CN101557153A - E形模块化定子分段转子开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种E形模块化定子分段转子开关磁阻电机，属于开关磁阻电机领域。该电机可为三相6/4、四相8/6或三相12/8结构等，包括模块化的定子铁心块、定子绕组、分段转子铁心块和不导磁的转子套，模块化的定子铁心块呈E形，定子绕组缠绕在模块化的定子铁心块的轭或中间的齿上，分段转子铁心块嵌入在不导磁的转子套中，组成圆柱形结构转子。本发明的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机绕组放置位置灵活，绕线方便，转子高速运行时的风(油)阻力小，且定子铁心块模块化，制造成本低，相间磁路独立，容错性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种E形模块化定子分段转子开关磁阻电机，属于电机类的开关磁阻电机领域。
背景技术
开关磁阻电机定子和转子均为凸极结构，其中定子铁心齿极上绕有集中绕组，转子是简单的实心迭片结构，无永磁材料和绕组。这种结构简单坚固，可靠耐用，且开关磁阻电机控制灵活、容错能力强，具有高温和高速适应性等优点，适合应用于先进的飞机、汽车和舰船等领域。
普通开关磁阻电机的绕组绕在定子铁心齿极上，由于绕线空间相对较小，绕线操作不易自动化，绕线质量不易保证，从而限制了电机的性能。且凸极结构转子使得高速运行时的风(油)阻力大。为了减小风(油)阻，可以增加转子槽楔或在转子中加填充物，虽然降低风(油)阻的效果明显，但对工艺的要求高，也增加了转子结构的复杂性。
目前国际上研究的三相6/4结构、三相12/8结构的分段转子开关磁阻电机，转子为圆柱形结构，可明显降低转子高速运行时的风(油)阻力，但是全槽分布的定子各绕组跨越多个定子齿，各绕组在定子端部交叠，电机整个绕组的端部很大，降低了绕组的利用率并增加了电机的端部效益，同时也降低了电机的可靠性，使得电机的整体性能降低。英国纽卡斯尔大学的Barrie C.Mecrow教授提出了一种三相12/10结构的单齿绕组分段转子开关磁阻电机，其特点是定子采用大小齿结构，定子各绕组不再采用全槽分布绕组而是直接绕在各定子大齿上，使得各绕组不再跨越多个定子齿，端部绕组无交叠，绕组端部很小，提高了绕组的利用率，但是其相对多的转子极数，不仅使得转子强度降低，而且每转步距数增多，功率变换器开关频率增加，从而增加了电机和控制器的成本。
中国发明专利200910031056.2公开了一种“[”形模块化定子分段转子开关磁阻电机，其绕组放置空间大，绕线方便，电机转子为圆柱形结构，转子高速运行时的风(油)阻小，且定子铁心块模块化，制造成本低。但由于定子铁心呈“[”形，绕组产生的主磁通只经过“[”形定子铁心块的上(下)齿，穿过定子铁心块与转子铁心块间的气隙，进入转子铁心块，当电机的轴向长度较大时，其出力将受到限制。且此种“[”形模块化定子分段转子开关磁阻电机的定子绕组绕在定子铁心块的轭上，绕组必然突出在定子外径外，使得电机的径向尺寸较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种绕组放置位置灵活，绕线方便，转子高速运行时的风(油)阻小，制造成本低，出力大且容错性能好的分段转子开关磁阻电机。
本发明的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机，包括模块化的定子铁心块、定子绕组、分段转子铁心块和不导磁的转子套，分段转子铁心块嵌入在不导磁的转子套中，组成圆柱形结构转子，所述模块化的定子铁心块呈E形，定子绕组缠绕在模块化的定子铁心块的轭或中间的齿上。
本发明的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机具有如下有益效果：
1、分段转子铁心块嵌入在不导磁的转子套中，使得转子为圆柱形结构，转子高速运行时的风(油)阻力小。
2、每个模块化的定子铁心块可以单独绕线，绕线操作易于自动化，且能保证每个定子绕组的一致性，从而保障电机的性能。
3、定子绕组放置位置灵活，可缠绕在模块化的定子铁心块的轭或中间的齿上，当绕组缠绕在模块化的定子铁心块中间的齿上时，绕组不再突出在定子外径外，使得电机的径向尺寸较小。
4、模块化的定子铁心块呈E形，绕组产生的主磁通经过E形定子铁心的三个齿，穿过定子铁心块与转子铁心块间的气隙和转子铁心块，对转子产生作用力，故当电机的轴向长度较大时，本发明的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机出力较中国发明专利200910031056.2公开的“[”形模块化定子分段转子开关磁阻电机的出力要大。
5、省去了普通开关磁阻电机径向定子的轭部分，所以本发明的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机铁心材料用量少，且定子铁心块模块化，整个电机制造成本低。
6、相间磁路几乎完全独立，磁隔离能力强，容错性能好。
附图说明
图1是本发明的双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的磁力线示意图。
图2是本发明的三相6/4结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图3是本发明的四相8/6结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图4是本发明的三相12/8结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图5是本发明的单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的磁力线示意图。
图6是本发明的三相6/4结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图7是本发明的四相8/6结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图8是本发明的三相12/8结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图。
图1～图8中标号名称：1、模块化的定子铁心块；2、定子绕组；3、分段转子铁心块；4、不导磁的转子套。
具体实施方式
如图1所示为本发明的双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的磁力线示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。分段转子铁心块3嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。模块化的定子铁心块1呈E形，两个定子线包分别缠绕在每个模块化的定子铁心块的上轭和下轭上，串联或并联为一个定子绕组，各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块、定子铁心块与转子铁心块间中气隙及定子铁心块的中齿，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图2所示为本发明的三相6/4结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共六个，沿径向相间60°放置，四个转子铁心块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间90°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。两个定子线包分别缠绕在每个模块化的定子铁心块的上轭和下轭上，串联或并联为一个定子绕组，相对的两个模块化的定子铁心块上的两个定子绕组串联或并联为一相，共三相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块、定子铁心块与转子铁心块间中气隙及定子铁心块的中齿，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图3所示为本发明的四相8/6结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共八个，沿径向相间45°放置。六个转子铁心块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间60°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。两个定子线包分别缠绕在每个模块化的定子铁心块的上轭和下轭上，串联或并联为一个定子绕组，相对的两个模块化的定子铁心块上的两个定子绕组串联或并联为一相，共四相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块、定子铁心块与转子铁心块间中气隙及定子铁心块的中齿，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图4所示为本发明的三相12/8结构双线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共十二个，沿径向相间30°放置。八个转子铁心块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间45°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。两个定子线包分别缠绕在每个模块化的定子铁心块的上轭和下轭上，申联或并联为一个定子绕组，相间90°的四个模块化的定子铁心块上的四个定子绕组串联或并联或两并两串连接为一相，共三相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块、定子铁心块与转子铁心块间中气隙及定子铁心块的中齿，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图5所示为本发明的单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机磁力的线示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。分段转子铁心块3嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。模块化的定子铁心块1呈E形，每个模块化的定子铁心块中间的齿上分别缠绕一个定子线包组成一个定子绕组，各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的中齿、定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块及定子铁心块与转子铁心块间中气隙，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图6所示为本发明的三相6/4结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共六个，沿径向相间60°放置，四个转子铁心块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间90°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。每个模块化的定子铁心块中间的齿上分别缠绕一个定子线包组成一个定子绕组，相对的两个模块化的定子铁心块上的两个定子绕组串联或并联为一相，共三相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的中齿、定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块及定子铁心块与转子铁心块间中气隙，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图7所示为本发明的四相8/6结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阳电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共八个，沿径向相间45°放置，六个转子铁心齿块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间60°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。每个模块化的定子铁心块中间的齿上分别缠绕一个定子线包组成一个定子绕组，相对的两个模块化的定子铁心块上的两个定子绕组串联或并联为一相，共四相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的中齿、定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块及定子铁心块与转子铁心块间中气隙，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
如图8所示为本发明的三相12/8结构单线包E形模块化定子分段转子开关磁阻电机的径向截面示意图，包括模块化的定子铁心块1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4。模块化的定子铁心块1呈E形，由硅钢片叠压而成，共十二个，沿径向相间30°放置，八个转子铁心块也均由硅钢片叠压而成，分别沿径向相间45°嵌入在不导磁的转子套4中，组成圆柱形结构转子。每个模块化的定子铁心块中间的齿上分别缠绕一个定子线包组成一个定子绕组，相间90°的四个模块化的定子铁心块上的四个定子绕组串联或并联或两并两串连接为一相，共三相绕组。各相绕组通过外电路连接并在各相绕组的自感上升期通以电流，磁通依次经过定子铁心块的中齿、定子铁心块的上(下)轭、定子铁心块的上(下)齿、定子铁心块与转子铁心块间上(下)气隙、转子铁心块及定子铁心块与转子铁心块间中气隙，形成回路，对电机转子产生作用力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。
Claims (2)
1、一种E形模块化定子分段转子开关磁阻电机，包括模块化的定子铁心块(1)、定子绕组(2)、分段转子铁心块(3)和不导磁的转子套(4)，分段转子铁心块(3)嵌入在不导磁的转子套(4)中，组成圆柱形结构转子，其特征在于：所述模块化的定子铁心块(1)呈E形，定子绕组(2)缠绕在模块化的定子铁心块(1)的轭或中间的齿上。
2、根据权利要求1所述的E形模块化定子分段转子开关磁阻电机，其特征在于：所述定子绕组(2)由一个或两个定子线包组成。
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| CNA2009100277028A CN101557153A (zh) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | E形模块化定子分段转子开关磁阻电机 |
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| CNA2009100277028A Pending CN101557153A (zh) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | E形模块化定子分段转子开关磁阻电机 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101697431B (zh) * | 2009-10-21 | 2011-07-27 | 南京航空航天大学 | 多齿容错永磁磁通切换电机及其容错方法 |
| CN104009557A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-27 | 江苏大学 | 一种产生轴向力的短磁路开关磁阻电机 |
| CN106059122A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-10-26 | 樊尘 | 用于破壁设备的e型开关磁阻电机 |
-
2009
- 2009-05-19 CN CNA2009100277028A patent/CN101557153A/zh active Pending
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Legal Events
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