一種定轉子分塊式開關磁阻電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種定轉子分塊式開關磁阻電機。
【背景技術】
[0002]開關磁阻電機遵循磁通總是要沿著磁導最大的路徑閉合的原理，由磁拉力作用產(chǎn)生具有磁阻性質的電磁轉矩。開關磁阻電機結構簡單，堅固。定子線圈嵌裝容易，端部牢固，熱耗大部分在定子，易于冷卻；轉子無永磁體，可有較高的最大容許溫升，轉子上沒有繞組，成本低，電動機可高速旋轉而不會導致變形，轉子的轉動慣量小，易于加、減速度；開關磁阻電機轉矩方向與相電流方向無關，只要控制主開關器件的導通關斷角度，就可以改變電機的工作狀態(tài)；繞組電流可通過續(xù)流二極管續(xù)流，并回饋電能給電源，具有再生作用；開關磁阻電機在寬廣的轉速和功率范圍內(nèi)均具有高輸出和高效率，非常適合高速運行以及在惡劣的環(huán)境中。
[0003]常規(guī)開關磁阻電機定子繞組有整距繞組或集中繞組，轉子采用齒極結構。此種結構的電機內(nèi)部磁通回路長，各繞組的磁通回路的路徑相互重疊，導致定子或轉子某一處斷裂時對電機磁路影響大，容錯能力差；高速時，由于轉子齒極結構，導致轉子的風阻大，電機損耗增加。對于美國專利:u.S.Pat.N0.5，111,096.其轉子采用分塊式結構，減少了風阻，但定子采用整距繞組，端部銅耗增大，不同繞組產(chǎn)生的磁通在電機中有重合的路徑，導致電機容錯能力差。對于中國專利CN 101710775 A。其采用了定轉子分塊是結構，但定子采用了永磁體，增加了點擊成本，其結構至少為三相電機，不能做成兩相電機，控制器成本不能減少，定子繞組采用整距繞組，端部用銅量大。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型為了解決上述問題，提出了一種定轉子分塊式開關磁阻電機，本裝置可以實現(xiàn)各繞組產(chǎn)生的磁通路徑相互獨立，各定子分塊結構相互獨立，并且可實現(xiàn)定子可拆卸功能，是電機維護組裝方便簡潔，同時能夠比傳統(tǒng)開關磁阻電機鐵磁材料更加節(jié)省，電機損耗更少，電機繞組磁路更短，高速時轉子風(油)阻更小，效率更高，可靠性更高，容錯能力更強。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種定轉子分塊式開關磁阻電機，包括轉子部分和定子部分，轉子部分包括疊壓鐵芯、非導磁材料框架和轉軸，其中，疊壓鐵芯采用非對稱結構，嵌裝在非導磁材料框架中；轉軸、非導磁材料框架和疊壓鐵芯結合形成“圓柱形”非凸極結構，定子部分包括若干個獨立可拆卸的分塊式結構，每個分塊式結構的結構相同，均包括一個E型定子鐵芯，E型定子鐵芯由E型導磁材料疊壓而成，E型定子鐵芯的中間磁齒上纏繞有勵磁繞組，分塊式結構之間設有定子隔磁材料進行隔離。
[0007]所述定子隔磁材料為非導磁材料，與電機定子連接。
[0008]所述分塊式結構的個數(shù)為N，且N為電機相數(shù)M的偶數(shù)倍。
[0009]所述疊壓鐵芯的個數(shù)為偶數(shù)。
[0010]所述E型定子鐵芯包括中間的主磁齒，主磁齒兩邊各一個副磁齒以及連接各個磁齒的E型定子軛部。
[0011]所述疊壓鐵芯嵌裝在轉子非導磁材料框架內(nèi)，非導磁材料框架使疊壓鐵芯固定在轉子中，同時保證分塊的疊壓鐵芯相互隔離獨立。
[0012]所述疊壓鐵芯的外側采用階梯氣隙結構，為保證轉子外徑為圓形，非導磁材料框架填充了轉子鐵芯的階梯氣隙。
[0013]所述勵磁繞組通電時，產(chǎn)生磁場，磁場的路徑由E型定子鐵芯主磁齒-氣隙-轉子鐵芯-氣隙-E型定子鐵芯副磁齒-該E型定子鐵芯軛部-E型定子鐵芯主磁齒形成閉合回路。
[0014]所述主磁齒的寬度等于兩個副磁齒寬度的和，兩個副磁齒不等寬。
[0015]所述主磁齒的寬度等于兩個副磁齒寬度的和，兩個副磁齒等寬。
[0016]所述疊壓鐵芯中間設有T型凸起，非導磁材料框架設有與其相對應的T型凹槽。
[0017]本實用新型的有益效果為:
[0018](I)電機定子采用分塊式的E型結構，轉子采用分塊式的結構，節(jié)約導磁材料的用量，減少電機材料成本，同時定轉子中采用了非導磁材料，可以減少電機的整體密度，在相同體積下，電機更加輕；
[0019](2)定子是分塊式結構，各繞組繞線簡單方便；
[0020](3)本電機采用集中繞組，定子繞組在端部無交疊，端部用銅量較少，可靠性能更尚;
[0021](4)轉子采用分塊式鐵芯疊壓到非導磁材料中，形成“圓柱形”非凸極轉子結構，從而極大的減少了高速運行下的風(油)損耗，同時可采用密度較小的非導磁材料來減少轉子的轉動慣量，從而電機具有很好的高速運行性能；
[0022](5)每個繞組的導磁回路的路徑都是獨立的，沒有交疊，減少電機內(nèi)部故障對電機性能的影響，提高電機可靠性、容錯能力；
[0023](6)每個定子分塊結構對應一個線圈繞組，各線圈繞組產(chǎn)生磁通回路在電機中所走路徑相互獨立，實現(xiàn)電機定子可拆卸，組裝方便。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的整體結構圖；
[0025]圖2是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的端部視圖結構示意圖；
[0026]圖3是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的定子鐵芯排列結構原理示意圖；
[0027]圖4是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的定子鐵芯疊片結構示意圖；
[0028]圖5是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的轉子端部視圖；
[0029]圖6是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的轉子鐵芯疊片平面示意圖；
[0030]圖7是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的嵌裝轉子鐵芯的非導磁材料框架的結構示意圖；
[0031]圖8是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的一相定子繞組勵磁時轉子在不同的旋轉位置下的磁力線分布示意圖；
[0032]圖9是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的一相定子繞組勵磁時轉子在不同的旋轉位置下的磁力線分布示意圖；
[0033]圖10是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的一相定子繞組勵磁時轉子在不同的旋轉位置下的磁力線分布示意圖；
[0034]圖11是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的一相定子繞組勵磁時轉子在不同的旋轉位置下的磁力線分布示意圖；
[0035]圖12是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的定轉子主要特征結構尺寸標示圖；
[0036]圖13是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機的靜態(tài)轉矩波形圖；
[0037]圖14是本實用新型的一種兩相4極開關磁阻電機在轉速為15000rpm時的輸出轉矩波形圖。
[0038]其中，1、軸承，2、轉子鐵芯(導磁)，3、轉子非導磁結構框架，4、勵磁繞組，5、定子E型鐵芯(導磁)，6、定子隔磁材料，7、轉子階梯氣隙結構，8、固定轉子鐵芯用轉子非導磁框架凹槽，9、固定轉子鐵芯用轉子非導磁框架“T”形凹槽，10、定子內(nèi)徑圓弧，11、轉子階梯形結構的階梯錯高，12、轉子鐵芯圓弧，13、轉子外徑圓弧，14、轉軸外徑，Q、定轉子間的氣隙，2-1?2-2、轉子鐵芯；4-1?4-4、線圈繞組，5-1、鐵芯主磁齒，5-2?5_3、副磁齒，5-A?5-B、電機相，6-1?6-4、隔磁材料所在位置；8_1?8_4、非導磁材料內(nèi)部凹槽，9_1?
9-2、非導磁框架“T”形凹槽，11-1?11-5、轉子階梯錯高，12-1?12_6、階梯氣隙轉子弧，
15-1 ?15-2、凸起。
【具體實施方式】
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[0039]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0040]定轉子分塊式開關磁阻電機是一個多相電機，該電機定子極數(shù)(電機端部視圖的E型鐵芯個數(shù))為偶數(shù)，最佳相數(shù)為2，本實用新型擬以定子4個E型鐵芯結構、轉子2個分塊導磁鐵芯結構即4-2結構的兩相開關磁阻電機為例進行說明。如圖1、2所示即為兩相定子E型結構、定轉子分塊式開關磁阻電機。該電機定子由E型鐵芯5，線圈繞組4-1至4-4以及隔磁材料(位于6-1至6-4所指位置)組成；圖1、2所示為4極定轉子分塊式開關磁阻電機結構圖。轉軸I安裝在轉子非導磁材料框架3的中心，轉子鐵芯嵌裝在非導磁材料框架內(nèi)形成圓柱形轉子，其圓柱外徑13即轉子外徑小于定子內(nèi)徑10，從而形成氣隙Q。勵磁繞組4-1、4-2、4-3、4-4分別繞制在相應E型鐵芯的主磁齒上，其中勵磁繞組4_1、4_3為一相，勵磁繞組4-2、4-4為一相形成兩相繞組，電機運行時，兩相交替