[發(fā)明專利]一種開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910070703.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101667758A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫鶴旭;李潔;雷兆明;何林;高潔
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K1/26
• 分類號: H02K1/26
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機，特別涉及一種開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W至5MW的各種高低速驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)，在各種需要調(diào)速和高效率的場合均能得到廣泛使用。

一般的開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)如圖1所示，電機殼1內(nèi)部設(shè)置定子2、轉(zhuǎn)子3、電機軸4，定子2和轉(zhuǎn)子3由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子3無繞組無永磁體，定子2在轉(zhuǎn)子3的外圍，繞組5集中纏繞在定子2上，徑向相對極的繞組串聯(lián)，構(gòu)成一組?，F(xiàn)在常用的定子2與轉(zhuǎn)子3為平行極結(jié)構(gòu)，如圖2所示。以四相8/6極開關(guān)磁阻電機為例，其常用結(jié)構(gòu)原理如圖3所示，當(dāng)A相繞組電流控制開關(guān)S₁，S₂閉合時，A相勵磁，所產(chǎn)生的磁場力圖使轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子極軸線aa’與定子極軸線AA’的重合位置，從而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。順序給A-B-C-D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子3便按照逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動；如果給B-A-C-D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子3會沿順時針方向轉(zhuǎn)動。由于開關(guān)磁阻電機的雙凸極結(jié)構(gòu)和采用開關(guān)性的供電電源，在電機運行過程中存在較大的轉(zhuǎn)矩波動，噪聲和振動是開關(guān)磁阻電機存在的最主要缺點。尤其在電機高速運行時，電機噪聲大，風(fēng)阻力大。文獻報道[孫劍波，詹瓊?cè)A，“開關(guān)磁阻電機降噪的新結(jié)構(gòu)探索”，微電機，2005年，第38卷，第3期]了一種新的電機結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子鐵心背風(fēng)面(假設(shè)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn))邊緣處開槽，如圖4所示。該新結(jié)構(gòu)雖然會在減小徑向力的同時犧牲一部分轉(zhuǎn)矩，但可以在徑向力和轉(zhuǎn)矩這兩個性能指標(biāo)之間權(quán)衡，通過對電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)X₁，X₂的優(yōu)化，設(shè)計出的電機的徑向力在一定程度上減小的同時，轉(zhuǎn)矩下降不多。該文獻提出的優(yōu)化方案，可以有效減小振動，但其使用局限性較大，只適用于單一方向運行的開關(guān)磁阻電機，若電機運行方向改變，轉(zhuǎn)子槽的降低徑向力作用減弱，并且轉(zhuǎn)子槽的存在增加風(fēng)阻力，電機損耗增加，系統(tǒng)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以克服已有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明易于加工可以有效降低因為電機運轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)矩突變導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩大幅波動，減小相應(yīng)在電機徑向磁吸力的快速交變導(dǎo)致的電機殼體結(jié)構(gòu)的壓縮、擴張振動，并適用于開關(guān)磁阻電機應(yīng)用的所有場合。

本發(fā)明提供的一種開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)子無繞組無永磁體，由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子極型為降振減噪的多氣隙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子末端凸極為多氣隙階梯型。

所述的多氣隙階梯型是左右階梯對稱。

所述的多氣隙階梯型左右邊緣的寬度各占轉(zhuǎn)子極寬的1/6。

所述的多氣隙階梯型轉(zhuǎn)子末端凸出的高度為轉(zhuǎn)子極總體高度的1/6。

所述的多氣隙階梯型為兩層階梯，每層階梯的高度和寬度相等。

所述的轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成。

所述的多氣隙階梯型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適用于四相8/6極、三相6/4極、三相6/2極、三相6/8極開關(guān)磁阻電機。

本發(fā)明提供的多氣隙階梯型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是在開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子凸極末端位置處設(shè)計為“緩沖氣隙”結(jié)構(gòu)，具有此種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機在轉(zhuǎn)子的邊沿運行到和定子極沿重合時，可以緩解由轉(zhuǎn)矩突變帶來的轉(zhuǎn)矩大幅波動，使轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)保持平穩(wěn)，減小由于轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的振動，減少了轉(zhuǎn)矩波動通過轉(zhuǎn)子軸和端蓋發(fā)射的噪聲。同時也減小了轉(zhuǎn)子沿和定子沿運行重合時徑向磁吸力突變引起的定子外殼劇烈壓縮、擴張振動，達到了電機降振減噪的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)電機運行時的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)。并且，由于在開關(guān)磁阻電機換相后，電機轉(zhuǎn)子仍然處在有效轉(zhuǎn)矩區(qū)時，多氣隙階梯型轉(zhuǎn)子可以減小換相后由于電機繞組續(xù)流而產(chǎn)生的輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩，保持了電機一定輸出轉(zhuǎn)矩能力。

附圖說明：

圖1是常用開關(guān)磁阻電機裝置圖。

圖2是開關(guān)磁阻電機的定子、轉(zhuǎn)子的平行極結(jié)構(gòu)。

圖3是開關(guān)磁阻電機的運行原理圖。

圖4是已有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

圖5是本發(fā)明實施例四相8/6極開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

圖6是本發(fā)明實施例的電機輸出轉(zhuǎn)矩波形圖與常用電機輸出轉(zhuǎn)矩波形圖對比。

圖7是采用本發(fā)明的三相6/2極開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

圖8是采用本發(fā)明的三相6/4極開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

圖9是采用本發(fā)明的三相6/8極開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本發(fā)明結(jié)合附圖具體說明如下：