[發(fā)明專利]一種開關(guān)磁阻電機(jī)的定子密封結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410127622.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN103840573B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒茹;魏博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/12
• 分類號(hào): H02K1/12
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車是用電力完全替代石油類燃料做驅(qū)動(dòng)的汽車，在環(huán)保、清潔、節(jié)能等方面占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁無刷電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)等。開關(guān)磁阻電機(jī)以結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適用能力強(qiáng)、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)成為各驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有力競爭者。

如圖1所示，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)A相繞組2′電流的控制開關(guān)SI和S2閉合時(shí)，A相通電，同時(shí)B相、C相不通電，A相勵(lì)磁產(chǎn)生磁場，因電機(jī)的磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，且當(dāng)A相磁極的軸線與轉(zhuǎn)子7′磁極a的軸線重合時(shí)磁路的磁阻最小，因此扭曲磁力線產(chǎn)生了切向拉力，試圖使a-a'與A-A'重合，最終旋轉(zhuǎn)到a-a'與A-A'重合的位置停止轉(zhuǎn)動(dòng)。隨后若要使電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就需要使B相通電，同時(shí)A相和C相斷電，此時(shí)電機(jī)內(nèi)的磁場變成了以B相磁極為軸線的磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)子7′會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到與B-B'完全重合。隨后給C相通電，同時(shí)A相和B相斷電，此時(shí)電機(jī)內(nèi)的磁場變成了以C相磁極為軸線的磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)子7′會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到與C-C'完全重合為止。如此反復(fù)循環(huán),只要三相定子繞組2′按A-B-C-A…的順序依次通電,電機(jī)的轉(zhuǎn)子7′就會(huì)繞轉(zhuǎn)軸8′的中心線一直沿同一方向旋轉(zhuǎn)。

由上述工作過程可以看出，開關(guān)磁阻電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩不像傳統(tǒng)的交、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是穩(wěn)定的，而是脈動(dòng)性質(zhì)的，相應(yīng)的磁拉力不僅有切向的，還有徑向的，其中拉動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的是磁拉力的切向分量，因其脈動(dòng)性質(zhì)，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)、產(chǎn)生形變和振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。磁拉力的徑向分量會(huì)隨著轉(zhuǎn)子7′位置和定子繞組2′電流發(fā)生變化，由此導(dǎo)致了電機(jī)定子鐵芯1′的形變和振動(dòng)，進(jìn)而又產(chǎn)生了更加嚴(yán)重的噪聲。

對(duì)于上述問題，如圖2所示，逐漸研制出了蒸發(fā)冷卻的技術(shù)。這種技術(shù)是將整個(gè)定子完全密封在一個(gè)腔體內(nèi)，該腔體內(nèi)注入低沸點(diǎn)、高絕緣、不燃燒的蒸發(fā)冷卻液6′。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，繞組2′、定子鐵芯1′、以及其它結(jié)構(gòu)部件由于各種損耗而產(chǎn)生大量熱量，使充滿在其周圍的蒸發(fā)冷卻液6′溫度升高，直至達(dá)到與腔體內(nèi)的壓力相對(duì)應(yīng)的液態(tài)介質(zhì)的飽和溫度、開始沸騰，進(jìn)而吸熱汽化，呈氣、液兩相狀態(tài)，使發(fā)熱部件得以充分冷卻，又因沸騰換熱期間沸騰工質(zhì)的溫度基本分布在飽和溫度點(diǎn)附近，使介質(zhì)浸泡的各個(gè)定子部位溫度分布比較均勻，尤其是定子端部無局部過熱點(diǎn)。氣、液兩相狀態(tài)的蒸汽冷卻液，其密度小于液態(tài)介質(zhì)，產(chǎn)生浮力而向上浮升遇到頂部的冷凝器9′，將熱量傳給其內(nèi)的冷凝水后冷凝成液體又滴回到原處，這樣實(shí)現(xiàn)了常溫下自循環(huán)、無噪音的蒸發(fā)冷卻。

由于定子是發(fā)出振動(dòng)與噪聲的主要部件，而定子浸泡在絕緣的液體當(dāng)中，該液體對(duì)定子任何運(yùn)動(dòng)趨勢形成極大的摩擦阻力，也就阻尼衰減定子的振動(dòng)，另外也會(huì)在阻止聲音的傳播，因此減振、降噪效果明顯。

如圖2所示，上述蒸發(fā)冷卻技術(shù)是用一個(gè)套筒4′緊貼于定子鐵芯1′的內(nèi)表面，該套筒4′的兩端與開關(guān)磁阻電機(jī)的殼體3′連接，將需要冷卻的定子整體(包括所有的定子鐵芯1′與繞組2′)全部包圍起來，形成一個(gè)密封腔體，然后在密封腔體中注入蒸發(fā)冷卻液6′，以使蒸發(fā)冷卻液6′對(duì)定子鐵芯1′和繞組2′加以浸泡。如圖3和圖4所示，圖3、圖4分別為圖2中密封筒的主視剖面圖、側(cè)視剖面圖，該套筒4′為兩端開口的圓柱形整體套筒4′，這樣一來，定子和轉(zhuǎn)子7′之間的空隙(在電機(jī)學(xué)上稱之為“氣隙”)必須做得足夠大才能夠放下這個(gè)套筒4′(一般要求氣隙至少要3mm)，而這種結(jié)構(gòu)原理不適用于開關(guān)磁阻電機(jī)。因?yàn)椋_關(guān)磁阻電機(jī)是利用定轉(zhuǎn)子7′間的主磁通(也可稱為磁阻)變化率產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，如果氣隙過大，會(huì)導(dǎo)致主磁通及主磁通的變化率減少而漏磁通卻增加，從而削弱驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還會(huì)帶來噪聲的增大。

有鑒于此，亟待針對(duì)上述技術(shù)問題，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)磁阻電機(jī)的定子密封結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其既能消除定子鐵芯產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，又不會(huì)占用定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙，從而避免漏磁的增加，增強(qiáng)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)的定子密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的密封腔的內(nèi)壁包括定子鐵芯的內(nèi)壁，即連接殼體和定子鐵芯的連接筒未占用定子和轉(zhuǎn)子之間的空間，既消除了定子鐵芯產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，又避免漏磁的增加，增強(qiáng)開關(guān)磁阻電機(jī)的工作穩(wěn)定性。