專利名稱：開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)，特別涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是集開關(guān)磁阻電機(jī)、現(xiàn)代電力電子、控制技術(shù)為一體的交流調(diào) 速系統(tǒng)。其具有一系列的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，制造成本低，維護(hù)量小，調(diào)速范圍寬、 效率高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為可變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中極具潛力的成員。20世紀(jì)90年代以來，開關(guān) 磁阻調(diào)速系統(tǒng)被越來越多的應(yīng)用于電動(dòng)車輛、礦山、油田、紡織機(jī)械等工業(yè)部分的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)。特別是其高速性能好和較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，使其在航空航天、高速離心機(jī)等環(huán)境惡劣且 安全性要求很高的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，開關(guān)磁阻電機(jī)較其他傳統(tǒng)電機(jī)有較大的噪聲， 其定子、轉(zhuǎn)子的雙凸極結(jié)構(gòu)以及開關(guān)形式供電電源，使得開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為一個(gè) 多變量高度耦合、非線性異常嚴(yán)重的系統(tǒng)，運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)非常明顯，因此引起電機(jī)噪 聲及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，直接影響了開關(guān)磁阻電機(jī)在運(yùn)行質(zhì)量要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。國內(nèi)外許多學(xué) 者對(duì)如何降低開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲方面已經(jīng)做過了大量的研究，大部分對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)噪
聲的抑制都是在控制策略的領(lǐng)域進(jìn)行，比如對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的定子振動(dòng)特性分析、噪聲預(yù) 估以及有源降噪控制策略等方面，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的研究很少。開關(guān)磁阻電 機(jī)的噪聲一個(gè)主要來源是電機(jī)的脈動(dòng)徑向磁吸力，電機(jī)的定子殼體結(jié)構(gòu)因?yàn)槭艿綇较虼盼?力的作用，形成壓縮、擴(kuò)張振動(dòng)，振動(dòng)通過機(jī)殼向外發(fā)射噪聲。徑向磁吸力在齒對(duì)槽位置 時(shí)最小，在齒對(duì)齒位置最大，脈動(dòng)徑向磁吸力開始突變的轉(zhuǎn)子位置為轉(zhuǎn)子沿運(yùn)轉(zhuǎn)到與定 子沿開始重合的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以克服已有技術(shù)的 缺陷。本發(fā)明可以降低因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中到達(dá)轉(zhuǎn)子沿與定子極沿重合時(shí)引起的徑向 力大幅突變，減小由此徑向力磁吸力突變導(dǎo)致的電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)的壓縮、擴(kuò)張振動(dòng)；并且緩 解在電機(jī)轉(zhuǎn)子沿在轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)與定子極沿重合時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
本發(fā)明提供的一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子極末端為帶弧形極尖的凸極結(jié)構(gòu)。
所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)為每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極末端位置處沿轉(zhuǎn)子外徑圓周左右各延伸出一個(gè) 弧形極尖。
所述的沿轉(zhuǎn)子外徑圓周延伸的左右弧形極尖對(duì)稱。 所述的弧形極尖的水平長度為轉(zhuǎn)子極寬的1/5。
所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)主要適用于三相6/4極、三相6/8極開關(guān)磁阻電機(jī)、四相8/6極開
關(guān)磁阻電機(jī)。
本發(fā)明提供的一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由硅鋼片疊壓而成。 本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是通過對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形 式的改變來改善電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。開關(guān)磁阻電機(jī)的徑向磁吸力是脈動(dòng)的力波，在齒對(duì)槽 位置時(shí)最小，在齒對(duì)齒位置時(shí)最大。開關(guān)磁阻電機(jī)的定子是殼體結(jié)構(gòu)，由于受到徑向磁吸 力的作用，形成壓縮、擴(kuò)張振動(dòng)，振動(dòng)通過機(jī)殼向外發(fā)射噪聲，是開關(guān)磁阻電機(jī)的主要噪
聲來源。徑向磁吸力突變的位置為轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到與定子沿開始重合的位置。與常用的 開關(guān)磁阻電機(jī)相比，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子帶有弧形極尖可以緩解徑向磁吸力的突變，減小機(jī)殼劇 烈振動(dòng)，同時(shí)也降低了轉(zhuǎn)矩的大幅波動(dòng)，使轉(zhuǎn)矩更為平滑，達(dá)到了電機(jī)降振減噪的效果。


圖1是采用本發(fā)明實(shí)施例三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子硅鋼片結(jié)構(gòu)。
圖2是采用本發(fā)明實(shí)施例三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)功率電路。
圖3是采用本發(fā)明實(shí)施例三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)的繞組連接方式。
圖4是開關(guān)磁阻電機(jī)定子所受的徑向力對(duì)比圖。
圖5是開關(guān)磁阻電機(jī)定子鐵心變形形狀對(duì)比圖。
圖6是三相6/8極開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
圖7是四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明結(jié)合附圖具體說明如下
本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子極型末端為帶弧形極尖的凸
極結(jié)構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)為每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極末端位置處沿轉(zhuǎn)子外徑圓周左右各延伸出
一個(gè)弧形極尖。所述的沿轉(zhuǎn)子外徑圓周延伸的左右弧形極尖對(duì)稱；所述的弧形極尖的水平長度為轉(zhuǎn)子 極寬的l/5;所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)主要適用于三相6/4極、三相6/8極開關(guān)磁阻電機(jī)、四相 8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)。
以三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)為例進(jìn)行說明，三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)適用本發(fā)明提供 的降振減噪轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)。
采用本發(fā)明技術(shù)方案的轉(zhuǎn)子硅鋼片如圖1所示轉(zhuǎn)子-1，電機(jī)軸-2，轉(zhuǎn)子左弧形極尖 -3，轉(zhuǎn)子右弧形極尖-4。
其中，轉(zhuǎn)子l凸極末端位置處沿轉(zhuǎn)子圓周外徑r左右延伸出弧形極尖3和弧形極尖4， 轉(zhuǎn)子左弧形極尖3和轉(zhuǎn)子右弧形極尖4對(duì)稱，每個(gè)弧形極尖的水平長度為轉(zhuǎn)子極寬b的 1/5。
采用電機(jī)仿真測(cè)試的方法對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案和己有常用技術(shù)進(jìn)行比較。測(cè)試使用一臺(tái) 額定功率為3000W,額定電壓510V，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min的開關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)，其轉(zhuǎn)
子分別使用本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子和常用的平行極轉(zhuǎn)子進(jìn)行仿真測(cè)試。
為電機(jī)連接如圖2所示的功率電路，電機(jī)工作方式如圖3所示，按照?qǐng)D3的電機(jī)繞組 連接方式為電機(jī)繞組5通電，開關(guān)磁阻電機(jī)帶動(dòng)14N.m的負(fù)載，從圖3所示的初始位置 開始按照B-C-A-B的通電順序供電，每相繞組通電的機(jī)械角度為30° 。經(jīng)過對(duì)開關(guān)磁阻 電機(jī)的仿真測(cè)試得到定子所受的徑向力對(duì)比圖如4所示，釆用本發(fā)明技術(shù)方案轉(zhuǎn)子的電機(jī) 定子所受的徑向力增加相對(duì)平緩，并且由于弧形極尖的存在分擔(dān)了部分磁鏈，使得在定子 極和轉(zhuǎn)子極重合時(shí)，定子所受的最大徑向力有所降低。另外，當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 和電機(jī)定子部分重合的時(shí)候，即當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子極中心線和定子極中心線相差10°位置，， 即在圖4中轉(zhuǎn)子位置角為5(T時(shí)，電機(jī)定子鐵心變形形狀如圖5所示，圖5 (a)為使用 常用平行極轉(zhuǎn)子的電機(jī)定子形變，圖5 (b)為使用本發(fā)明技術(shù)方案轉(zhuǎn)子的電機(jī)定子形變。 采用本發(fā)明技術(shù)方案轉(zhuǎn)子的電機(jī)有效地降低了定子機(jī)殼的變形，減小了振動(dòng)。
此外，三相6/8極開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖6，四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)
構(gòu)如7所示。
權(quán)利要求
1、一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子極末端為帶弧形極尖的凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成。
2、 按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極末端位置處沿轉(zhuǎn)子 外徑圓周左右各延伸出一個(gè)弧形極尖。
3、 按照權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的沿轉(zhuǎn)子外徑圓周延伸的左 右弧形極尖對(duì)稱。
4、 按照權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的弧形極尖的水平長度為轉(zhuǎn) 子極寬的1/5。
5、 權(quán)利要求l-4任一所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成。
6、 按照權(quán)利要求l-4任一所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)適用于三相6/4極、三相6/8極開關(guān)磁阻電機(jī)或四相8/6極開關(guān)磁阻電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)的降振減噪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。它由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子極末端為帶弧形極尖的凸極結(jié)構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)為每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極末端位置處沿轉(zhuǎn)子外徑圓周左右各延伸出一個(gè)弧形極尖。本發(fā)明可以降低因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過程中到達(dá)轉(zhuǎn)子沿與定子極沿重合時(shí)引起的徑向力大幅突變，減小由此徑向力磁吸力突變導(dǎo)致的電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)的壓縮、擴(kuò)張振動(dòng)；并且緩解在電機(jī)轉(zhuǎn)子沿在轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)與定子極沿重合時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K1/22GK101667757SQ20091007070
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者林 何, 孫鶴旭, 潔 李, 米彥青, 婧 賈, 易 鄭 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)