專利名稱：雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)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)，尤其涉及一種雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)。
技術(shù)背景
目前，開關(guān)磁阻電機(jī)系雙凸極的開關(guān)型電機(jī)，其定子極上繞有集中繞組；該電機(jī)按 相數(shù)分可分為3相、4相和多相開關(guān)磁阻電機(jī)，其中又以3相6/4、12/8、4相8/6結(jié)構(gòu)居多， 開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、易于調(diào)速、運(yùn)行可靠、不易損壞、功率因數(shù)高、運(yùn)行 效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、過載能力強(qiáng)、能重載啟動等優(yōu)勢，同時(shí)在高速恒功率區(qū)范 圍寬性能好。
由于開關(guān)磁阻電機(jī)隨著相數(shù)和極數(shù)的增多，步距角就會減小，從而有利于減小轉(zhuǎn) 距脈動，使電機(jī)的啟動性能、運(yùn)行穩(wěn)定性能越好，噪聲也越小，電機(jī)的振動就越小，但是增加 相數(shù)就會增加控制成本，增加極數(shù)就使電機(jī)磁極面積減小，因此無論增加相數(shù)還是增加極 數(shù)都將使電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積增大。
與同等功率交流三相電機(jī)相比，普通開關(guān)磁阻電機(jī)比交流三相電機(jī)大一個機(jī)座 號，高性能開關(guān)磁阻電機(jī)比交流三相電機(jī)大兩個機(jī)座號，并且交流三相電機(jī)只需要簡單的 啟動運(yùn)行電氣開關(guān)，控制成本低，而開關(guān)磁阻電機(jī)因?qū)儆陔娮娱_關(guān)型，增加相數(shù)就意味著增 加電子開關(guān)，從而增加了控制成本，其電子開關(guān)控制設(shè)備依開關(guān)磁阻電的相數(shù)不同占開關(guān) 磁阻電機(jī)成本30% 40%，其售價(jià)比普通交流電機(jī)的售價(jià)高3 5倍以上，因此影響了開 關(guān)磁阻電機(jī)的推廣使用和普及。
目前，世界各國都在研究開關(guān)磁阻電機(jī)這一新型電機(jī)，都在控制技術(shù)上采用單片 機(jī)控制技術(shù)，使其有了大的突破，但對開關(guān)磁阻電機(jī)本身而言沒有什么進(jìn)展。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本、高效能、易控制的雙定轉(zhuǎn)子倍極 開關(guān)磁阻電動機(jī)。
為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括置于底 座上的電機(jī)外殼、電機(jī)軸及均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子；所述電機(jī)外殼中 部設(shè)有電機(jī)吊環(huán)；所述電機(jī)軸的兩端分別設(shè)有前端蓋、后端蓋，該前端蓋與后端蓋之間設(shè)有 所述轉(zhuǎn)子；所述后端蓋外設(shè)風(fēng)罩，該風(fēng)罩內(nèi)設(shè)后風(fēng)扇；所述定轉(zhuǎn)子鐵芯均由兩段組成，且兩 段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；所述兩段定子齒上分別裝有兩套集中繞組或分層繞組， 每套繞組相同相位的兩個齒上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，其特征在于所述兩段定 子磁極對齊，轉(zhuǎn)子磁極與定子差開1/2定子極角，或兩段轉(zhuǎn)子對齊，兩段定子差開1/2定子 極角
TNs = 式中為定子極距、π = 180°、Ns為定子極數(shù)。
所述定子鐵芯由第一段定子鐵芯和第二段定子鐵芯組成；所述第一段定子鐵芯包括第一段定子磁軛、第一段定子磁極和第一段定子電樞磁極繞組；所述第二段定子鐵芯包 括第二段定子磁軛、第二段定子磁極和第二段定子電樞磁極繞組。
所述轉(zhuǎn)子鐵芯由第一段轉(zhuǎn)子鐵芯和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯組成，該第一段轉(zhuǎn)子鐵芯和第 二段轉(zhuǎn)子鐵芯均設(shè)有帶有鍵槽的轉(zhuǎn)子軸孔；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一段轉(zhuǎn)子磁極、第 一段轉(zhuǎn)子磁軛；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯包括第二段轉(zhuǎn)子磁極、第二段轉(zhuǎn)子磁軛。
所述定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，即4/2、8/4、12/6、 16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20、、、、、、Ns/Nr 的組合。
所述定子外殼分為兩個，每殼一定子。
所述兩段轉(zhuǎn)子共用一個電機(jī)軸。
所述兩定子連接于一體，或兩定子安裝于一個機(jī)座上。
所述后風(fēng)扇與所述后端蓋之間或所述第二段轉(zhuǎn)子與所述后端蓋之間設(shè)有傳感器。
所述轉(zhuǎn)子可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子式。
所述定子鐵芯按磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片組裝。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、由于本發(fā)明中定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，因此， 本發(fā)明突破了傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)不能制造多槽多極數(shù)的難題，可制造為4/2、8/4、12/6、 16/8、、、、、、Ns/Nr 極等的電機(jī)。
2、由于本發(fā)明中兩段定子齒上分別裝有兩套集中繞組或分層繞組，即無論定子極 數(shù)有多少極，每段定子只有兩相、兩段共4相，但每相繞組可一路串聯(lián)或多路串聯(lián)，也可一 路并聯(lián)或多路并聯(lián)輸出，因此，可以靈活自如地根椐電機(jī)技術(shù)要求和功率容量、轉(zhuǎn)速來改變 極數(shù)及繞組接線。
3、現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)只有3相6/4、4相8/6、3相12/8。因?yàn)樵诶碚撋嫌?相4/2、 2相8/4，但不能出產(chǎn)品，這是因?yàn)樗鼈儾荒茏云饎?，即使輔助起動來也達(dá)不到運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。而 大于3相12/8的就是三相12/10、5相10/4、5相10/8、7相14/12、3相M/32、、、、、等組合， 這些組合不但增加了相數(shù)，還增加了控制難度，而增加相數(shù)就是增加成本；而電機(jī)在換相過 程中每相最多只有兩對磁極進(jìn)入作功狀態(tài)(如3相12/8)，即只有電機(jī)總磁極的1/3的磁 極在作功，有的甚至于是1/4、1/5在作功，這就形成了開關(guān)磁阻電機(jī)的體積大、單邊磁拉力大、噪聲振動大、磁能量轉(zhuǎn)換ψ- 所包圍的面積減小、磁能積面積小的原因。
本發(fā)明則采用每段定子只有兩相、兩段共4相，且兩段定子磁極對齊、轉(zhuǎn)子磁極與 定子差開1/2定子極角，或兩段轉(zhuǎn)子對齊、兩段定子差開1/2定子極角的方式設(shè)置，從而實(shí) 現(xiàn)了減小振動和噪音、減小單邊磁拉力、減小磁能損失、增加磁能面積、增大磁共能區(qū)域的 目的。
4、當(dāng)本發(fā)明中兩段定子磁極對齊時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極與定子差開1/2定子極角，此時(shí)定 子對齊方式易于散熱、減小熱負(fù)荷；轉(zhuǎn)子不對齊方式易于減小轉(zhuǎn)子磁埸相互干擾。
5、當(dāng)本發(fā)明中兩段轉(zhuǎn)子對齊時(shí)，兩段定子差開1/2定子極角，此時(shí)定子不對齊方 式易于減小定子磁埸相互干擾；轉(zhuǎn)子對齊方式易于做到機(jī)械靜平衡和動平衡。
6、本發(fā)明由于相數(shù)少，因此，不但設(shè)備體積小，而且制造成本低、易控制。
7、將本發(fā)明的4相SRD-8/4的電機(jī)繞組不對稱電子開關(guān)原理圖(圖4c)分別與現(xiàn) 有的4相SRD-8/6原理圖(圖4a)、雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)(申請?zhí)?00810017432. 8)4相SRD-8/6(圖4b)相比，可以看出本發(fā)明所用電子功率元件節(jié)省了一半，相當(dāng)于原有技術(shù)4相 8/6的元件數(shù)，因此，本發(fā)明可使控制部分的成本降低一倍。
8、將本發(fā)明的SRM-8/4的電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動合成圖(圖5d)與雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī) (申請?zhí)?00810017432. 8) SRM-8/6電機(jī)第一段的轉(zhuǎn)矩波形——即現(xiàn)有技術(shù)的4相SRM-8/6 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波形(圖fe)、雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)SRM-8/6電機(jī)第二段的轉(zhuǎn)矩波形(圖恥)、 雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的合成波形(圖5c)相比較，可以看出本發(fā)明合成轉(zhuǎn)矩增加了不少。
9、經(jīng)過實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)測試，本發(fā)明調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、噪聲小、振動小。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為本發(fā)明SRM-8/4的原理圖；其中圖a是電機(jī)的第一段定轉(zhuǎn)子對齊原理圖，圖 b是電機(jī)的第二段定轉(zhuǎn)子不對齊原理圖。
圖2為本發(fā)明SRM-12/6的原理圖；其中圖a是電機(jī)的第一段定轉(zhuǎn)子磁極對齊原理 圖，圖b是電機(jī)的第二段定轉(zhuǎn)子磁極不對齊原理圖。
圖3為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明不對稱電子開關(guān)控制原理圖；其中圖a為現(xiàn)有的4相SRD-8/6原理 圖；圖b為雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的4相SRD-8/6原理圖；圖c為本發(fā)明4相SRD-8/4控制 原理圖。
圖5為雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)與本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩脈動合成比較圖；其中圖a為雙定 轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)SRM-8/6電機(jī)第一段的轉(zhuǎn)矩波形(也即現(xiàn)有技術(shù)的4相SRM-8/6電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩波形)，圖b為雙定轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)SRM-8/6電機(jī)第二段的轉(zhuǎn)矩波形，圖c為雙定轉(zhuǎn) 子開關(guān)磁阻電機(jī)的合成波形，圖d為本發(fā)明SRM-8/4的轉(zhuǎn)矩合成圖。
圖6為本發(fā)明用于制造大中型時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖a為整體結(jié)構(gòu)圖，圖b為分 段搭接部分的燕尾槽放大圖。
圖中1-電機(jī)外殼 2-第一段定子磁軛 3-第一段定子磁極4-第一段轉(zhuǎn)子 磁極 5-第一段轉(zhuǎn)子磁軛 6-第一段定子電樞磁極繞組7-轉(zhuǎn)子軸孔 8-第二段 定子磁軛 9-第二段定子磁極 10-第二段轉(zhuǎn)子磁極11-第二段轉(zhuǎn)子磁軛 12-第 二段定子電樞磁極繞組 13-第一段定子鐵芯14-第一段轉(zhuǎn)子鐵芯 15-第二段定子 鐵芯 16-第二段轉(zhuǎn)子鐵芯 17-電機(jī)吊環(huán)18-電機(jī)軸 19-前端蓋 20-后端蓋 21-后風(fēng)扇 22-風(fēng)罩 23-底座24-傳感器 25-整流漸波控制電源 26-定子 鐵芯分段部分的燕尾槽的凸極27-定子鐵芯分段部分的燕尾槽的凹槽 A、B、C、D-電樞 繞組各相的首端W、X、Y、Z-電樞繞組各相的尾端 VT-控制功率管IGBT VD-續(xù)流二 極管FWD具體實(shí)施方式
一種雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括置于底座23上的電機(jī)外殼1、電機(jī)軸18 及均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子(參見圖3)。電機(jī)外殼1中部設(shè)有電機(jī)吊 環(huán)17 ；電機(jī)軸18的兩端分別設(shè)有前端蓋19、后端蓋20，該前端蓋19與后端蓋20之間設(shè)有 轉(zhuǎn)子；后端蓋20外設(shè)風(fēng)罩22，該風(fēng)罩22內(nèi)設(shè)后風(fēng)扇21 ；后風(fēng)扇21與后端蓋20之間設(shè)有傳感器M ；定轉(zhuǎn)子鐵芯均由兩段組成，且兩段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；兩段定子齒上 分別裝有兩套集中繞組或分層繞組，每套繞組相同相位的兩個齒上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián) 構(gòu)成一相。
傳感器M也可以設(shè)在第二段轉(zhuǎn)子與后端蓋20之間。
定子鐵芯由第一段定子鐵芯13和第二段定子鐵芯15組成。第一段定子鐵芯13 包括第一段定子磁軛2、第一段定子磁極3和第一段定子電樞磁極繞組6 ；第二段定子鐵芯 15包括第二段定子磁軛8、第二段定子磁極9和第二段定子電樞磁極繞組12。轉(zhuǎn)子鐵芯由 第一段轉(zhuǎn)子鐵芯14和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯16組成，該第一段轉(zhuǎn)子鐵芯14和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯16 均設(shè)有帶有鍵槽的轉(zhuǎn)子軸孔7。第一段轉(zhuǎn)子鐵芯14包括第一段轉(zhuǎn)子磁極4、第一段轉(zhuǎn)子磁軛 5 ；第二段轉(zhuǎn)子鐵芯16包括第二段轉(zhuǎn)子磁極10、第二段轉(zhuǎn)子磁軛11。定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù) 的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，即4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、 36/18,40/20,,、、、、Ns/Nr 的組合。
如圖1所示，兩段定子鐵心磁極分段對齊；兩段轉(zhuǎn)子都不對齊。第一段定子鐵芯 13A相磁極垂直與第一段轉(zhuǎn)子鐵芯14磁極對齊，這時(shí)第一段轉(zhuǎn)子鐵芯14磁極以第一段定子 鐵芯13A相磁極中心線為基準(zhǔn)，處于一相全對齊狀態(tài)；第二段轉(zhuǎn)子鐵芯16磁極在全不對齊 狀態(tài)(兩極中心間，即第一段定子鐵芯13磁極數(shù)的一半與轉(zhuǎn)子對齊而另一半全為空狀態(tài)， 也即一相全對齊，而另一相全空——極間狀態(tài))，而第二段轉(zhuǎn)子磁極10的定位是與第二段 定子磁極9互差1/2定子極距角
權(quán)利要求
1.一種雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括置于底座03)上的電機(jī)外殼(1)、電機(jī)軸 (18)及均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子；所述電機(jī)外殼(1)中部設(shè)有電機(jī)吊 環(huán)(17)；所述電機(jī)軸(18)的兩端分別設(shè)有前端蓋(19)、后端蓋(20)，該前端蓋(19)與后端 蓋00)之間設(shè)有所述轉(zhuǎn)子；所述后端蓋OO)外設(shè)風(fēng)罩(22)，該風(fēng)罩0 內(nèi)設(shè)后風(fēng)扇； 所述定轉(zhuǎn)子鐵芯均由兩段組成，且兩段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；所述兩段定子齒上 分別裝有兩套集中繞組或分層繞組，每套繞組相同相位的兩個齒上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián) 構(gòu)成一相，其特征在于所述兩段定子磁極對齊，轉(zhuǎn)子磁極與定子差開1/2定子極角，或兩 段轉(zhuǎn)子對齊，兩段定子差開1/2定子極角
2.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述定子鐵芯由 第一段定子鐵芯(1 和第二段定子鐵芯(1 組成；所述第一段定子鐵芯(1 包括第一段 定子磁軛O)、第一段定子磁極C3)和第一段定子電樞磁極繞組(6)；所述第二段定子鐵芯 (15)包括第二段定子磁軛(8)、第二段定子磁極(9)和第二段定子電樞磁極繞組(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯由 第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(14)和第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(16)組成，該第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(14)和第二段轉(zhuǎn)子 鐵芯(16)均設(shè)有帶有鍵槽的轉(zhuǎn)子軸孔(7)；所述第一段轉(zhuǎn)子鐵芯(14)包括第一段轉(zhuǎn)子磁 極G)、第一段轉(zhuǎn)子磁軛(5)；所述第二段轉(zhuǎn)子鐵芯(16)包括第二段轉(zhuǎn)子磁極(10)、第二段 轉(zhuǎn)子磁軛(11)。
4.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述定子極數(shù) 為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，即4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、 28/14、32/16、36/18、40/20、、、、、、Ns/Nr 的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述定子外殼分 為兩個，每殼一定子。
6.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述兩段轉(zhuǎn)子共 用一個電機(jī)軸(18)。
7.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述兩定子連接 于一體，或兩定子安裝于一個機(jī)座03)上。
8.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述后風(fēng)扇 與所述后端蓋OO)之間或所述第二段轉(zhuǎn)子與所述后端蓋OO)之間設(shè)有傳感器04)。
9.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子可分為 內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子式。
10.如權(quán)利要求1所述的雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于所述定子鐵芯按 磁極數(shù)分段制成磁軛多段扇形片組裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙定轉(zhuǎn)子倍極開關(guān)磁阻電動機(jī)，該電動機(jī)包括均由硅鋼片疊壓成的雙凸極結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子；所述定轉(zhuǎn)子鐵芯均由兩段組成，且兩段定子、轉(zhuǎn)子鐵芯長度和直徑相等；所述兩段定子齒上分別裝有兩套集中繞組或分層繞組，每套繞組相同相位的兩個齒上的電樞繞組串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相，其特征在于所述兩段定子磁極對齊，轉(zhuǎn)子磁極與定子差開1/2定子極角，或兩段轉(zhuǎn)子對齊，兩段定子差開1/2定子極角。由于本發(fā)明中定子極數(shù)為轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，且定轉(zhuǎn)子的極數(shù)為偶數(shù)組合，因此，本發(fā)明突破了傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)不能制造多槽多極數(shù)的難題，并且具有低成本、高效能、易控制的特點(diǎn)。
文檔編號H02K1/14GK102035319SQ20091011747
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者張世清, 張紅梅 申請人:張世清