CN105846562A - 一种新型的开关磁阻电机 - Google Patents

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丁树业
刘建峰
李忠雨
关天宇
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Abstract

本发明提供了一种新型的开关磁阻电机，主要由同轴排布的转轴、转子铁心及定子铁心构成，其技术要点是：所述定子铁心由制成一体的定子极和圆筒状的定子轭构成，若干定子极沿周向等间距分布在定子轭的内表面上，所述转子铁心由制成一体的转子极和筒状的转子轭构成，若干转子极沿周向等间距分布在转子轭的外表面上，所述转轴贯穿转子轭，所述定子铁心上相邻转子极之间所形成的空隙内设有定子绕组。本发明受风扇的启发，在现有的开关磁阻电机基础上修改转子冲片的形状，以使其作为开关磁阻电机内部的自力性风扇，其具有良好的通风性能，转子极具有三种形式结构，可适用于不同需求的应用场合，可起到或减少振动、或降低噪声、或降低温升的效果。

Description

一种新型的开关磁阻电机
技术领域：
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种新型的开关磁阻电机。
背景技术：
开关磁阻电机(Switched Reluctance Drive)因其可以实现无级调速，调速范围宽且广，并且其结构简单，转子上不需要永磁体和绕组等优点，现已广泛地应用于人们生产、生活的各个领域。
开关磁阻电机也有部分缺点，其振动，噪声和温升一直是困扰人们的难题，具体表现在其定子极与转子极气隙散热效果欠佳，导致其无法适用于高温环境，电机的稳定运行受到威胁，使得电机的安全性受到考验，最终使其使用范围受到限制。
传统的开关磁阻电机的定子极上绕有分好相的集中绕组，开关磁阻电机的定子极和转子极的极数不等，有三相12/8极结构、四相8/6极结构、三相6/2极结构、三相6/4极结构和三相6/8极结构等等。开关磁阻电机的运行遵循着磁阻最小原理，这就使得定子极和转子极间产生较大的脉动、噪声及温升，这些是开关磁阻电机行业亟需解决的问题。
发明内容：
本发明为克服现有技术的不足，提供了一种新型的开关磁阻电机，其具有良好的通风性能，转子极具有三种形式结构，可适用于不同需求的应用场合，针对不同需求的应用场合可起到或减少振动、或降低噪声、或降低温升的效果。
本发明的新型的开关磁阻电机，主要由同轴排布的转轴、转子铁心及定子铁心构成，为实现上述目的所采用的技术方案在于：所述定子铁心由制成一体的定子极和圆筒状的定子轭构成，若干定子极沿周向等间距分布在定子轭的内表面上，所述转子铁心由制成一体的转子极和筒状的转子轭构成，若干转子极沿周向等间距分布在转子轭的外表面上，所述转轴贯穿转子轭，所述定子铁心上相邻转子极之间所形成的空隙内设有定子绕组。
进一步地，每个相邻转子极之间所形成的空隙内设有两个定子绕组，两个定子绕组的截面呈倒八字形，可提高绕组的散热效果，有利于降低温升。
进一步地，定子极与定子轭由硅钢片叠压而成，具有较长的使用寿命。
进一步地，所述转子极的两侧边向一侧弯曲呈弧形。如此设置，振动、噪声无太大变化，温升能得到良好地改善。
进一步地，所述转子极的两侧边向外突出呈弧形，且两侧边相对于转子极的中心对称设置，弧形的两侧边使转子极整体呈梯形。如此设置，电机振动、噪声得到明显地改善，并且该方案下损耗也有所减少。
进一步地，所述转子极的两侧边向一侧平行倾斜，如此设置电机的振动、噪声、温升得到明显地改善。
进一步地，所述转子极侧边的弧形切线与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。此角度范围内所形成的转子极利于通风散热。
进一步地，所述转子极的侧边与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。此角度范围内所形成的转子极利于通风散热。
进一步地，所述定子绕组的轴向长度长于定子极的轴向长度，使定子绕组直线段部分完全处于相邻定子极所围成的空间内，提高了定子绕组的切割性能。
进一步地，所述定子绕组为铜导线，其使用寿命长，切割性能好。
本发明的有益效果是：图1中，当转子极的侧边为曲线时，转子随转轴转动，转子极就类似于一个自力性风扇，搅动气隙空气，制造旋转空气域，使电机的通风散热能力加强，该方案下振动、噪声无太大变化，温升能得到良好地改善；如图4，当转子极的侧边向一侧倾斜时，无论转子是顺时针还是逆时针运转，其振动、噪声、温升均可得到明显地改善；如图3，当转子极大致呈梯形时，其振动和噪声得到了明显地改善，并且由于流线形方案将定子极的侧边与顶边的夹角变为圆角，改善了定子极的侧边与顶边的夹角较尖锐的形状，降低了损耗。
附图说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为实施例一中转子铁心的示意图；
图3为实施例二中转子铁心的示意图；
图4为实施例三中转子铁心的示意图。
具体实施方式：
经试验研究开关磁阻电机气隙处温升较大，合理解决该处的通风散热问题对电机的安全运行无疑拥有重要意义。出于改善温升的目的，本发明受风扇启发，修改转子极形状，以达到自立性风扇的作用。在后期仿真研究中，新结构在振动、噪声、温升等三方面有不同的表现，所以基于不同的应用场合可以在这三个性能指标间权衡。
实施例一
参照图1和图2，本实施例中的新型的开关磁阻电机，主要由同轴排布的转轴6、转子铁心及定子铁心构成，中间其余部分为气隙，所述定子铁心由制成一体的定子极2和圆筒状的定子轭1构成，定子极2与定子轭1由硅钢片叠压而成，若干定子极2沿周向等间距分布在定子轭1的内表面上，所述转子铁心由制成一体的转子极4和筒状的转子轭5构成，若干转子极4沿周向等间距分布在转子轭5的外表面上，所述转轴6是导磁的，其贯穿转子轭5，所述定子铁心上相邻转子极2之间所形成的空隙内设有定子绕组3，所述定子绕组3为铜导线，其以散下线的方式缠绕在定子极2上，而转子极4上没有设永磁体和绕组。每个相邻定子极2之间所形成的空隙内设有两个定子绕组3，两个定子绕组3的截面呈倒八字形。所述转子极4的两侧边L1、L2向一侧弯曲呈弧形，且转子极4侧边的弧形切线与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。如此设置，振动、噪声无太大变化，温升能得到良好地改善。所以当电机在较高的环境温度中运行时，或者电机周围的器件对温升较为敏感时，采用此结构。
实施例二
参照图3，本实施例与实施例一不同的是，所述转子极4的两侧边向外突出呈弧形，且两侧边相对于转子极4的中心对称设置，弧形的两侧边L1、L2使转子极4整体呈梯形，且转子极4侧边的弧形切线与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。如此设置，电机振动、噪声得到明显地改善，并且该方案下损耗也有所减少。由于损耗减少，导致效率提升，热密降低，温升下降，所以该结构同样适用于实施例一中的场合，并且损耗减少，功率密度增加，有助于其携带更高的电磁负荷，适用于飞机和舰船等场合。
实施例三
参照图4，本实施例与实施例一不同的是，所述转子极4的两侧边L1、L2为向一侧平行倾斜的两条直线，且转子极4的侧边与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。如此设置电机的振动、噪声、温升均可得到明显地改善。基于该结构对震动和噪声和温升等方面的均衡表现，使其可以应用于更精细，更复杂，且要求更为严格的场合，例如军工，航天及船舶。

Claims (10)

1.一种新型的开关磁阻电机，主要由同轴排布的转轴(6)、转子铁心及定子铁心构成，其特征在于：所述定子铁心由制成一体的定子极(2)和圆筒状的定子轭(1)构成，若干定子极(2)沿周向等间距分布在定子轭(1)的内表面上，所述转子铁心由制成一体的转子极(4)和筒状的转子轭(5)构成，若干转子极(4)沿周向等间距分布在转子轭(5)的外表面上，所述转轴(6)贯穿转子轭(5)，所述定子铁心上相邻转子极(2)之间所形成的空隙内设有定子绕组(3)。
2.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：每个相邻转子极(2)之间所形成的空隙内设有两个定子绕组(3)，两个定子绕组(3)的截面呈倒八字形。
3.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：定子极(2)与定子轭(1)由硅钢片叠压而成。
4.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述转子极(4)的两侧边向一侧弯曲呈弧形。
5.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述转子极(4)的两侧边向外突出呈弧形，且两侧边相对于转子极(4)的中心对称设置，弧形的两侧边使转子极整体呈梯形。
6.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述转子极(4)的两侧边向一侧平行倾斜。
7.如权利要求4或5所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述转子极(4)侧边的弧形切线与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。
8.如权利要求6所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述转子极(4)的侧边与同一侧边的上、下两点的垂直连线之间的夹角为偏角θ，所述偏角θ为0°～45°。
9.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述定子绕组(3)的轴向长度长于定子极(2)的轴向长度。
10.如权利要求1所述的一种新型的开关磁阻电机，其特征在于：所述定子绕组(3)为铜导线。
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