行星转轴的两端经轴承支撑于行星支架上，各行星转轴上固定有行星 转子和行星齿轮，行星转子由转子圈、固定于转子圈上的转子磁极和固定于转子磁极上的 永久磁体构成，转子磁极的节距(即转子磁极的极靴宽度)与定子磁极的节距相等；还包 括一个内齿轮，内齿轮的外圈经轴承支撑于机壳内、其内齿与各行星齿轮相啮合，将内齿轮 的一端制成轴伸，轴伸伸出一侧的端盖；转子装配中的行星转轴一端的行星支架经轴承支 撑于一侧的端盖上、另一端的行星支架经轴承支撑于内齿轮上；6N个集中绕组中，每连续 的六个集中绕组为一组，每一组的六个集中绕组中，第一个集中绕组的首端与第四个集中 绕组的首端相连作为A相绕组，第二个集中绕组的尾端与第五个集中绕组的尾端相连作为 C相绕组，第三个集中绕组的首端与第六个集中绕组的首端相连作为B相绕组，各组中的各 相绕组相互串联或并联而形成电动机的定子三相绕组(即N组集中绕组中，各组中的A相 绕组相串联或并联而形成电动机的定子A相绕组，各组中的C相绕组相串联或并联而形成 电动机的定子C相绕组，各组中的B相绕组相串联或并联而形成电动机的定子B相绕组)。 工作时，电动机的定子三相绕组通以三相交流电，在定子磁场的作用下，各行星转子绕行星 转轴的中心轴线沿定子表面自转，同时绕定子的中心轴线沿定子表面公转(实际上也是行 星转轴即有自转又有绕定子中心轴线的公转)，使各行星转轴(也就是行星支架)输出一个相对较低的转速，该相对较低的转速是由定子装配和行星转子所形成的准电动机结构的性 能(包括电磁性能、定转子结构等)决定的，各行星转轴带动其上的行星齿轮沿内齿轮的内 齿进行自转和公转，驱动内齿轮转动，并通过行星齿轮与内齿轮之间的传动比，在内齿轮的 轴伸上输出大转矩、低转速。 电动机定子内径确定后，遵循最大限度地利用定子内部空间的原则来确定行星转 子的直径，即在各行星转子不接触的前提下，尽可能地使各行星转子接近相切的状态从而 确定行星转子的直径，行星转子的直径确定后，根据转子磁极的节距与定子磁极的节距相 等、以及转子磁极均布于转子圈上，可容易地确定出转子磁极的数量。 本专利技术所述电动机的定子驱动行星转子旋转的工作过程如下下面将从三相交流 电典型瞬时时刻对应行星转子的旋转进行分析，如图19所示，将三相交流电的一个周期分 成12个时刻，以18个定子磁极(即N等于3)为例，在各时刻下定子磁极的极性变化、行星转子的位置变化等如下表所示 <table>table see original document page 4</column></row><table> 表中X1、X2、X3为三个行星转子； N为磁极；电流从集中绕组的尾端进、首端出为N极； S为磁极；电流从集中绕组的首端进、尾端出为S极； 0为中性点；即定子磁极没有极性； 1-12为时刻t l-18为定子磁极 首先，我们将以a相为基准，将其分为每30。为一个时刻。设行星转子表面(中 间)为N极，当在tl时刻三个行星转子的磁极分别与定子磁极的1、7、 13对齐(接触)，见 表。我们只针对行星转子X1来分析(其它行星转子同理可见)，在tl时刻，a相电压为O，C相为正，b相为负，由于C相磁极(2号磁极)与a相磁极相邻且为S极，2号定子磁极吸合 行星转子X1，此时行星转子由1号定子磁极向2号定子磁极滚动(因行星转子表面磁极为 N)。其余X2、X3同理。到了 t2时刻，A相由0变为正，磁极表面产生N，对行星转子Xl产生 推的力，促使行星转子XI向2号定子磁极滚动，此时1号和2号定子磁极对行星转子XI便 产生一推一拉的力矩。在三相交流旋转磁场的作用下，行星转子X1将从1号定子磁极经过 表中的12个时刻，滚到6号定子磁极而完成行星转子X1自转一圈。当运行完第12步后， 又转向第一步，此时行星转子将从定子磁极7重复上述过程。这样三个行星转子在三相旋 转磁场作用下旋转起来。 本专利技术所述电动机是与电源频率同步的，他的启动与其它同步电机基本一样。启 动时频率由零逐步升到同步转速。当进入同步转速并且电相位相同时，由三相交流电直接 供电。 本专利技术所述电动机具有很宽的调速范围，通过控制器改变三相交流电的频率，实 现调速。调速时可通过速度传感器进行速度反馈，进行闭环控制。 本专利技术所述的电动机是根据3Z(1)型行星减速原理、三相交流电旋转磁场、开关 磁阻电动机原理相结合的一种机电一体化的新型电机。 3Z(1)型具有双齿圈行星轮的3Z型行星齿轮传动(如图21所示)具有输出大转 矩、低转速的特点，它的结构特点是内齿轮b固定，而旋转的中心轮a和e分别与行星轮c 和d相啮合，故可用传动代号3Z(1)表示。在各种机械传动中，已获得较广泛的应用。3Z(1)型较合理的传动比范围为i ^=20 传动效率为11 ^e=0.8 0.9。3Z(l)型描述来自于饶振纲编著的《行星齿轮传动设计》第6页中。3Z(1)型行星传动的高速输入，是通过中心 轮完成的，低速输出是由内齿轮实现的。本专利技术所述的电动机就是利用3Z(1)型的行星传 动结构，实现高速到低速的减速，同时按传动比提升了输出转矩。为了实现这个特性，我们 将中心轮a取掉，将固定的内齿轮b用电动机的定子代替，行星轮C由N个行星转子代替。 中心轮a驱动行星轮C变为三相电功率通过旋转磁场推动N个行星转子旋转。这种电机结 构与3Z型行星齿轮传动的结合非常新颖、巧妙、独特。 本专利技术所述电动机通过3Z(1)型行星减速原理实现低速大转矩的输出。采用三相 正弦交流电解决了开关磁阻电机的自动换相问题。以开关磁阻电机工作原理为基础，是为 了继承开关磁阻电机的诸多优点，如起动电流小，起动转矩大，调速性能好，可频繁正反转 控制等。本专利技术所述的电动机还克服了开关磁阻电机电磁噪声大、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相交流永磁行星转子磁阻电动机，包括机壳（１）、定子装配、转子装配以及机壳两端的端盖（２），其特征为：定子装配由固定于机壳内的定子圈（３）、固定于定子圈上的６Ｎ（Ｎ为大于等于２的自然数）个定子磁极（４）及绕在各定子磁极上的集中绕组构成；转子装配包括Ｎ（Ｎ为大于等于２的自然数）根行星转轴（５），行星转轴（５）的两端设有行星支架（６），各行星转轴的两端经轴承支撑于行星支架（６）上，各行星转轴上固定有行星转子和行星齿轮（７），行星转子由转子圈（８）、固定于转子圈上的转子磁极（９）和固定于转子磁极上的永久磁体构成，转子磁极（９）的节距与定子磁极（４）的节距相等；还包括一个内齿轮（１０），内齿轮（１０）的外圈经轴承支撑于机壳（１）内、其内齿与各行星齿轮（７）相啮合，将内齿轮（１０）的一端制成轴伸，轴伸伸出一侧的端盖（２）；转子装配中的行星转轴一端的行星支架经轴承支撑于一侧的端盖上、另一端的行星支架经轴承支撑于内齿轮（１０）上；６Ｎ个集中绕组中，每连续的六个集中绕组为一组，每一组的六个集中绕组中，第一个集中绕组的首端与第四个集中绕组的首端相连作为Ａ相绕组，第二个集中绕组的尾端与第五个集中绕组的尾端相连作为Ｃ相绕组，第三个集中绕组的首端与第六个集中绕组的首端相连作为Ｂ相绕组，各组中的各相绕组相互串联或并联而形成电动机的定子三相绕组。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振忠，吴永平，金智新，刘纯贵，刘大同，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]