技术领域

本发明属于电机、 电力电子和电气传动领域， 特别是涉及一种电机及 具有该电机结构的机械设备。

背景技术

电机是利用磁阻原理的新一代调速电机， 具有性能优良、 结构简单坚 固、 制动和低速转矩大、 电流较小， 过载能力强， 并且在宽转速范围内的 具有高效率， 正得到日益广泛的应用。 如何进一步提高电机效率、 过载能 力和简化散热结构， 是工程技术人员研究的方向。

发明专利① 200680043128.X (电机）， 公开了一种减小径向气隙电机噪 声和防止电机过热的方法。 其实质是设计出不同曲率半径 （如椭圆）形状 的定子和转子 , 使定子铁芯突出磁极与转子铁芯的突出磁极之 间的间隙在 相电感增大区气隙逐渐减小， 在相电感减小区气隙逐渐增大。 且确保空气 通道不被树脂填满， 防止电机过热。 虽然这种结构减少了电机噪声， 减小 了转矩脉动， 且便于电机散热， 但缺点在于： （1)提高电机功率输出要求提 高相电感的变化率， 由于在气隙的增加导致相电感变化率减少， 虽然减小 了转矩脉动和电机噪声， 但削弱了电机性能； （2)虽然这种结构能确保电机 内部空气流通， 一定程度上提高了电机散热性能， 但由于电机是封闭的， 内部的空气无法与外部空气形成对流， 导致内部热量无法与外部形成热量 交换， 所以散热性能提高有限。

发明专利② 200510010551.7 (短磁路混合励磁电机）， 公开了一种在径 向气隙的电机中嵌入永磁体， 取得了增大电机的空间利用率， 并减小转矩 较脉动的效果。 但是， 这种方法的缺点很明显： 永磁体具有磁滞效应和退 磁等问题且价格昂贵， 在制造和安装上存在困难， 并且减小转矩脉动的效 果不明显， 改善电机性能有限。

发明专利③ 200710024615.8 (轴向电机），公开了一种轴向气隙的电机， 与传统的径向气隙的电机不同的是， 绕组电机产生的磁通方向是沿电机轴 向的， 而不是径向的。 这样定子与转子在轴向拉开距离， 减小了电机的径 向尺寸， 且能量传输方式为直接轴向传输， 能量的利用率提高。 但是， 仍 然没有摆脱传统的电机磁路较长， 铁损较大等问题。 发明内容 本发明主要是针对以往电机的缺点， 进行结构上的改进， 以提高电机 的综合性能。

本发明的目的在于提供一种电机， 旨在解决现有的电机存在电机绕组 和磁路的利用率很低， 电机的功率密度小， 转矩脉动比较大的问题。 本发明是这样实现的， 一种电机， 包括机座， 固定设置在所述机座上 的至少两个定子， 贯穿于所述定子的中轴线的电机轴， 以及固定设置在电 机轴上的转子， 所述定子与转子轴向相对， 且所述定子上设置使定子对所 述转子产生排斥力的励磁绕组， 所述励磁绕组产生的磁通与所述电机轴平 行。

较优的， 所述机座包括导磁机座或绝磁机座。

较优的， 所述定子呈 U型或者 C型。

较优的， 所述转子设置在相邻的两个定子之间， 定子与转子的极对数 配合形式为 6/4或 8/6或 12/8。

较优的， 所述定子和转子均由软磁材料制成。

较优的， 所述设置在绝磁机座上的相邻的转子中间设置 隔磁板。

本发明所公开的技术方案中， 电机的定子和转子之间同时存在吸合力 和排斥力， 它们大小相等， 方向一致， 这样与传统的电机相比， 提高了电 机的功率密度， 并且提高了电机绕组和磁路的利用率， 减小了转矩脉动。 附图说明 图 1是本发明第一实施例所提供的电机总体结构� �意图；

图 2是本发明第二实施例所提供的电机结构剖视� �；

图 3是本发明第实施例所提供的电机的磁路图；

图 4是本发明实施例所提供的电机的立体爆炸图� �

具体实施方式 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图 及实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

实施例 1

图 1 示出了本发明第一实施例提供的电机的结构， 为了便于说明， 仅 示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明所提供的电机， 包括机座 1A、 固定在机座 1A上的至少两个定 子 2A、 贯穿定子 2A中轴线的电机轴 3A， 以及固定在电机轴 3A上的转子 4A, 定子 2A与转子 4A沿轴向相对。 在本实施例中 , 机座 1A由导磁材料 制成， 定子 2A和转子 4A均为由硅钢片等软磁材料制成， 定子 2A呈 U型 或 C型， 每个定子 2A上设置有可使定子 2A对转子 4A产生排斥力的励磁 绕组 5A, 转子 4A带有的磁性由励磁绕组 5A产生， 励磁绕组 5A产生的磁 通与电机轴 3A平行。

电机运行过程中， 励磁绕组始终保持通电 , 以保持转子 4A具有固定的 磁场方向，励磁绕组 5A根据转子 4A与定子 2A的相对位置通电或者断电， 当转子 4A接近定子 2A时，励磁绕组 5A未通电， 由于转子 4A被励磁磁阻 磁化， 定子 2A与转子 4A之间产生吸合力， 转子 4A逐渐接近定子 2A, 当 转子 4A通过定子 2A时，励磁绕组 5A通电，产生与转子 4A相反的磁场方 向， 定子 2A对转子 4A产生排斥力， 定子上的各相绕组依据转子的相对位 置一次工作。 由于吸合力和排斥力产生的转矩方向一致， 电机就连续转动 起来了。

实施例 2

如图 2、 图 3、 图 4所示， 为本发明第二实施例所提供的电机， 电机包 括转子 1B、 定子 2B、 励磁绕组 3B、 机座 4B、 电机轴 5B和隔磁板 6B, 励 磁绕组 3B设置在定子 2B上。 机座 4B由非导磁材料制成， 转子 1B整体为 扁平形状、 定子 2B呈 U型或 C型。 转子 1B和、 定子 2B是导磁体， 由导 磁材料制成， 其中转子 1B中间设置由非导磁材料制成的隔磁板 6B, 定子 2B与转子 1B沿轴向相对， 且中间有预定的间隙， 转子 1B 固定在电机轴 5B上， 两组定子 2B沿电机轴向布置设置。 一个定子块 2B上励磁绕组 3B 形成一个两极磁极， 称为 "一相"。 U型定子 2B与转子 1B的极对数配合形 式， 可采用现有的开关磁阻电机形式， 如 6/4、 8/6、 12/8等。

电机运行过程中， 当转子 1B接近定子 2B的定子极时， 励磁绕组 3B 通电励磁。根据最小磁阻原理定子 2B对转子 1B产生电磁转矩将力图使转 子 1B转动到转子 1B主轴线与 U型定子 2B定子极的主轴线重合的位置， 因为这时磁阻最小， U型定子 2B与转子 1B之间将形成如图 4所示的磁路。

当转子 1B离开 U型定子 2B时， 励磁绕组 3B断电， 以免产生反向电 磁转矩。 这样， 轮流对每相励磁绕组通电、 断电， 电机就连续转动起来了。

本实施例所公开的电机， 与第一实施例相比较， 机座采用了绝磁材料， 并且在转子上设置了一隔磁板。 在本实施例中， 电机的磁路采用轴向气隙 的布局方式， 为消除单边轴向拉力， 电机沿轴向对称布置了两个扁平型转 子 1B、 两组 U型定子 2B及两组励磁绕组 3B， 隔磁板 6B将两个转子块 1B 隔开，保证轴向相对的 U型定子块 2B没有磁通回路。 电机工作时的磁力线 如图 3所示， 可见磁路 11比较短， 大大减小了电机损耗。 由于电机绕组和 U型定子是开放式的， 便于空气对流， 散热效果好， 大大简化了散热装置， 而且制造、 安装和维修均很方便， 可以模块化生产， 适合企业大批量推广 应用。

由于本发明所提供的电机的气隙是轴向的， 取消了现有技术中电机的 定子轭部， 定子和转子直接构成磁通回路， 磁路很短， 铁损很低。 同时， 由于励磁绕组、 转子和定子均是开放式结构， 空气容易形成对流， 方便形 成热交换， 这对于防止电机过热， 提高电机的过载能力是十分有利的。

此外， 本发明还提供的电机应用非常广泛， 比如在机器人、 数控机床、 电动车辆、 运动控制设备、 动力拖动和风力发电等应用领域， 就可以使用 本发明所公开的电机。

应当理解的是， 对本领域普通技术人员来说， 可以根据上述说明加以 改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权 利要求的保护 范围。