專(zhuān)利名稱(chēng)：一種并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，具體而言是ー種并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
“開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(Switched reluctance motor)” 一詞源于美國(guó)學(xué)者 S. A. Nasarl1969年所撰論文，它描述了這種電機(jī)開(kāi)關(guān)性和磁阻性這兩個(gè)基本特征。開(kāi)關(guān)磁阻系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)( 1)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，制造エ藝簡(jiǎn)単，成本低，轉(zhuǎn)子僅由硅鋼片疊壓而成，可エ作于極高轉(zhuǎn)速；定子線圈為集中繞組，嵌放容易，端部短而堅(jiān)固，工作可靠，能適用于各種惡 劣、高溫甚至強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境。(2)損耗主要產(chǎn)生于定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子無(wú)永磁體，可允許有較高的溫升。(3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，無(wú)異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)的沖擊電流現(xiàn)象。(4)調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩——速度特性；在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率。由于上述突出優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)正成為交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。目前，主要有以下幾種常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)( I)四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)請(qǐng)參見(jiàn)附

圖1，附圖I為四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖，當(dāng)定子I的一相電樞繞組3通入電流產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)在電樞繞組3、氣隙4及轉(zhuǎn)子磁鋼2中不對(duì)稱(chēng)分布，磁場(chǎng)發(fā)生了扭曲。由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是磁阻性質(zhì)，其運(yùn)行原理遵循“磁阻最小原理”:磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合。因此，磁場(chǎng)扭曲而產(chǎn)生切向磁拉力，從而能使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。請(qǐng)參見(jiàn)附圖2，附圖2為四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在某一瞬間的磁場(chǎng)分布情況，可以看出磁場(chǎng)扭曲產(chǎn)生了磁拉カ。該種電機(jī)的缺點(diǎn)是①結(jié)構(gòu)較6/3極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)復(fù)雜；②槽空間較小，為減小繞組銅耗和散熱增加了難度；③定子和轉(zhuǎn)子的級(jí)數(shù)都較多，降低了電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，不利于電機(jī)在強(qiáng)震動(dòng)的環(huán)境工作。(2)兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)請(qǐng)參見(jiàn)附圖3，附圖3為常規(guī)的兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖，這種形式的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在定子31、轉(zhuǎn)子磁極中心線對(duì)齊位置和定、轉(zhuǎn)子磁極中心線不對(duì)稱(chēng)位置都不具備自動(dòng)起動(dòng)能力，同時(shí)也存在較大的轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”。請(qǐng)參見(jiàn)附圖4，附圖4為階梯氣隙不規(guī)則的兩相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖，與附圖3的常規(guī)電機(jī)相比，階梯氣隙不規(guī)則的電機(jī)在不對(duì)齊位置下的轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”明顯減小。請(qǐng)參見(jiàn)附圖5，附圖5為渦輪式轉(zhuǎn)子兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖，與附圖3的常規(guī)電機(jī)相比，渦輪式轉(zhuǎn)子51的電機(jī)可以獲得比較平滑而連續(xù)的電磁轉(zhuǎn)矩，減小了因電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大造成的噪聲等。上述三種兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大，但都不具有自主起動(dòng)的能力。(3)三相6/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)請(qǐng)參見(jiàn)附圖6，附圖6為三相6/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。可以看到，為了減小轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”，轉(zhuǎn)子61也采用了階梯氣隙。雖然三相6/2極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度大，但還是無(wú)自主起動(dòng)能力。根據(jù)上述情況我們可以看出，現(xiàn)有的電機(jī)無(wú)法同時(shí)滿足機(jī)械強(qiáng)度大且具有自主起動(dòng)能力。因此，我們需要一種同時(shí)滿足機(jī)械強(qiáng)度和具自主起動(dòng)能力的電機(jī)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種并列結(jié)構(gòu)6/3極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。為了解決上述問(wèn)題本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的ー種并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，所述定子包括定子鐵芯、形成于所述定子鐵芯內(nèi)表面的定子凸極和定子凹槽、及環(huán)繞于所述定子凸極的電樞繞組；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯中部的軸孔、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯外表面的轉(zhuǎn)子凸極和轉(zhuǎn)子凹槽；所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)有兩個(gè)所述轉(zhuǎn)子；所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子均通過(guò)軸孔嵌套在所述轉(zhuǎn)軸上。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子在軸向上具有空氣間隙。在本發(fā)明ー實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)滿足6K/3K結(jié)構(gòu)，K為I。在本發(fā)明ー實(shí)施例中，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯上無(wú)繞組。在本發(fā)明ー實(shí)施例中，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子凸極在軸向上錯(cuò)開(kāi)。由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子極在軸向上相互錯(cuò)開(kāi)了一定的角度，故它們不可能都處于轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”(轉(zhuǎn)矩為零)的位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是采用雙轉(zhuǎn)子并列的方法，克服了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)法自主起動(dòng)的缺陷。本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適合高轉(zhuǎn)速運(yùn)行；同吋，定子鐵芯的電樞繞組有較大的嵌線空間，生產(chǎn)加工較為方便。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型圖I為現(xiàn)有技術(shù)的四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在某一瞬間的磁場(chǎng)分布情況。圖3為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)的階梯氣隙不規(guī)則的兩相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖5為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪式轉(zhuǎn)子兩相4/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖6為現(xiàn)有技術(shù)的三相6/2極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖7為本實(shí)用新型的并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的剖面示意圖。圖8為圖7中A-A’面的截面圖。圖中標(biāo)號(hào)為[0040]I—定子、2—轉(zhuǎn)子、3—定子電樞繞組、4一氣隙、5—轉(zhuǎn)軸；110—定子、111一定子鐵芯、11 Ia—定子凸極、11 Ib—定子凹槽、112—電樞繞組；120—轉(zhuǎn)子、121—轉(zhuǎn)子鐵芯、121a—轉(zhuǎn)子凸極、121b—轉(zhuǎn)子凹槽、121c—軸孔；130—轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)ー步闡述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「?jìng)?cè)面」等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。請(qǐng)參見(jiàn)圖7，圖7所示的是本實(shí)用新型并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)一較佳實(shí)施例的剖面示意圖。本實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為6/3結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子110、轉(zhuǎn)子120和轉(zhuǎn)軸130。所述定子110包括定子鐵芯111、形成于所述定子鐵芯111內(nèi)表面的定子凸極Illa和定子凹槽111b、及環(huán)繞與所述定子凸極Illa的電樞繞組112。所述轉(zhuǎn)子120包括轉(zhuǎn)子鐵芯121、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯121中部的軸孔121c、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯121外表面的轉(zhuǎn)子凸極121a和轉(zhuǎn)子凹槽121b。所述定子鐵芯111和轉(zhuǎn)子鐵芯121由硅鋼片疊壓而成。所述轉(zhuǎn)子鐵芯121上無(wú)繞組。請(qǐng)參見(jiàn)圖8，圖8為圖7中A-A’面的截面圖，其中沒(méi)有畫(huà)出電樞繞組112。所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)有左右兩個(gè)所述轉(zhuǎn)子120，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子120均通過(guò)軸孔121c嵌套在所述轉(zhuǎn)軸130上。所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子120在軸向上具有空氣間隙。所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子120的轉(zhuǎn)子凸極121a在軸向上錯(cuò)開(kāi)。由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子120在軸向上具有空氣間隙，其相互干擾大大減小。同時(shí)，由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子120的轉(zhuǎn)子凸極121a相互錯(cuò)開(kāi)了一定的角度，故它們不可能都處于轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”(即轉(zhuǎn)矩為零)的位置。使用時(shí)，可以根據(jù)需要，在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)中添加功率變換器、控制器和檢測(cè)器。所述功率變換器、控制器和檢測(cè)器均為本領(lǐng)域常規(guī)原件。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，先由位置檢測(cè)器檢測(cè)左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子120的空間位置，控制某相電樞繞組112通電，讓處于非“死區(qū)”一側(cè)的轉(zhuǎn)子120產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩，從而使得整個(gè)轉(zhuǎn)子具有了正向轉(zhuǎn)矩。通過(guò)兩轉(zhuǎn)子凸極錯(cuò)開(kāi)角度和控制器頻率的設(shè)計(jì)，能夠使整個(gè)轉(zhuǎn)子在拖動(dòng)過(guò)程中一直產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩，在制動(dòng)過(guò)程中一直產(chǎn)生負(fù)向轉(zhuǎn)矩，成功解決了 6/3結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行問(wèn)題。同時(shí)，由于位置檢測(cè)器、控制器的工作頻率增加了，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題和噪聲問(wèn)題上，與常規(guī)的6/3結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相比，也有了一定的改善。所 以本實(shí)施例的6/3極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在運(yùn)行能力上和運(yùn)行質(zhì)量上較常規(guī)6/3結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)都有一定的提尚。本實(shí)用新型采用了雙轉(zhuǎn)子并列的方法，克服了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)法自主起動(dòng)的缺陷。本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適合高轉(zhuǎn)速運(yùn)行；同吋，定子鐵芯的電樞繞組有較大的嵌線空間，生產(chǎn)加工較為方便。[0054]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì) 有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
權(quán)利要求1.ー種并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子(110)、轉(zhuǎn)子(120)和轉(zhuǎn)軸(130)，其特征在于， 所述定子(110)包括定子鐵芯(111)、形成于所述定子鐵芯(111)內(nèi)表面的定子凸極(Illa)和定子凹槽(111 b)、及環(huán)繞于所述定子凸極(Illa)的電樞繞組(112)； 所述轉(zhuǎn)子(120)包括轉(zhuǎn)子鐵芯(121)、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯(121)中部的軸孔(121C)、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯(121)外表面的轉(zhuǎn)子凸極(121a)和轉(zhuǎn)子凹槽(121b); 所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)有兩個(gè)所述轉(zhuǎn)子(120)； 所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子(120)均通過(guò)軸孔(121c)嵌套在所述轉(zhuǎn)軸(130)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)滿足6K/3K結(jié)構(gòu)，K為Io
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子(120)的轉(zhuǎn)子凸極(121a)在軸向上錯(cuò)開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯(111)和轉(zhuǎn)子鐵芯(121)由硅鋼片疊壓而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子鐵芯(121)上無(wú)繞組。
6.根據(jù)權(quán)利要求I一5中任一所述的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子(120)在軸向上具有空氣間隙。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種并列結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子110、轉(zhuǎn)子120和轉(zhuǎn)軸130，所述定子110包括定子鐵芯111、形成于所述定子鐵芯111內(nèi)表面的定子凸極111a和定子凹槽111b、及環(huán)繞與所述定子凸極111a的電樞繞組112；所述轉(zhuǎn)子120包括轉(zhuǎn)子鐵芯121、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯121中部的軸孔121c、形成于所述轉(zhuǎn)子鐵芯121外表面的轉(zhuǎn)子凸極121a和轉(zhuǎn)子凹槽121b；所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)有兩個(gè)所述轉(zhuǎn)子120；所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子120均通過(guò)軸孔121c嵌套在所述轉(zhuǎn)軸130上。
文檔編號(hào)H02K16/02GK202424445SQ201120394569
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者曹書(shū)豪, 李鍵, 袁龍生, 趙朝會(huì), 陳壘, 項(xiàng)峰 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院