[實用新型]一種減小開關磁阻電機徑向電磁力的結構

有效

• 申請號: 201520931639.1
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN205160321U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 邱立;肖遙;鄧長征
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02K19/10
• 分類號: H02K19/10;H02K29/03;H02K16/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型一種減小開關磁阻電機徑向電磁力的結構，用于減小開關磁阻電機徑向電磁力，達到降振減噪的目的。

背景技術

開關磁阻電機是利用磁阻最小原理，即磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，利用定轉子磁極之間的環向電磁力牽引轉子旋轉。開關磁阻電機為雙凸極結構，定子軛部較薄，高速運轉時定子繞組中通入的是脈沖電流，產生脈沖轉矩，依靠電磁力牽引轉子轉動。與傳統中低轉速電機相比，開關磁阻電機具有結構簡單堅固、高功率密度、高容錯性及高可靠性等特點，且其能適應高溫等惡劣運行環境，因而在軍事和民用領域有著良好的應用前景。然而，開關磁阻電機在運行過程中，除了產生牽引轉子轉動的環向電磁力之外，亦會產生一個徑向電磁力分量；定轉子之間的徑向電磁力所致的定子橢圓變形是激發定子振動和噪聲的主要來源。這一問題制約了開關磁阻電機的廣泛應用。因此，減小徑向電磁力是開關磁阻電機降噪減振的最有效的方法之一。

中國專利：專利號ZL200520130139.4《降低噪音和轉矩脈動的開關磁阻電動機》，提出一種由多層級聯同軸安排的多個單相開關磁阻電動機構成的開關磁阻電動機構成的開關磁阻電動機，其通過在圓周上分散徑向電磁力的方法降低噪音。然而這一專利并沒有從本質上減小徑向電磁力。

中國專利：《一種開關磁阻電機的降噪減振方法及其結構》(公開號CN204538924U)提供了一種開關磁阻電機的降噪減振方法，通過增加定子極對數以增大氣隙磁通和環向電磁力，同時通過提前導通和提前關斷定子繞組電流以減小徑向電磁力。該實用新型還提供了實現開關磁阻電機降噪減振的結構，主要包括定子、轉子、定子磁極、轉子磁極及定子繞組等，其中定子磁極的極對數為大于等于5的奇數，轉子磁極的極對數為2。然而這一專利增加了開關磁極電機的控制難度。

發明內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種實現減小開關磁阻電機徑向電磁力的電機結構，包括定子、轉子、定子磁極、轉子磁極及定子繞組等，其中轉子磁極的外半徑大于定子磁極的內半徑，同時定子磁極和轉子磁極在電極軸向為多層結構。本實用新型通過轉子磁極與定子磁極在軸向方向相互嵌套，依靠轉子磁極與定子磁極在軸向氣隙中的磁感應強度產生開關磁阻電機旋轉所需的電磁轉矩，可極大地減小徑向電磁力，進而能有效地減低電機本體的振動與噪聲。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種減小開關磁阻電機徑向電磁力的電機結構，包括定子、轉子、定子磁極、轉子磁極、定子繞組。轉子磁極的外半徑大于定子磁極的內半徑；同時定子磁極和轉子磁極在電極軸向為多層結構，軸向分層結構實現定轉子磁極的相互嵌套。

所述轉子磁極與定子磁極的軸向氣隙大于等于1mm，小于等于5mm。氣隙過小對工程造價過高，氣隙過大將導致電磁轉矩變小。

所述轉子磁極的軸向分層數Lr大于等于1；定子磁極的軸向分層數Ls＝Lr+1。要做到對稱，定子磁極的軸向分層需較轉子磁極大1。

不同軸向分層的轉子磁極在環向方向一致；不同軸向分層的定子磁極11在環向方向一致。環向一致有利于激勵電流的控制。一致時勵磁電流同時導通與關斷便利，若不一致，增大控制難度。

單個定子磁極采用臺階式結構，用于繞制定子繞組。便于定子繞組的繞制預留空間。

所述定子繞組繞制在定子磁極凹下的部分，且定子繞組的最外層不超過定子磁極凸起的部分所在平面。防止影響定子與轉子之間的氣隙。氣隙是定子磁極與轉子磁極軸向的距離，若繞組凸起則會進入這一區域，使得氣隙部分減小，嚴重時會導致定子磁極旋轉時與繞組干涉。

每一層的轉子磁極21與其對應的轉子軸為一整體，多層轉子結構時，采用螺桿4進行軸向連接。相互嵌套安裝時，必然需要分塊再連接在一起。每一層的定子磁極11與其對應的定子磁軛12為一整體，多層定子結構時采用螺桿4進行軸向連接。相互嵌套安裝時必然需要分塊再連接在一起。

定子磁極11的極對數ns大于轉子磁極21的極對數nr。便于控制定子繞組的導通與關斷。定子磁極的極對數多時，勵磁繞組導通時定轉子磁極之間的間距小，利于增大電磁轉矩。

在軸向多層的定子繞組3中，環向角度一致的定子繞組3為同一相繞組，其勵磁電流同時導通與關斷。同時導通與關斷便于控制，且電磁力同步。

與現有最好技術相比，本實用新型一種減小開關磁阻電機徑向電磁力的結構的優點在于：