CN103545946A - 单相三齿结构磁阻电机 - Google Patents

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CN103545946A CN201310572490.8A CN201310572490A CN103545946A CN 103545946 A CN103545946 A CN 103545946A CN 201310572490 A CN201310572490 A CN 201310572490A CN 103545946 A CN103545946 A CN 103545946A
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吴红星
杨旭强
候云鹏
孙青杰
马晓光
刘华春
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Abstract

单相三齿结构磁阻电机，涉及电机领域。解决了现有磁阻电机由于在一个机械角度周期内，电感的变化率为一次，导致电机输出转矩波动大的问题。定子铁心的内侧设有第一定子铁心齿、第二定子铁心齿和第三定子铁心齿，第一定子绕组缠绕在第一定子铁心齿上，第二定子绕组缠绕在第二定子铁心齿上，第三定子绕组缠绕在第三定子铁心齿上，转子铁心套在电机输出轴的外侧，转子铁心的外侧对称设有第一转子铁心齿和第二转子铁心齿，第一转子铁心齿和第二转子铁心齿的转动轨迹为圆形，该圆形轨迹与三个定子铁心齿的弧面所在的圆周之间存在等间距的气隙。本发明适用于降低电机输出转矩波动。

Description

单相三齿结构磁阻电机
技术领域
本发明涉及电机领域。
背景技术
已有的单相开关磁阻电机如图1所示，电机的定、转子均为凸极结构，且定转子铁心齿数相等，定子铁心各齿的极弧相等。通过对定子励磁绕组依次通电，定子极与转子极相互作用产生转矩。由于转子上既没有绕组，也没有永磁体，因此电机的结构简单、运行可靠。但是，由于单相开关磁阻电机定子铁心的两齿结构，电机在一个电角度周期（机械角度180度）内，电感的变化率为一次，使得单相开关磁阻电机输出转矩波动大的缺点。
发明内容
本发明为了解决现有磁阻电机由于在一个机械角度周期内，电感的变化率为一次，导致电机输出转矩波动大的问题，提出了单相三齿结构磁阻电机。
单相三齿结构磁阻电机包括定子铁心、转子铁心、电机输出轴、第一定子绕组、第二定子绕组、第三定子绕组、第一定子铁心齿、第二定子铁心齿、第三定子铁心齿、第一转子铁心齿和第二转子铁心齿，
定子铁心的内侧设有第一定子铁心齿、第二定子铁心齿和第三定子铁心齿，第一定子绕组缠绕在第一定子铁心齿上，第二定子绕组缠绕在第二定子铁心齿上，第三定子绕组缠绕在第三定子铁心齿上，转子铁心套在电机输出轴的外侧，转子铁心的外侧对称设有第一转子铁心齿和第二转子铁心齿，第一转子铁心齿和第二转子铁心齿的转动轨迹为圆形，该圆形轨迹与三个定子铁心齿的弧面所在的圆周之间存在等间距的气隙。
有益效果：本发明所述单相三齿结构磁阻电机通过在定子铁心内侧设置三个定子铁心齿，同时对定子铁心齿和定子铁心绕组进行限定，使转子在一个机械角度周期内，绕组电感的变化率为两次，从而使电机输出转矩波动降低了10%以上。
附图说明
图1为传统的单相开关磁阻电机的结构示意图；
图2为本发明所述的单相三齿结构磁阻电机的结构示意图；
图3为单相三齿结构开关磁阻电机绕组电流及磁力线方向示意图；
图4为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的电机转子的机械角度为0°时的磁力线分布示意图；
图5为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的电机转子的机械角度为38°时的磁力线分布示意图；
图6为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的电机转子的机械角度为90°时的磁力线分布示意图；
图7为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的电机转子的机械角度为142°时的磁力线分布示意图；
图8为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的定子铁心绕组的电感特性曲线图；
图9为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的电机矩角特性曲线图；
图10为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的输出转矩为正转矩时的电感值和电流值的曲线图；
图11为本发明所述单相三齿结构磁阻电机的输出转矩为正转矩时的转矩曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的单相三齿结构磁阻电机包括定子铁心1、转子铁心2、电机输出轴4、第一定子绕组5、第二定子绕组6、第三定子绕组7、第一定子铁心齿8、第二定子铁心齿9、第三定子铁心齿10、第一转子铁心齿11和第二转子铁心齿12，
定子铁心1的内侧设有第一定子铁心齿8、第二定子铁心齿9和第三定子铁心齿10，第一定子绕组5缠绕在第一定子铁心齿8上，第二定子绕组6缠绕在第二定子铁心齿9上，第三定子绕组7缠绕在第三定子铁心齿10上，转子铁心2套在电机输出轴4的外侧，转子铁心2的外侧对称设有第一转子铁心齿11和第二转子铁心齿12，第一转子铁心齿11和第二转子铁心齿12的转动轨迹为圆形，该圆形轨迹与三个定子铁心齿的弧面所在的圆周之间存在等间距的气隙3。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，所述第一定子铁心齿8、第二定子铁心齿9和第三定子铁心齿10中每两个相邻的定子铁心齿的中心轴线的夹角为120°。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一定子铁心齿8的宽度与第二定子铁心齿9的宽度相等，第三定子铁心齿10的宽度为第一定子铁心齿8的宽度的一倍。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一定子铁心齿8的极弧系数与第二定子铁心齿9的极弧系数相同，第三定子铁心齿10的极弧系数为第一定子铁心齿8的极弧系数的一倍，第三定子铁心齿10的极弧大于或等于120°。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一转子铁心齿11的宽度与第二转子铁心齿12的宽度相等，第一转子铁心齿11的极弧系数与第二转子铁心齿12的极弧系数相同，第一转子铁心齿11的极弧大于或等于90°。
具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一定子绕组5、第二定子绕组6和第三定子绕组7均采用串联连接方式。
具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式六所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一定子绕组5的匝数、第二定子绕组6的匝数和第三定子绕组7的匝数相同。
具体实施方式八、结合图3说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式七所述的单相三齿结构磁阻电机的区别在于，第一定子绕组5的励磁方向与第二定子绕组6的励磁方向相同，第三定子绕组7的励磁方向与第一定子绕组5的励磁方向相反。
本发明所述单相三齿结构磁阻电机的定子铁心齿的个数为3个，电机转子旋转一周，定子铁心绕组的电感变化次数为四次，即在转子旋转一个机械角度周期（180°），定子铁心绕组的电感变化率为两次，如图8所示即为一个机械角度周期内定子铁心绕组的电感特性曲线图，当电感变化为0时，电机的输出转矩也为0，当电感变化为上升变化时，施加励磁电流，电机转子输出正转矩；当电感变化为下降变化时，施加励磁电流，电机转子输出负转矩，在一个机械角度周期内，当转子的转动角度分别为0°、38°、90°和142°时，电机输出转矩为0，转子转动角度位于上述四个角度时，电机内部磁力线分布示意图如图4、图5、图6和图7所示。
如图9和图10所示，欲使电机输出转矩为正转矩，可以在定子铁心绕组电感上升区域施加励磁电流，电机转子逆时针转动，因此，定子铁心绕组电感位于上升区域时，转子的转动角度应为1°-38°或90°-142°；欲使电机输出转矩为负转矩，可以再定子铁心绕组电感下降区域施加励磁电流，电机转子顺时针转动，因此，定子铁心绕组电感位于下降区域时，转子的转动角度应为38°-90°和142°-180°，图10中，A曲线表示电机输出转矩为正转矩时，定子铁心绕组的电感值曲线，B曲线表示电机输出转矩为正转矩时，励磁电流的施加曲线图。如图11所示，当电机输出转矩为0时，电机转子依靠转子自身惯性继续进行转动。

Claims (8)

1.单相三齿结构磁阻电机，它包括定子铁心（1）、转子铁心（2）和电机输出轴（4），其特征在于，它还包括第一定子绕组（5）、第二定子绕组（6）、第三定子绕组（7）、第一定子铁心齿（8）、第二定子铁心齿（9）、第三定子铁心齿（10）、第一转子铁心齿（11）和第二转子铁心齿（12），
定子铁心（1）的内侧设有第一定子铁心齿（8）、第二定子铁心齿（9）和第三定子铁心齿（10），第一定子绕组（5）缠绕在第一定子铁心齿（8）上，第二定子绕组（6）缠绕在第二定子铁心齿（9）上，第三定子绕组（7）缠绕在第三定子铁心齿（10）上，转子铁心（2）套在电机输出轴（4）的外侧，转子铁心（2）的外侧对称设有第一转子铁心齿（11）和第二转子铁心齿（12），第一转子铁心齿（11）和第二转子铁心齿（12）的转动轨迹为圆形，该圆形轨迹与三个定子铁心齿的弧面所在的圆周之间存在等间距的气隙（3）。
2.根据权利要求1所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，所述第一定子铁心齿（8）、第二定子铁心齿（9）和第三定子铁心齿（10）中每两个相邻的定子铁心齿的中心轴线的夹角为120°。
3.根据权利要求2所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一定子铁心齿（8）的宽度与第二定子铁心齿（9）的宽度相等，第三定子铁心齿（10）的宽度为第一定子铁心齿（8）的宽度的一倍。
4.根据权利要求3所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一定子铁心齿（8）的极弧系数与第二定子铁心齿（9）的极弧系数相同，第三定子铁心齿（10）的极弧系数为第一定子铁心齿（8）的极弧系数的一倍，第三定子铁心齿（10）的极弧大于或等于120°。
5.根据权利要求1所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一转子铁心齿（11）的宽度与第二转子铁心齿（12）的宽度相等，第一转子铁心齿（11）的极弧系数与第二转子铁心齿（12）的极弧系数相同，第一转子铁心齿（11）的极弧大于或等于90°。
6.根据权利要求1所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一定子绕组（5）、第二定子绕组（6）和第三定子绕组（7）均采用串联连接方式。
7.根据权利要求6所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一定子绕组（5）的匝数、第二定子绕组（6）的匝数和第三定子绕组（7）的匝数相同。
8.根据权利要求7所述的单相三齿结构磁阻电机，其特征在于，第一定子绕组（5）的励磁方向与第二定子绕组（6）的励磁方向相同，第三定子绕组（7）的励磁方向与第一定子绕组（5）的励磁方向相反。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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