笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机，主要包括爪极、卡环、电枢绕组、励磁绕组、电枢铁心、磁极铁心、转子位置传感器、控制器、机座、端盖和风扇。电枢为条形电枢或环形电枢，磁极为条形磁极，6个或6个以上条形磁极与6个或6个以上的条形电枢或1个环形电枢的两端插在两个卡环的插孔中，且露出定子铁心的两端，组成笼形定子；转子主要由两个爪极和转轴组成，爪极有4个或4个以上的爪，两个爪极轴向相对，两个爪极位于笼形定子的两侧；能与爪极的爪同时对齐的磁极用同相励磁电源连接。在磁极牵引爪极旋转的同时，电枢发出直流电，无需电刷、集电环和整流器，实现输出机械能的同时，“回收”部分电能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电力系统，特别是一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机。
技术介绍
开关磁阻电动机(SR)是近些年发展的新型调速电机，结构简单结实、调速范围宽且性能好，现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。磁阻电机的主要特点是转子上没有线圈。磁阻电动机利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁引力拉动转子旋转。现有的开关磁阻电动机以双凸极电机为主。磁阻电机的转子上没有线圈，无需电刷和滑环，是一种无刷调速电机。但也正是因为转子上没有线圈，通过转子的磁通被“浪费”掉了。根据百度百科对无刷直流发电机的定义无刷直流发电机由无刷交流发电机与半导体整流器组成，是输出直流电的发电机整流器组合装置。即现有直流发电机要么通过电刷和换向器输出直流电，要么通过整流器输出直流电。本技术采用爪对极结构，用卡环将若干定子磁极和电枢接成一个笼形整体， 定子磁极产生轴向磁通，定子磁极牵引爪极转动的同时，电枢感应电动势产生直流电，实现输出机械能的同时，直接输出直流电，而且无需电刷和整流器。其实同时输出机械能与电能并不矛盾，电枢绕组切割磁力线发电并不会削弱定子磁场对转子的牵引力。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种在输出机械能的同时，能“回收”部分电能的笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机。本技术是这样实现的一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机，主要包括前端盖(1)、风扇(2)、转轴(3)、前爪极(4)、卡环(5)、电枢绕组(6)、励磁绕组(7)、 机座(8)、电枢铁心(9)、磁极铁心(10)、后爪极(11)、轴承(12)、后端盖(13)、转子位置传感器(14、巧)和控制器(16)，其特征是磁极铁心为条形铁心，条形铁心上绕有一个轴向励磁绕组，组成轴向条形磁极；电枢铁心为条形铁心或环形铁心，电枢铁心上绕有一个轴向电枢绕组，组成条形电枢或环形电枢；卡环上平均分布有6个或6个以上数量为偶数的插孔，6 个或6个以上的数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的插孔中，且露出磁极铁心的两端，环形电枢固定在两个卡环内侧的大孔中，且露出环形铁心的两端，组成一个有6个或 6个以上数量为偶数的磁极和一个电枢的笼形定子，或者，卡环有两层插孔，6个或6个以上数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的其中一层插孔中，且露出磁极铁心的两端，6 个或6个以上的数量为偶数的条形电枢的两端插在两个卡环的另一层插孔中，且露出电枢铁心的两端，组成一个有6个或6个以上数量为偶数的磁极和6个或6个以上数量为偶数的电枢的笼形定子；爪极有4个或4个以上数量为偶数的爪，两个轴向相对的爪极固定在转轴上，分别位于笼形定子的两侧；磁极的数量比爪极的爪的数量多2个或4个或6个；能与爪极的爪同时对齐的磁极用同相励磁电源连接，组成由2相或2相以上励磁电源分别供电的定子磁极；爪极的爪与磁极铁心的端面之间留有气隙，爪极的爪与电枢铁心的端面之间留有气隙；转轴从卡环的内孔或环形电枢铁心的内孔无接触穿过；转子位置传感器由定子 (14)和转子(1 两部分组成，转子位置传感器的转子固定在转轴上或爪极上，转子位置传感器的定子固定在端盖或机座上，或者，转子位置传感器的定子与控制器设在一起；控制器主要由位置处理单元和功率逻辑开关单元组成，控制器固定在端盖或机座上。发电机的工作原理当磁极的其中一相通电时，与通电磁极距离最接近的爪极的爪受磁力的牵引作用旋转至与通电磁极相对的位置，转子位置传感器检测到转子已经旋转至既定的位置，通过控制器发出断开该相磁极的电流、接通下一相磁极的电流的指令，下一相磁极通电并吸引与其距离最接近的爪极的爪，实现转子的持续旋转；磁通从磁极的N极发出，经过爪极、电枢，从另一爪极回到磁极的S极，形成完整的磁路；通电磁极在吸引爪极的过程中，通过电枢的磁通发生变化，电枢绕组感应到电动势且产生电流；由于通过电枢的磁通是轴向磁通，而且磁通的方向不变，因此电枢产生的电流方向不会改变，可直接输出直流电；利用控制器中的功率变换器调节励磁电流的电压，以调节电机输出的转速和转矩大小；电机在输出机械旋转运动动力的同时，产生直流电。磁极铁心的数量比爪极的爪的数量多2个或4个或6个，磁极铁心与爪极的爪数之比为6 4或8 6或8 4或10 8或12 8或12 10或12 6等等，亦称为 6/4极或8/6极或8/4极或10/8极或12/10极或12/6极等结构的发电电动机。6/4极采用3相励磁电源，8/6极采用4相励磁电源，8/4极采用2相励磁电源，10/8极采用5相励磁电源。若电枢为条形电枢，则条形电枢的数量与条形磁极的数量相同，而且条形电枢与条形磁极径向对齐。转子位置传感器起着转子位置的跟踪作用，它将转子的位置信号转换成控制电路所需的电信号。常用的位置传感器有电磁式位置传感器、光电式位置传感器和磁敏式位置传感器。电磁式位置传感器是利用电磁感应的效应得到转子的位置信号。其基本原理是 在转子上有一个扇形的导磁片，随着转子的转动发出相应的电信号。光电式位置传感器由随转子一起旋转的遮光罩和固定不动的光源和光电管组成。 若干只光电管由遮光罩控制依次受到光线照射，使各相励磁绕组轮流通电，于是电动机能持续地旋转。磁敏式位置传感器也是由定子和转子两部分组成，在转轴上安装永磁磁极，磁敏元件设在定子上。磁敏元件用对磁场敏感的半导体材料制成，常用的有霍尔元件、磁敏二极管和磁敏电阻。磁敏元件检测到的转子位置信号经过处理后，可控制电动机的励磁绕组按顺序通电。控制器的电路主要由位置处理单元和功率逻辑开关单元组成。来自位置传感器的控制信号经信号处理单元处理后，送到功率逻辑开关单元，用作控制电机各相励磁绕组的通、断电。控制器中包含了功率变换器、位置处理器及相驱动器三部分。目前已有许多专用于控制电机的集成电路，组成开环或闭环控制系统，以调节和控制电机的转速。电枢产生的直流电可作为电机的部分励磁电源反馈至磁极，以减少对外部励磁电源的依赖。磁极采用双段结构能有效利用电枢产生的电流，双段结构电机的其中一段磁极的励磁电源由外部电源提供，另一段磁极的励磁电源则由电枢产生的电源提供。电枢产生的直流电也可以输送至外部负载。所述发电电动机为单段结构的发电电动机或双段结构的发电电动机。双段结构的发电电动机的笼形定子有两段，在两段笼形定子之间设有中间爪极(18)。两段磁极通以同向励磁电流，两段磁极的磁通方向相同。爪极类似于普通爪极式交流发电机的爪极，但普通爪极式交流发电机的两块爪极的极爪呈鸟嘴形状，两块爪极的极爪是交错设置的，在两块爪极的极爪形成若干径向或切向磁场，而笼形爪对极式电机的两块爪极的极爪分别设在磁极的两侧，极爪对着笼形磁极的凸极，极爪的端面或极爪的凸极端面是平的，两块爪极形成的磁场始终是轴向磁场。爪极为放射状爪极或盘式爪极。放射状爪极一般铸成一个整体，一个放射状爪极至少有4个爪，爪极的爪朝径向放射状对称凸出。盘式爪极由托盘和导磁条组成，托盘用非导磁材料制成，托盘上平均分布有4个或4个以上的导磁条。爪极的爪为直爪或弯爪或平斜爪或弯斜爪。弯爪是指爪极的爪先朝径向延伸、再朝轴向弯曲90度，平斜爪是指爪极的爪从径向看是平的，不是弯的，但又朝切向倾斜一定的角度，弯斜爪是指爪极的爪从径向看是朝轴向弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机，主要包括前端盖（１）、风扇（２）、转轴（３）、前爪极（４）、卡环（５）、电枢绕组（６）、励磁绕组（７）、机座（８）、电枢铁心（９）、磁极铁心（１０）、后爪极（１１）、轴承（１２）、后端盖（１３）、转子位置传感器（１４、１５）和控制器（１６），其特征是：磁极铁心为条形铁心，条形铁心上绕有一个轴向励磁绕组，组成轴向条形磁极；电枢铁心为条形铁心或环形铁心，电枢铁心上绕有一个轴向电枢绕组，组成条形电枢或环形电枢；卡环上平均分布有６个或６个以上数量为偶数的插孔，６个或６个以上的数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的插孔中，且露出磁极铁心的两端，环形电枢固定在两个卡环内侧的大孔中，且露出环形铁心的两端，组成一个有６个或６个以上数量为偶数的磁极和一个电枢的笼形定子，或者，卡环有两层插孔，６个或６个以上数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的其中一层插孔中，且露出磁极铁心的两端，６个或６个以上的数量为偶数的条形电枢的两端插在两个卡环的另一层插孔中，且露出电枢铁心的两端，组成一个有６个或６个以上数量为偶数的磁极和６个或６个以上数量为偶数的电枢的笼形定子；爪极有４个或４个以上数量为偶数的爪，两个轴向相对的爪极固定在转轴上，分别位于笼形定子的两侧；磁极的数量比爪极的爪的数量多２个或４个或６个；能与爪极的爪同时对齐的磁极用同相励磁电源连接，组成由２相或２相以上励磁电源分别供电的定子磁极；爪极的爪与磁极铁心的端面之间留有气隙，爪极的爪与电枢铁心的端面之间留有气隙；转轴从卡环的内孔或环形电枢铁心的内孔无接触穿过；转子位置传感器由定子（１４）和转子（１５）两部分组成，转子位置传感器的转子固定在转轴上或爪极上，转子位置传感器的定子固定在端盖或机座上，或者，转子位置传感器的定子与控制器设在一起；控制器主要由位置处理单元和功率逻辑开关单元组成，控制器固定在端盖或机座上。...

【技术特征摘要】
1.一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机，主要包括前端盖(1)、风扇O)、 转轴(3)、前爪极(4)、卡环(5)、电枢绕组(6)、励磁绕组(7)、机座(8)、电枢铁心(9)、磁极铁心(10)、后爪极(11)、轴承(12)、后端盖(13)、转子位置传感器(14,15)和控制器(16)， 其特征是磁极铁心为条形铁心，条形铁心上绕有一个轴向励磁绕组，组成轴向条形磁极； 电枢铁心为条形铁心或环形铁心，电枢铁心上绕有一个轴向电枢绕组，组成条形电枢或环形电枢；卡环上平均分布有6个或6个以上数量为偶数的插孔，6个或6个以上的数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的插孔中，且露出磁极铁心的两端，环形电枢固定在两个卡环内侧的大孔中，且露出环形铁心的两端，组成一个有6个或6个以上数量为偶数的磁极和一个电枢的笼形定子，或者，卡环有两层插孔，6个或6个以上数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的其中一层插孔中，且露出磁极铁心的两端，6个或6个以上的数量为偶数的条形电枢的两端插在两个卡环的另一层插孔中，且露出电枢铁心的两端，组成一个有6个或6个以上数量为偶数的磁极和6个或6个以上数量为偶数的电枢的笼形定子；爪极有4个或4个以上数量为偶数的爪，两个轴向相对的爪极固定在转轴上，分别位于笼形定子的两侧；磁极的数量比爪极的爪的数量多2个或4个或6个；能与爪极的爪同时对齐的磁极用同相励磁电源连接，组成由2相或2相以上励磁电源分别供电的定子磁极；爪极的爪与磁极铁心的端面之间留有气隙，爪极的爪与电枢铁心的端面之间留有气隙；转轴从卡环的内孔或环形电枢铁心的内孔无接触穿过；转子位置传感器由定子(14)和转子(1 两部分组成，转子位置传感器的转子固定在转轴上或爪极上，转子位置传感器的定子固定在端盖或机座上，或者，转子位置传感器的定子与控制器设在一起；控制器主要由位置处理单元和功率逻辑开关单元组成，控制器固定在端盖或机座上。2.根据权利要求1所述一种笼形爪对极式无刷开关磁阻直流发电电动机，其特征是所述发电电动机为3相6/4极或4相8/6极或2相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵祥，
申请(专利权)人：李贵祥，
类型：实用新型
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