[發明專利]一種具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機

在審

• 申請號: 201710460823.6
• 申請日: 2017-06-18
• 公開（公告）號: CN109149810A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 金天;姜媛;葉劍橋;趙雨清;陸榮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02K1/24
• 分類號: H02K1/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明公開了一種具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機，包括兩塊定子鐵心、一塊轉子鐵心、電樞繞組和轉軸，所述轉子鐵心通過建固定于轉軸上，兩塊定子鐵心分別設置在轉子鐵心兩側，并各自通過對應的軸承設置在轉軸上，定子鐵心上裝有電樞繞組，轉子鐵心的兩個表面沿圓周方向錯開角度。本發明的電機能夠增強磁鏈的平穩性，減小電機的轉矩脈動；定子繞組線圈位于轉子兩側，可利用繞線模手工嵌線，且嵌放繞組線圈方便，制造工藝簡單，成本低。

技術領域

本發明屬于電機領域，特別是一種具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機。

背景技術

SR電機的基本概念可追溯到19世紀40年代，1842年，英國的Aberdeen和Dafidson用兩個U型電磁鐵制造了由蓄電池供電的機車電動機。但因電路斷開時沒有釋放能量的續流二極管電路，以及采用機械開關控制電磁鐵的輪流通電，電動機的性能(效率、功率因數和利用系數等)不高。近幾年雖然國內外眾多機構對軸向磁通盤式開關磁阻電機進行了大量的研究工作，但是還存在一些問題亟待改進和解決。例如，意大利的Alberto Tenconi等學者基于電磁、機械和溫度這三個方面研究了現今高速和超高速電機，著重介紹了這三個設計部分與電機大小設計之間的聯系，在考慮了材料特性和加工工藝的情況下，比較了高速電機和開關磁阻電機技術工藝的優缺點，但是忽略了損耗對電機影響；美國喬治亞理工學院的Jie Dang提出了一種新型的開關磁阻電機的轉子結構，解決了電機在超高速運行時的風阻損耗太大的問題，并且因為產生了不對稱的氣隙提高了轉矩，但是忽略不對稱氣隙對轉子運行穩定的影響；韓國三星公司的Sung-Il Kim等人針對傳統的表貼式PMSM提出了一種新型轉子結構，傳統的表貼式PMSM為了保持高速旋轉下轉子的機械完整性使用了一種非磁性的套筒，這將導致額外的渦流損耗，同時會增加磁隙的長度和制造的成本，而使用新的轉子結構將消除這些問題并能夠很大程度上減少制造時永磁體的數量。但是現有技術中尚無相關描述。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機，包括兩塊定子鐵心、一塊轉子鐵心、電樞繞組和轉軸，所述轉子鐵心通過建固定于轉軸上，兩塊定子鐵心分別設置在轉子鐵心兩側，并各自通過對應的軸承設置在轉軸上，定子鐵心上裝有電樞繞組，轉子鐵心的兩個表面沿圓周方向錯開角度。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明的電機轉子的斜槽結構能夠增強磁鏈的平穩性，減小電機的轉矩脈動；2)該電機采用軸向磁通盤式結構，軸向長度較小，在相同功率的情況下，體積和重量都比較小，功率密度較大；3)該電機中無永磁材料，全部由硅鋼片疊壓而成，因此能夠適用于高溫高壓環境，并且加工方便，價格較低；4)該電機采用較小的長徑比的轉子結構和扇形面積較大的轉子齒，具有良好的散熱能力。

附圖說明

圖1是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機全剖結構示意圖。

圖2是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機結構示意圖。

圖3是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機主磁通。

圖4是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機定子平面圖。

圖5是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機轉子平面圖。

圖6是具有轉子斜槽結構的軸向磁通盤式開關磁阻電機爆破圖。

圖7是線性模型中相電感與轉子位置角θ的關系曲線圖。

圖8是磁鏈與位置角的關系曲線圖。

圖9是繞組相電流和轉子位置角的關系曲線圖。

圖10是電磁轉矩隨轉子位置角變化曲線圖。