[发明专利]无触点爪极电机

说明书

本发明属于无触点爪极电机。

美国专利US-4611139公开一种无触点励磁式爪极电机，爪极分爪极左部和爪极右部，它们的极爪相互交错，爪极的外圆柱面与定子铁心有主气隙，相应的在磁场铁心与爪极左部和爪极右部的径向部分有附加气隙。又美国专利US-3714484公开了一爪极电动，通过改变爪极外圆极面及爪极二侧面的斜度使其极间的漏磁距离基本相等，以减少其极间漏磁影响到电机出力。由于现有技术对爪极电机的主磁场及漏磁场的分析研究总是在极爪表面为梯形，而极爪断面为矩形或梯形的几何形状基础上开展的，总是离不开用二维场的观点分析计算，所以，减少漏磁技术进展不大，漏磁系数一般在1.3左右，故现有爪极电机效率仍然不高。

本发明的目的在于提供一种新的无触点爪极电机，通过确定合适的爪极形状来减少漏磁，以提高电机效率。

发明的技术方案主要是：将爪极径向断面形状做成双曲线形。

本发明还可以将转子铁芯柱做成圆台形，靠传动端直径大，另一端直径小，线圈托架做成内壁呈凹锥形的圆台形，靠传动端直径小，另一端直径大。

下面结合附图所给出的实施例说明发明的详细方案。

图1为本发明实施例的轴向剖视图。实例由定子和转子两大部分组成，定子由机座[4]、定子铁心[5]、定子绕组[6]、线圈托架[2]、励磁绕组[8]、前端盖[9]和后端盖[1]组成，转子由爪极和轴[10]装配而成，爪极分为爪极左部[3]和爪极右部[7]，每部分均由形状完全相同的若干个极爪和一个极身构成一个整体。在定子铁心[5]的正下方是极爪，与极爪相连的称为极身，爪极左、右两部分的极爪数相等，它们沿转子的外圆柱面均匀分布，分别插入对方的间隙中，由于爪极右部[7]的极身与轴[10]有固定联接，故整个爪极和轴[10]一同旋转。轴[10]的中部为圆台形转子铁心柱[11]，靠近传动端直径大，另一端（非传动端）直径小。相应地与转子铁心柱[11]相对的线圈托架[2]为相反的圆台形，靠传动端直径小，另端直径大，托架[2]的内壁在极爪的正下方部分为凹锥形，内装励磁绕组[8]，托架[2]在爪极左部[3]极身下的部分用以导磁。爪极的外圆柱面与定子铁心[3]的内圆柱面之间有主气隙δ₁托架[2]的左端联接在后端盖[1]上，其余部分置于轴[10]和爪极之间，与二者各隔一个附加气隙δ₂。

图2为图1中A-A截面处一个极爪的径向截面图。

图3为爪极左部[3]的轴向剖面图。

图4为爪极左、右两部分的展开图。爪极左部[3]和爪极右部[7]的极爪互相插入对方隙内。

图5为锥形托架[2]的轴向剖面图，两个小孔φ₁、φ₂供励磁绕组出线之用。

本发明中极爪径向断面采用双曲线形，由于双曲线的离心率e＞1，张口大小与渐近线斜率有关，所以设计同一定子内径而爪极对数不同的电机，只要取爪极两边割线作为爪极双曲线面的渐近线即可;当电机定子内径不同而极爪对数相同也符合这个要求。而其它形状（如矩形、梯形、正弦形、抛物线形）都不具备此条件。

爪极侧面漏磁大小，主要取决于漏磁距离。离爪极圆心距离越近，侧面漏磁越大，直至最低点，漏磁越小。双曲线断面的爪极N、S的最低点漏磁趋近于零。同时爪极内部漏磁如极-柱、极-底部都减少到最低点。

圆台形状爪极转子铁心柱一头大一头小，正好适合其中电磁、机械两种负荷分配状况的需要;内壁呈凹锥形的圆台形托架与圆台形转子铁心柱相适应，使内、外两个附加气隙中及托架铁心柱中的磁密均可同时达到较合理的数值，又可明显缩小托架轴向全长和电机结构长度，两者都使电机的材料利用充分。

经试验，用本发明技术做的电机，其漏磁系数可降至1.06以下，与一般现有技术比较，电机效率可提高15～20%。