專利名稱：一種復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)制造及其應(yīng)用的領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，適合于任意相數(shù)、任意定轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)配合的開關(guān)磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，以及稀土永磁材料價格的快速上漲，不需永磁體的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來越廣泛。開關(guān)磁阻電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，定轉(zhuǎn)子均由硅鋼片壓疊制成，轉(zhuǎn)子上無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組，其依據(jù)“磁阻最小”原理工作。開關(guān)磁阻電機(jī)制造和維護(hù)成本低，結(jié)構(gòu)簡單牢靠、魯棒性好，起動時電流小、轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，動態(tài)響應(yīng)快，有容錯能力，且轉(zhuǎn)子上無永磁體和繞組，非常適合于高速運(yùn)行。開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用范圍十分廣泛，在工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)、家用電器、電氣傳動等方面已展現(xiàn)出競爭力，特別是在電動汽車領(lǐng)域它有著先天的優(yōu)勢，顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?目前所提出的開關(guān)磁阻電機(jī)主要都是一個定子一個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用最多是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)在某些場合并不能產(chǎn)生足夠的功率密度和調(diào)控靈活性。因此，本發(fā)明提出一種新型的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，通過將兩臺開關(guān)磁阻電機(jī)巧妙組合，形成一臺具備多種工作模式的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，進(jìn)一步拓展開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種具有更高功率密度和調(diào)控靈活性的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)。
技術(shù)方案本發(fā)明的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、環(huán)繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的定子、環(huán)繞定子的外轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子與定子之間均設(shè)置有氣隙；內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子朝向定子的一側(cè)均設(shè)置有無繞組的凸極，定子的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)置有凸極，定子內(nèi)外兩側(cè)的凸極上分別套有內(nèi)側(cè)繞組和外側(cè)繞組，定子的軛部嵌有隔磁環(huán)。本發(fā)明中，內(nèi)側(cè)繞組和外側(cè)繞組均為多相集中式電樞繞組。與普通的單定子、單轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)相比，本發(fā)明的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)可以等效為兩臺普通開關(guān)磁阻電機(jī)的復(fù)合體，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)側(cè)的鐵心及電樞繞組構(gòu)成一個內(nèi)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子和定子外側(cè)的鐵心及電樞繞組構(gòu)成一個外電機(jī)，定子內(nèi)側(cè)繞組的磁路和外側(cè)繞組的磁路可以通過隔磁環(huán)隔離。因此，可以將該新型復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)看作為兩臺互不影響、獨(dú)立運(yùn)行的電機(jī)，僅僅依靠定子部分實現(xiàn)機(jī)械上的集成，但無磁路與電路的耦
口 ο需要指出的是本發(fā)明提出的新型復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)的定轉(zhuǎn)子齒槽配合和相數(shù)等參數(shù)均可以依據(jù)系統(tǒng)性能要求靈活調(diào)整。有益效果目前已有的由定子、中間轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子三部分組成的雙轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，其定子內(nèi)側(cè)齒上繞有一套電樞繞組，中間轉(zhuǎn)子上無繞組，內(nèi)轉(zhuǎn)子齒上繞有一套電樞繞組。這種結(jié)構(gòu)決定了它必須使用電刷和滑環(huán)完成內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組的通電，而電刷和滑環(huán)的使用會大大降低電機(jī)的可靠性。本發(fā)明的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)不需要電刷和滑環(huán)，顯示出了優(yōu)勢。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
I.電機(jī)不需要使用永磁體，材料和制作成本較低，可工作于惡劣環(huán)境。2.電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分均不需繞組，從而省去了電刷和滑環(huán)，大大提高了電機(jī)的可靠性，降低了維護(hù)成本，尤其避免了常見雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子溫升嚴(yán)重的問題。3.電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上既沒有繞組，也沒有永磁體，轉(zhuǎn)動慣量小，調(diào)速響應(yīng)快，宜于高速運(yùn)行。4.繞組為集中式線圈，繞制難度低，端部較短，有效的減少了銅耗并且利于電機(jī)的散熱。5.電機(jī)具有內(nèi)外兩套定子繞組，且兩者之間的互感可以忽略(電路、磁路完全隔離)，實現(xiàn)了內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)的完全解耦，且內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)可以獨(dú)立靈活控制，在故障情況下還可以互為冗余。 6.電機(jī)具有很好的容錯性能，可以靈活選擇內(nèi)外電機(jī)參數(shù)，提高冗余性和可靠性。7.極大的提高了電機(jī)的空間利用率，電機(jī)系統(tǒng)效率和功率密度相比普通開關(guān)磁阻電機(jī)更高，結(jié)構(gòu)更緊湊。8.結(jié)構(gòu)靈活，可以根據(jù)需要選擇內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)的相數(shù)以及齒槽數(shù)配合，且內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)的相數(shù)與齒槽數(shù)可以相同也可以不同。9.內(nèi)外兩個電機(jī)系統(tǒng)相互獨(dú)立，具有冗余性，且可以靈活控制，調(diào)整它們的工作狀態(tài)，可工作在電動-電動、發(fā)電-電動、電動-發(fā)電、發(fā)電-發(fā)電等多種模式，滿足負(fù)載的不同需要。10.可以完成電氣無級調(diào)速的功能，以取代行星齒輪和有刷電機(jī)調(diào)速裝置，在混合動力汽車和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中有較大的應(yīng)用前景。


圖I是一臺本發(fā)明的內(nèi)電機(jī)三相定子12槽/轉(zhuǎn)子8極、外電機(jī)三相定子12槽/轉(zhuǎn)子8極的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中有內(nèi)轉(zhuǎn)子1，定子2，外轉(zhuǎn)子3，內(nèi)側(cè)繞組21，外側(cè)繞組22，隔磁環(huán)23。
具體實施例方式以如圖I所示的一臺內(nèi)電機(jī)三相定子12槽/轉(zhuǎn)子8極、外電機(jī)三相定子12槽/轉(zhuǎn)子8極的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)為例，具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的電機(jī)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子I、環(huán)繞內(nèi)轉(zhuǎn)子I的定子2、環(huán)繞定子2的外轉(zhuǎn)子3，兩個轉(zhuǎn)子與定子2之間均設(shè)置有氣隙；內(nèi)轉(zhuǎn)子I和外轉(zhuǎn)子3朝向定子2的一側(cè)均設(shè)置有無繞組的凸極齒，定子2的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)置有凸極齒，定子2內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有套在凸極齒上的內(nèi)側(cè)繞組21和外側(cè)繞組22，定子2的軛部嵌有隔磁環(huán)23。本實施例中，內(nèi)轉(zhuǎn)子I的凸極齒為8個，定子2為雙凸極結(jié)構(gòu)，定子2內(nèi)側(cè)和外側(cè)的凸極齒均為12個，外轉(zhuǎn)子3的凸極齒為8個。需要指出的是，這里所說的朝向均指在徑向上。定子內(nèi)側(cè)的凸極齒上套有線圈，每四組串聯(lián)組成一相集中繞組，從而構(gòu)成三相集中的內(nèi)側(cè)繞組21。定子外側(cè)的凸極齒上套有線圈，每四組串聯(lián)組成一相集中繞組，從而構(gòu)成三相集中的外側(cè)繞組22。此復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)外兩個電機(jī)子系統(tǒng)之間無電磁耦合，可以按照兩個普通開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制，可控參數(shù)大大多于普通開關(guān)磁阻電機(jī)，十分靈活。當(dāng)此復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)外兩個電機(jī)子系統(tǒng)都做電動運(yùn)行時，可以輸出兩組不同功率、不同轉(zhuǎn)速、不同轉(zhuǎn)矩的機(jī)械能量，以應(yīng)用于不同負(fù)載。當(dāng)此復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)外兩個電機(jī)子系統(tǒng)都做發(fā)電運(yùn)行時，可以輸出兩組不同功率、不同頻率、不同幅值的電能。

甚至，此復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)外兩個電機(jī)子系統(tǒng)可以一個做發(fā)電運(yùn)行，另一個做電動運(yùn)行，以滿足不同的需要。本發(fā)明所提出的新型復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)在一個電機(jī)的空間內(nèi)將兩個普通的開關(guān)磁阻電機(jī)集成起來，提供兩條功率流動路徑。大大提高了系統(tǒng)的靈活性，拓展了應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子(I)、環(huán)繞所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(I)的定子(2)、環(huán)繞所述定子(2)的外轉(zhuǎn)子(3)，所述的兩個轉(zhuǎn)子與定子(2)之間均設(shè)置有氣隙； 內(nèi)轉(zhuǎn)子(I)和外轉(zhuǎn)子(3)朝向定子(2)的一側(cè)均設(shè)置有無繞組的凸極齒，定子(2)的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)置有凸極齒，定子(2)內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有套在凸極齒上的內(nèi)側(cè)繞組(21)和外側(cè)繞組(22 )，定子(2 )的軛部嵌有隔磁環(huán)(23 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)側(cè)繞組(21)和外側(cè)繞組(22)均為多相集中式電樞繞組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、環(huán)繞內(nèi)轉(zhuǎn)子的定子、環(huán)繞定子的外轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子與定子之間均設(shè)置有氣隙；內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子朝向定子的一側(cè)均設(shè)置有無繞組的凸極齒，定子的內(nèi)外兩側(cè)均設(shè)置有凸極齒，定子內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)置有套在凸極齒上的內(nèi)側(cè)繞組和外側(cè)繞組，定子的軛部嵌有隔磁環(huán)。本發(fā)明在原有開關(guān)磁阻電機(jī)的空間內(nèi)集成了兩套電機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)外電機(jī)相互獨(dú)立，可以分別控制，工作于不同狀態(tài)以滿足負(fù)載的要求，提供了兩條功率路徑，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
文檔編號H02K16/02GK102832770SQ201210274460
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者花為, 華浩, 吳中澤, 程明 申請人:東南大學(xué)