CN101702562A - 无交叠绕组分段转子开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无交叠绕组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，包括径向定子、定子绕组、分段转子铁心块和不导磁的转子套，分段转子上呈扇形的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，在6/4或8/6结构中相对的两个定子绕组串联或并联连接为一相绕组，在12/8结构中依次相间90度的四个定子绕组串联或并联或两串两并连接为一相绕组，定子绕组分别集中缠绕在径向定子的每个齿极上，相邻的两个定子绕组的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。本发明中的各相绕组在电机端部无交叠，使绕组端部小，绕组利用率高。

Description

无交叠绕组分段转子开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及一种无交叠绕组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

开关磁阻电机的结构简单、坚固、成本低、工作可靠、控制灵活、容错能力强，具有高温和高速适应性等优点。

但开关磁阻电机凹凸极结构的转子使得高速运行时的风阻大，油冷却条件下高速运行时的阻力更大，为了降低风(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。同时为了提高效率，减小铁心损耗，可以采用短磁路结构即磁通经过相邻定、转子齿极闭合，但一般需采用较多的相数或较多的定转子极数，使得电机和控制器的成本增加，且不适宜高速运行。

目前国际上研究的三相6/4结构和三相12/8结构的分段转子开关磁阻电机，由于采用全槽分布的定子绕组及非凹凸分段式转子组件结构，使得转子高速运行时的风阻大大减小，特有的短磁路结构使得铁心损耗大大减小。但是全槽分布的分段转子开关磁阻电机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，不仅使得转子结构复杂、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。

中国专利申请号为200910025738.2所提出的一种分段转子开关磁阻电机，其定子各绕组缠绕在径向定子相邻定子齿间的轭上，绕组端部小且无交叠、绕组利用率高，但其绕组缠绕在定子轭上，实际增大了电机的体积，且绕组需采用穿线方式绕制，绕线不易实现自动化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种绕组端部小且无交叠、绕组利用率高、结构简单的无交叠绕组分段转子开关磁阻电机。

本发明的无交叠绕组分段转子开关磁阻电机，该电机可为三相6/4、四相8/6或三相12/8结构，包括径向定子、定子绕组、分段转子铁心块和不导磁的转子套，分段转子上呈扇形的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，相对的两个定子绕组串联或并联连接为一相绕组，或依次相间90度的四个定子绕组串联或并联或两串两并连接为一相绕组，定子绕组分别集中缠绕在径向定子的每个齿极上，相邻的两个定子绕组的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。

本发明的分段转子开关磁阻电机定子绕组集中缠绕在径向定子的各个齿极上，绕组端部小且无交叠，绕组利用率高，结构简单，绕组绕线容易。

附图说明

图1是本发明的无交叠绕组三相6/4结构分段转子开关磁阻电机截面结构示意图。

图2是本发明的无交叠绕组三相6/4结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最小时的磁场力线分布图。

图3是本发明的无交叠绕组三相6/4结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最大时的磁场力线分布图。

图4是本发明的无交叠绕组三相6/4结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。

图5是本发明的无交叠绕组四相8/6结构分段转子开关磁阻电机的截面结构示意图。

图6是本发明的无交叠绕组四相8/6结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最小时的磁场力线分布图。

图7是本发明的无交叠绕组四相8/6结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最大时的磁场力线分布图。

图8是本发明的无交叠绕组四相8/6结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。

图9是本发明的无交叠绕组三相12/8结构分段转子开关磁阻电机的截面结构示意图。

图10是本发明的无交叠绕组三相12/8结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最小时的磁场力线分布图。

图11是本发明的无交叠绕组三相12/8结构分段转子开关磁阻电机定子齿上A相绕组自感最大时的磁场力线分布图。

图12是本发明的无交叠绕组三相12/8结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。

图1、图5、图9中：1、径向定子；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

本发明的无交叠绕组分段转子开关磁阻电机可为三相6/4、四相8/6或三相12/8结构，其工作原理相同，下面依次进行介绍。

如图1所示是本发明三相6/4结构分段转子开关磁阻电机的截面结构示意图，包括径向定子1、定子绕组2、分段转子铁心块3和不导磁的转子套4，径向定子1由硅钢片叠压而成，为六齿结构，四个呈扇形的转子铁心块3也均用硅钢片叠压而成，转子铁心块3嵌入在不导磁的转子套4中，径向定子1的六个齿极上均集中缠绕一个定子绕组2，相邻的定子绕组2的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。相对的定子绕组a1、a2，定子绕组b1、b2和定子绕组c1、c2分别串联或并联连接为A相、B相和C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，电机定子齿对转子产生吸力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。

如图5所示是本发明四相8/6结构分段转子开关磁阻电机的截面结构示意图，包括径向定子1、定子绕组2和分段转子铁心块3和不导磁的转子套4，径向定子1由硅钢片叠压而成，为八齿结构，六个呈扇形的转子铁心块3也均用硅钢片叠压而成，转子铁心块3嵌入在不导磁的转子套4中，径向定子1的八个齿极上均集中缠绕一个定子绕组2，相邻的定子绕组2的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。相对的定子绕组a1、a2，定子绕组b1、b2，定子绕组c1、c2和定子绕组d1、d2分别串联或并联连接为A相、B相、C相和D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，电机定子齿对转子产生吸力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。

如图9所示是本发明三相12/8结构分段转子开关磁阻电机的截面结构示意图，包括径向定子1、定子绕组2和分段转子铁心块3和不导磁的转子套4，径向定子1由硅钢片叠压而成，为十二齿结构，八个呈扇形的转子铁心块3也均用硅钢片叠压而成，转子铁心块3嵌入在不导磁的转子套4中，径向定子1的十二个齿极上均集中缠绕一个定子绕组2，相邻的定子绕组2的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。依次相间90度的定子绕组a1、a2、a3、a4，定子绕组b1、b2、b3、b4和定子绕组c1、c2、c3、c4分别串联或并联或两串两并连接为A相、B相和C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，电机定子齿对转子产生吸力，拖动电机转子运转，驱动负载运行。

当定子齿轴线与和它正对的转子铁心块轴线对齐时，定子齿上相应的定子绕组的自感最小，此时定义为转子零度角位置，6/4、8/6、12/8结构电机定子齿上A相绕组自感最小时的磁场力线分布图分别如图2、图6、图10所示；当定子齿轴线与相邻两转子齿块间不导磁的转子套轴线对齐时，定子齿上相应的定子绕组的自感最大，6/4、8/6、12/8结构电机定子齿上A相绕组自感最大时的磁场力线分布图分别如图3、图7、图11所示；图4所示是本发明的三相6/4结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。图8所示是本发明的四相8/6结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。图12所示是本发明的三相12/8结构分段转子开关磁阻电机各相绕组自感和电流极性示意图。

Claims (1)

1.一种无交叠绕组分段转子开关磁阻电机，该电机可为三相6/4、四相8/6或三相12/8结构，包括径向定子(1)、定子绕组(2)、分段转子铁心块(3)和不导磁的转子套(4)，分段转子上呈扇形的分段转子铁心块(3)嵌入在不导磁的转子套(4)中组成圆柱形结构转子，相对的两个定子绕组(2)串联或并联连接为一相绕组，或依次相间90度的四个定子绕组(2)串联或并联或两串两并连接为一相绕组，其特征在于：所述定子绕组(2)分别集中缠绕在径向定子(1)的每个齿极上，相邻的两个定子绕组(2)的绕线方向相反，形成N极-S极交替的极性分布。

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