[實用新型]一種半齒繞組開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201220066368.4
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN202513795U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 花為;華浩;吳中澤;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K1/16;H02K1/14;H02K3/28;H02K1/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型是一種采用新型半齒繞組繞法的開關磁阻電機，適合于任意相數、任意定轉子齒槽配合的開關磁阻電機，屬于電機制造的技術領域。

背景技術

隨著電力電子器件技術、微電子技術和自動控制技術的發展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的價格上漲，開關磁阻電機的應用將越來越廣泛。開關磁阻電機為雙凸極結構，定轉子均由普通硅鋼片壓疊制成，轉子上既無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組線圈，其依據“磁阻最小”原理工作。開關磁阻電機制造簡單、成本低，結構牢靠，體積小、重量輕，散熱方便，適于高速運行。其在工業調速系統領域中已顯示出強大的競爭力，在電動汽車、家用電器、紡織機械、電氣傳動等方面有廣闊的前景。目前，對開關磁阻電機的研究主要集中在鐵芯形狀的優化和控制策略的改進上，而對繞組繞法的研究不多。傳統的開關磁阻電機繞組采用全齒繞組繞法，即每個定子齒上都套有一個集中式繞組線圈，將一個定子槽分為兩半，分屬于不同相的兩個線圈圈邊并列排布在同一個定子槽中，需要在槽中放置相絕緣以隔離不同相繞組。該傳統繞法并不能充分提高繞組的槽滿率以進一步發揮出電機的轉矩輸出能力，限制了開關磁阻電機的進一步推廣和發展。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的就是提出一種提高開關磁阻電機槽滿率與電感變化率的繞組結構，使其適用于任意相數、任意定轉子齒槽配合的開關磁阻電機（如三相6/4極、三相12/8極、四相8/6極等）。在不改變定轉子鐵芯的情況下，通過改變繞組繞法，提高繞組槽滿率及最大電感最小電感之差（電感變化率），使電機提供更大的輸出轉矩和功率。

技術方案：本實用新型的開關磁阻電機主要由定子、轉子和新式集中繞組構成。

與傳統的開關磁阻電機相比，本實用新型的開關磁阻電機的定子和轉子不需要改變，都是由鐵芯沖片疊壓構成，而繞組的繞法有了較大的改變。傳統開關磁阻電機的繞組是將一個定子槽分為兩半，分屬于不同相的兩個線圈圈邊并列排布在同一個定子槽中，即需要在槽中放置相絕緣以隔離不同相繞組，每一個半槽中為同一種電流流向，因此每一個定子齒上都套有一個集中式繞組線圈。而本實用新型所提出的開關磁阻電機繞組結構則在每一個定子槽放置一個線圈的圈邊，即同一種電流流向，從而省去了相間絕緣材料，使得只有一半的定子齒上套有線圈（對應的定子齒稱為主齒），而有一半的定子齒上無線圈（對應的定子齒稱為副齒）。可見，通過該種繞組結構，使原本無差別的定子齒有了主齒（套有繞組）與副齒（無繞組）之分。

在三相定子12槽/轉子8齒的開關磁阻電機中，傳統繞組結構在定子上有12個繞組線圈，按逆時針方向依次稱為第一集中繞組至第十二集中繞組，其中：第一集中繞組和第七集中繞組徑向相對，第四集中繞組和第十集中繞組徑向相對，上述四個線圈可順序串聯、并聯或串并混聯后組成A相繞組；第二集中繞組和第八集中繞組徑向相對，第五集中繞組和第十一集中繞組徑向相對，上述四個線圈可順序串聯、并聯或串并混聯后組成B相繞組；第三集中繞組和第九集中繞組徑向相對，第六集中繞組和第十二集中繞組徑向相對，上述四個線圈可順序串聯、并聯或串并混聯后組成C相繞組。

依據本實用新型的繞組繞法，本實用新型的開關磁阻電機每兩個定子齒中只有一個定子齒上套有繞組線圈，且相互間隔，即定子上共有6個線圈，均套于主齒上，按逆時針方向依次稱為第一集中繞組至第六集中繞組，其中：第一集中繞組和第四集中繞組徑向相對，將它們順序串聯或并聯后組成A相繞組；第二集中繞組和第五集中繞組徑向相對，將它們順序串聯或并聯后組成B相繞組；第三集中繞組和第六集中繞組徑向相對，將它們順序串聯或并聯后組成C相繞組。

本實用新型的關鍵在于保持電機定轉子鐵芯尺寸不變，通過改變繞組繞法使電機的磁路改變，進而使得每相磁鏈變大，導致每相的電感變化率增大，由此可以在不增加成本的情況下達到增大轉矩的效果，具有很好的實用性和經濟性。此外，由于不需要相間絕緣，可以適當提高繞組槽滿率，進而增加電機出力。

本實用新型可以應用于任意相數、任意定轉子齒槽極數組合的開關磁阻電機，包括三相12/8電機、三相6/4電機、四相8/6電機等。

有益效果:

1．電機的定轉子鐵芯均由硅鋼片整片壓制而成，加工簡單，結構牢靠，不需要使用永磁體，材料和制作成本較低。

2．電機的轉子上既沒有繞組，也沒有永磁體，轉動慣量小，宜于高速運行。

3．繞組采用整槽同極性單層圈邊的新式繞法，在不增加成本和制造難度的情況下有效的增加了每相繞組的電感變化率，從而可以提高電機輸出轉矩和功率。