一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于開關(guān)磁阻電機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電機的定、轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片疊壓而成，與傳統(tǒng)電機不同之處是轉(zhuǎn)子上沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環(huán)等，定子上只有簡單的集中繞組，繞組端部較短，因此開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、成本低、可靠性高等優(yōu)點，另外開關(guān)磁阻電機采用磁阻最小原理工作，驅(qū)動電路和控制簡單、方便、靈活，易于實現(xiàn)四象限運行，可靠性高。因此開關(guān)磁阻電機已經(jīng)成為交流電機調(diào)速系統(tǒng)、直流電機調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的強有力的競爭者，在電動汽車、紡織機械、高速電機等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]由于開關(guān)磁阻電機采用雙凸極結(jié)構(gòu)和采用開關(guān)性的供電電源，作用在電機定子和轉(zhuǎn)子上電磁力是不連續(xù)的，導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機定子和轉(zhuǎn)子上的徑向電磁力以及切向電磁力都具有明顯的沖擊特性，從而導(dǎo)致這類電機的振動和噪聲較為突出，嚴(yán)重地影響了開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用和發(fā)展。
[0004]為了減小開關(guān)磁阻電機中由電磁力沖擊性變化引起的徑向電磁力及轉(zhuǎn)矩脈動大、振動和噪聲高的問題，目前主要是從電機的參數(shù)設(shè)計、驅(qū)動和控制方式上尋找途徑，以減小脈動徑向力、降低轉(zhuǎn)矩脈動。但是開關(guān)磁阻電機內(nèi)部的電磁力以及轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生機理較為復(fù)雜，受許多因素的影響，如電機結(jié)構(gòu)，幾何尺寸，轉(zhuǎn)速以及控制策略等等，所以目前所提出的一些措施的效果并不十分理想，此外有些措施還會影響到電機的其它性能。
[0005]如公開號為CN 203135598U的中國專利公開了一種斜齒開關(guān)磁阻電機，其只是在定子極齒采用了斜齒。這種定子斜齒結(jié)構(gòu)雖然增加了定子的強度，但電機工作時磁極的有效工作面積減小，電機單位體積的功率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，能夠平滑開關(guān)磁阻電機運行過程中作用在轉(zhuǎn)子及定子表面上的電磁力，從而達到減小開關(guān)磁阻電機振動和噪聲的目的。
[0007]一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，包括:轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯套裝于轉(zhuǎn)軸上，所述的定子鐵芯各磁極上繞置有定子繞組；所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均相對于軸向傾斜。
[0008]所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均采用斜磁極，且具有相同的傾斜方向和傾斜角。
[0009]所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均采用人字形磁極，所述的人字形磁極左右兩部分結(jié)構(gòu)對稱，且磁極左右兩部分相對于軸向具有相同的傾斜角，不同的傾斜方向。
[0010]進一步地，所述定子鐵芯上的斜磁極或人字形磁極的周向角不小于定子鐵芯上兩磁極間的周向角；由于每一段在周向上都有一個角度的移動，從而能夠減小電磁力的周向脈沖特性，所以會減小電機的振動和噪聲。
[0011]進一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的斜磁極或人字形磁極的周向角不小于轉(zhuǎn)子鐵芯上兩磁極間的周向角；由于每一段在周向上都有一個角度的移動，從而能夠減小電磁力的周向脈沖特性，所以會減小電機的振動和噪聲。
[0012]進一步地，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸可做成一體式實心結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的轉(zhuǎn)子鐵芯緊固在機座中，且通過軸承及端蓋將轉(zhuǎn)子鐵芯與機座相連。
[0014]本發(fā)明開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)除了用在雙凸極的開關(guān)磁阻電機外，也可以用于其它磁阻類電機，如定子永磁混合勵磁的雙凸極電機以及電勵磁混合勵磁的雙凸極電機等雙凸極結(jié)構(gòu)的電機中。
[0015]本發(fā)明開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)不僅能夠減小開關(guān)磁阻電機中徑向電磁力在周向以及切向力的脈動，而且定子和轉(zhuǎn)子上的斜磁極還增強了電機定子及轉(zhuǎn)子的剛性，提高了電機的抗振能力，此外由于磁極的有效面積增大，也會進一步提供電機單位體積的功率。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳統(tǒng)定子/轉(zhuǎn)子為6/4直磁極的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)的剖面圖(左圖)及轉(zhuǎn)子磁極在轉(zhuǎn)子表面上的形狀示意圖(右圖)。
[0017]圖2為本發(fā)明定子/轉(zhuǎn)子為6/4斜磁極的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)的剖面圖(左圖)及轉(zhuǎn)子磁極在轉(zhuǎn)子表面上的形狀示意圖(右圖)。
[0018]圖3為本發(fā)明定子/轉(zhuǎn)子為6/4人字形磁極的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)的剖面圖(左圖)及轉(zhuǎn)子磁極在轉(zhuǎn)子表面上的形狀示意圖(右圖)。
【具體實施方式】
[0019]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0020]如圖1所示，傳統(tǒng)的定子/轉(zhuǎn)子為6/4極開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、定子鐵芯3、繞組4及機殼5。轉(zhuǎn)子鐵芯2緊固在轉(zhuǎn)軸I上，定子鐵芯3固定在電機機殼5中，繞組4設(shè)置在定子鐵芯3的凸極上。由于轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3上的凸極是與轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯的軸向平行，所以對一個磁極進行開關(guān)供電，如果不考慮端部效應(yīng)，那么磁極在軸向上的受力是均勻的，但轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3周向上的電磁力具有明顯的沖擊特性，所以會使電機出現(xiàn)明顯的振動和噪聲。
[0021]實施例1
[0022]如圖2所示，本發(fā)明具有斜磁極定子/轉(zhuǎn)子為6/4極開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，同樣包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、定子鐵芯3、繞組4及機殼5。轉(zhuǎn)子鐵芯2緊固在轉(zhuǎn)軸I上，定子鐵芯3固定在電機機殼5中，繞組4設(shè)置在定子鐵芯3的凸極上。
[0023]由于轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3上的凸磁極不再與轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯的軸向平行，而是與轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯的軸向成一個斜角，且轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯上的磁極具有相同的傾斜方向和傾斜角，那么對一個磁極進行開關(guān)供電時，如果不考慮端部效應(yīng)，雖然轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3通電磁極在軸向上每一段的受力是相同的，但由于每一段在周向上都有一個角度的移動，由于轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯斜磁極的周向角不小于轉(zhuǎn)子或定子兩磁極間的周向角，從而能夠減小電磁力的周向脈沖特性，所以會減小電機的振動和噪聲。簡單斜磁極結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機，在轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3的軸向會產(chǎn)生一個附加電磁力分量，如果這個電磁力分量不大，則對不會電機的特性產(chǎn)生明顯影響。
[0024]實施例2
[0025]如圖3所示，本發(fā)明具有人字形磁極定子/轉(zhuǎn)子為6/4極開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，同樣包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、定子鐵芯3、繞組4及機殼5。轉(zhuǎn)子鐵芯2緊固在轉(zhuǎn)軸I上，定子鐵芯3固定在電機機殼5中，繞組4設(shè)置在定子鐵芯3的凸磁極上。
[0026]由于轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3上的凸磁極不再與轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯的軸向平行，而是為人字形磁極，且轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3上人字形磁極的左右部分結(jié)構(gòu)對稱，具有相同傾斜角，不同的傾斜方向，那么對一個磁極進行開關(guān)供電時，如果不考慮端部效應(yīng)，雖然轉(zhuǎn)子鐵芯2和定子鐵芯3通電磁極在軸向上每一段的受力是相同的，但由于每一段在周向上都有一個恒定角度的移動，由于轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯人字形磁極的周向角不小于轉(zhuǎn)子或定子兩磁極間的周向角，從而減小了電磁力的周向脈沖特性，降到了激勵力的大小，減小了電機的振動和噪聲。由于人字形磁極結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機的左右部分結(jié)構(gòu)對稱，雖然左右部分在軸向會產(chǎn)生一個附加電磁力的分量，但由于兩邊所產(chǎn)生的電磁力的不大相等方向相反，所以不會對電機特性的產(chǎn)生任何影響。
[0027]上述的對實施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，包括:轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯套裝于轉(zhuǎn)軸上，所述的定子鐵芯各磁極上繞置有定子繞組；其特征在于:所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均相對于軸向傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均采用斜磁極，且具有相同的傾斜方向和傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均采用人字形磁極，所述的人字形磁極左右兩部分結(jié)構(gòu)對稱，且磁極左右兩部分相對于軸向具有相同的傾斜角，不同的傾斜方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述定子鐵芯上的斜磁極或人字形磁極的周向角不小于定子鐵芯上兩磁極間的周向角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子鐵芯上的斜磁極或人字形磁極的周向角不小于轉(zhuǎn)子鐵芯上兩磁極間的周向角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸可做成一體式實心結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠降低振動噪聲的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯套裝于轉(zhuǎn)軸上，定子鐵芯各磁極上繞置有定子繞組；定子鐵芯上的磁極以及轉(zhuǎn)子鐵芯上的磁極均相對于軸向傾斜。本發(fā)明將原來開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子鐵芯及定子鐵芯上的直磁極結(jié)構(gòu)改為具有相同角度的斜磁極或人字形磁極結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯斜磁極或人字形磁極的周向角不小于轉(zhuǎn)子或定子兩磁極間的周向角。本發(fā)明不僅保持了傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機的優(yōu)點，而且又減小了傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機存在徑向及切向激勵力波動大、振動和噪聲高的不足，還可以提高開關(guān)磁阻電機單位體積的功率。
【IPC分類】H02K1-24, H02K19-00, H02K1-14
【公開號】CN104868676
【申請?zhí)枴緾N201510262979
【發(fā)明人】祝長生
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月21日