CN102497037A

CN102497037A - 一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机

Info

Publication number: CN102497037A
Application number: CN2011103813221A
Authority: CN
Inventors: 宋冬杰
Original assignee: Dongfeng Motor Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2011-11-26
Filing date: 2011-11-26
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2031-11-26
Also published as: CN102497037B

Abstract

一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，包括凸极机构的定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯、转子铁芯上分别设置有相互对应的定子段组与转子段组，定子段组、转子段组的数量均有至少两个，定子段组、转子段组分别包括多个相互对应的定子段与转子段，且在相邻转子段组之间存在一个转子组夹角、在相邻定子段组之间存在一个定子组夹角。本发明所述的电机转矩平稳，定、转子相电流较小，结构简单，使用安全可靠。

Description

一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及开关磁阻电动机领域，特别是一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电动机是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数w直到数百kw，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

目前的开关磁阻电动机通常为一段的,利用磁共能原理，通过相绕组根据转子不同位置顺序导通，从而产生磁阻转矩，其具有结构简单、可靠性高、起动转矩大起动电流低、效率高损耗小等优点。但是,其存在者转矩波动大这一显著缺陷，也有用两个或多个开关磁阻电动机串联使用，以改善转矩波动大的状况，但这种方法则存在这多电机协同结构及控制方法复杂的缺点。

中国专利授权公告号为CN101483370B，授权公告日为2010.12.08的发明专利提供了一种双定转子开关磁阻电机，包括均由硅钢片组成叠压成凸极结构的定子、转子，定子和转子铁芯均由两段构成，且定、转子铁芯的长和直径相同，定子齿上分别装两套集中电枢绕组，每套绕组相同相位的两个齿上电枢绕组串联或者并联成一相，两段定子错开360p/2Ns度电角度安装，p为定子磁极极对数，Ns为定子磁极数，两段转子错开360/2Nr度电角度安装，Nr为转子磁极数。该发明具有高启动转矩、低振动、低噪声的优点。但是此设计仅为两段式定、转子设计，存在输出转矩不平稳，每段定、转子相电流相对较大的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的输出转矩不平稳、定转子相电流较大的缺点，提供一种转矩平稳、结构简单的定转子分段式开关磁阻电机。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，包括凸极机构的定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯、转子铁芯上分别设置有相互对应的定子段组与转子段组，定子段组、转子段组的数量均有至少两个，定子段组、转子段组分别包括多个相互对应的定子段与转子段，且在相邻转子段组之间存在一个转子组夹角、在相邻定子段组之间存在一个定子组夹角；

所述转子铁芯上的转子段组包括第i个转子段组、第i-1个转子段组……第二个转子段组、第一个转子段组与中心转子段组，所述i为自然数；

所述第i个转子段组、第i-1个转子段组……第二个转子段组、第一个转子段组、中心转子段组在转子铁芯上的排列顺序依次为：第i个转子段组左部、第i-1个转子段组左部……第二个转子段组左部、第一个转子段组左部、中心转子段组、第一个转子段组右部、第二个转子段组右部……第i-1个转子段组右部、第i个转子段组右部，所述中心转子段组位于转子铁芯的正中间；

所述转子段组与对应的定子段组之间存在一个错开角，相邻的错开角之间存在一个角度差。

所述中心转子段组中的转子段包括左转子段与右转子段。

所述角度差的计算公式为π/[kAM(M-1)]，其中A为定子和转子的组数，M为相数，2kM/2k(M-1)为电机极数，A为≥2的自然数，M为≥2的自然数，k为≥1的自然数。

所述A＝2，i＝1，转子铁芯上的转子段组（21）包括第一个转子段组与中心转子段组，所述第一个转子段组、中心转子段组在转子铁芯上的排列顺序依次为：第一个转子段组左部、中心转子段组、第一个转子段组右部，所述角度差为π/[2kM(M-1)]度。

所述角度差为15度。

所述A＝3，i＝2，转子铁芯上的转子段组包括第一个转子段组、第二个转子段组与中心转子段组，所述第一个转子段组、第二个转子段组、中心转子段组在转子铁芯上的排列顺序依次为：第二个转子段组左部、第一个转子段组左部、中心转子段组、第一个转子段组右部、第二个转子段组右部，所述角度差为π/[3kM(M-1)]度。

所述角度差为10度。

所述A＝4，i＝3，转子铁芯上的转子段组包括第一个转子段组、第二个转子段组、第三个转子段组与中心转子段组，所述第一个转子段组、第二个转子段组、第三个转子段组、中心转子段组在转子铁芯上的排列顺序依次为：第三个转子段组左部、第二个转子段组左部、第一个转子段组左部、中心转子段组、第一个转子段组右部、第二个转子段组右部、第三个转子段组右部，所述角度差为π/[4kM(M-1)]度。

所述角度差为7.5度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过定、转子分段式分组串列的方式，使电机可以工作在相对转矩平稳的状态下。

2、本设计包含多组对应设置的定转子段组，要产生相同的输出电磁转矩Te，由于两段以上共同工作，所以每段所要输出的电磁转矩就小，根据公式Te=

Figure 2011103813221100002DEST_PATH_IMAGE002

i

Figure 2011103813221100002DEST_PATH_IMAGE006

，相应的电流就较小；也可以根据需要调整每段定转子的相工作电流，灵活调整输出电磁转矩。本设计使得每段定转子的相工作电流较小，也可以灵活的提供不同的输出转矩。

附图说明

图1是本发明定子结构示意图。

图2是本发明转子结构示意图。

图3是本发明具有多组转子段组的转子铁芯结构示意图。

图4是本发明的正面剖视图。

图5是本发明实施例2中转子铁芯的结构示意图。

图6是本发明实施例3中转子铁芯的结构示意图。

图中：定子铁芯1，转子铁芯2，中心转子段组3，错开角4，定子段组11，定子段12，定子组夹角13，转子段组21，转子段22，转子组夹角23，第一个转子段组211，第二个转子段组212，第三个转子段组213，第i-1个转子段组218,第i个转子段组219，左转子段31，右转子段32。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1—图6，一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，包括凸极机构的定子铁芯1和转子铁芯2，定子铁芯1、转子铁芯2上分别设置有相互对应的定子段组11与转子段组21，定子段组11、转子段组21的数量均有至少两个，定子段组11、转子段组21分别包括多个相互对应的定子段12与转子段22，且在相邻转子段组21之间存在一个转子组夹角23、在相邻定子段组11之间存在一个定子组夹角13；

所述转子铁芯2上的转子段组21包括第i个转子段组219、第i-1个转子段组218……第二个转子段组212、第一个转子段组211与中心转子段组3，所述i为自然数；

所述第i个转子段组219、第i-1个转子段组218……第二个转子段组212、第一个转子段组211、中心转子段组3在转子铁芯2上的排列顺序依次为：第i个转子段组219左部、第i-1个转子段组218左部……第二个转子段组212左部、第一个转子段组211左部、中心转子段组3、第一个转子段组211右部、第二个转子段组212右部……第i-1个转子段组218右部、第i个转子段组219右部，所述中心转子段组3位于转子铁芯2的正中间；

所述转子段组21与对应的定子段组11之间存在一个错开角4，相邻的错开角4之间存在一个角度差。

所述中心转子段组3中的转子段22包括左转子段31与右转子段32。

所述A＝2，i＝1，转子铁芯2上的转子段组21包括第一个转子段组211与中心转子段组3，所述第一个转子段组211、中心转子段组3在转子铁芯2上的排列顺序依次为：第一个转子段组211左部、中心转子段组3、第一个转子段组211右部，所述角度差为π/[2kM(M-1)]度。

所述角度差为15度。

所述A＝3，i＝2，转子铁芯2上的转子段组21包括第一个转子段组211、第二个转子段组212与中心转子段组3，所述第一个转子段组211、第二个转子段组212、中心转子段组3在转子铁芯2上的排列顺序依次为：第二个转子段组212左部、第一个转子段组211左部、中心转子段组3、第一个转子段组211右部、第二个转子段组212右部，所述角度差为π/[3kM(M-1)]度。

所述角度差为10度。

所述A＝4，i＝3，转子铁芯2上的转子段组21包括第一个转子段组211、第二个转子段组212、第三个转子段组213与中心转子段组3，所述第一个转子段组211、第二个转子段组212、第三个转子段组213、中心转子段组3在转子铁芯2上的排列顺序依次为：第三个转子段组213左部、第二个转子段组212左部、第一个转子段组211左部、中心转子段组3、第一个转子段组211右部、第二个转子段组212右部、第三个转子段组213右部，所述角度差为π/[4kM(M-1)]度。

所述角度差为7.5度。

实施例1：

参见附图2，该附图是三相6/4结构的三段两组式电机转子铁芯的结构示意图。如图所示，三段两组电机第一个转子段组211分成左右两部分围绕装在转子铁芯2正中间的中心转子段组3呈中心对称，此时中心转子段组3包含一个转子段22，按照角度差的计算公式π/[kAM(M-1)] (其中A为定子和转子的组数，M为相数，2kM/2k(M-1)为电机极数，A为≥2的整数，M为≥2的整数,k为≥1的整数)来计算定子铁芯1和转子铁芯2上面定子段12和转子段22的位置。此时A=2，M=3，k=1，每相邻两组对应设置的转子段组21和定子段组11之间错开角角度差为15度，按此角度差进行对称排布定转子即可。两个定子段组11交替通电，从而使电机工作在相对转矩平稳的状态下，可以两组同时通电以提供更大的输出转矩,也可以各组单独通电以提供较小的输出转矩。

实施例2：

参见附图5，该附图是三相6/4结构的六段三组式电机转子铁芯的结构示意图。如图所示，第一个转子段组211、第二个转子段组212均分成左右两部分围绕装在定子转芯2正中间的中心转子段组3呈中心对称，此时中心转子段组3包含左转子段31和右转子段32，按照角度差的计算公式π/[kAM(M-1)]来计算定子铁芯1和转子铁芯2上面定子段12和转子段22的位置。此时A=3，M=3，k=1，每相邻两组对应设置的转子段组21和定子段组11之间错开角角度差为10度，按此角度差进行对称排布定转子即可。

实施例3：

参见附图6，该附图是三相6/4结构的七段四组式电机转子铁芯的结构示意图。如图所示，第一个转子段组211、第二个转子段组212、第三个转子段组213，均分成左右两部分围绕装在转子铁芯2正中间的中心转子段组3呈中心对称，此时中心转子段组3包含一个转子段22，按照角度差的计算公式π/[kAM(M-1)]来计算定子铁芯1和转子铁芯2上面定子段12和转子段22的位置。此时A=4，M=3，k=1，每相邻两组对应设置的转子段组21和定子段组11之间错开角角度差Y=7.5度，按此角度差进行对称排布定转子即可。本发明所述的电机转矩平稳，定、转子相电流较小，结构简单，使用安全可靠。

Claims

1.一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，包括凸极机构的定子铁芯（1）和转子铁芯（2），定子铁芯（1）、转子铁芯（2）上分别设置有相互对应的定子段组（11）与转子段组（21），定子段组（11）、转子段组（21）的数量均有至少两个，定子段组（11）、转子段组（21）分别包括多个相互对应的定子段（12）与转子段（22），且在相邻转子段组（21）之间存在一个转子组夹角（23）、在相邻定子段组（11）之间存在一个定子组夹角（13），其特征在于：

所述转子铁芯（2）上的转子段组（21）包括第i个转子段组（219）、第i-1个转子段组（218）……第二个转子段组（212）、第一个转子段组（211）与中心转子段组（3），所述i为自然数；

所述第i个转子段组（219）、第i-1个转子段组（218）……第二个转子段组（212）、第一个转子段组（211）、中心转子段组（3）在转子铁芯（2）上的排列顺序依次为：第i个转子段组（219）左部、第i-1个转子段组（218）左部……第二个转子段组（212）左部、第一个转子段组（211）左部、中心转子段组（3）、第一个转子段组（211）右部、第二个转子段组（212）右部……第i-1个转子段组（218）右部、第i个转子段组（219）右部，所述中心转子段组（3）位于转子铁芯（2）的正中间；

所述转子段组（21）与对应的定子段组（11）之间存在一个错开角（4），相邻的错开角（4）之间存在一个角度差。

2.根据权利要求1所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述中心转子段组（3）中的转子段（22）包括左转子段（31）与右转子段（32）。

3.根据权利要求1或2所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述角度差的计算公式为π/[kAM(M-1)]，其中A为定子和转子的组数，M为相数，2kM/2k(M-1)为电机极数，A为≥2的自然数，M为≥2的自然数，k为≥1的自然数。

4.根据权利要求3所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述A＝2，i＝1，转子铁芯（2）上的转子段组（21）包括第一个转子段组（211）与中心转子段组（3），所述第一个转子段组（211）、中心转子段组（3）在转子铁芯（2）上的排列顺序依次为：第一个转子段组（211）左部、中心转子段组（3）、第一个转子段组（211）右部，所述角度差为π/[2kM(M-1)]度。

5.根据权利要求4所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述角度差为15度。

6.根据权利要求3所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述A＝3，i＝2，转子铁芯（2）上的转子段组（21）包括第一个转子段组（211）、第二个转子段组（212）与中心转子段组（3），所述第一个转子段组（211）、第二个转子段组（212）、中心转子段组（3）在转子铁芯（2）上的排列顺序依次为：第二个转子段组（212）左部、第一个转子段组（211）左部、中心转子段组（3）、第一个转子段组（211）右部、第二个转子段组（212）右部，所述角度差为π/[3kM(M-1)]度。

7.根据权利要求6所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述角度差为10度。

8.根据权利要求3所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述A＝4，i＝3，转子铁芯（2）上的转子段组（21）包括第一个转子段组（211）、第二个转子段组（212）、第三个转子段组（213）与中心转子段组（3），所述第一个转子段组（211）、第二个转子段组（212）、第三个转子段组（213）、中心转子段组（3）在转子铁芯（2）上的排列顺序依次为：第三个转子段组（213）左部、第二个转子段组（212）左部、第一个转子段组（211）左部、中心转子段组（3）、第一个转子段组（211）右部、第二个转子段组（212）右部、第三个转子段组（213）右部，所述角度差为π/[4kM(M-1)]度。

9.根据权利要求8所述的一种定转子分段式分组串列的开关磁阻电机，其特征在于：所述角度差为7.5度。