CN106385150A - 一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，包括定子、转子、绕组和电机轴，所述转子中心与电机轴固定为一体，其特征在于：所述定子的数量为两块，分别为E型结构，极数为3，两定子对称分布于转子外周且定子的弧心与转子的中心重合，所述转子为不均匀凸极结构，极数为5，所述转子极外径不一致，所述绕组缠绕在定子轭上。其结构简单、设计合理、便于安装和实施，使用可靠，降低了转矩脉动且消除了转矩为零的区域，使其能自起动，并增大电机的输出转矩，降低了损耗、提高了输出效率。
Description
技术领域
本发明属于磁阻电机技术领域，特别涉及一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机。
背景技术
如今，空调被广泛应用在家庭及其它办公环境中，仅2015年，在中国就生产了一亿台空调供各大企业和家庭使用。开关磁阻电机是一种双凸极，单励磁结构的电机，结构简单，容错性能好，可以在高温、高速的条件下运行。鉴于开关磁阻电机的诸多优势，开关磁阻电机在空调设备中具有广泛的应用前景。通过智能控制和优化电机的结构尺寸可以有效的降低电机的转矩脉动，除此之外，更要提高电机的效率。与其它电机一样，开关磁阻电机也遵守机电能量守恒定律，电机的磁路系统对电机的能量转化发挥着重大的作用。应用好的磁性材料和降低磁通路径有利于减少电机的能量损耗。
传统的两相4/2结构的开关磁阻电机，其转矩脉动大，噪声大，而且存在“死区”---转矩为零的区域，致使其不能自起动。而且电机磁通路径较长，在电机转动换相期间定子会发生磁通逆转，致使电机的输出转矩降低、铁耗增加以及效率降低等等。传统分块转子开关磁阻电机，其绕组采用分布绕组，导致电机绕组端部增长，铜耗增大。因此，在电机结构的设计过程中，如何降低转矩脉动且消除转矩为零的区域，使其能自起动，并增大电机的输出转矩，降低损耗、提高输出效率成为电机设计的较大障碍。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种解决上述问题的新定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其结构简单、设计合理、便于安装和实施，使用可靠。
本发明的技术方案是：
一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，包括定子、转子、绕组和电机轴，所述转子中心与电机轴固定为一体，其特征在于：所述定子的数量为两块，分别为E型结构，极数为3，两定子对称分布于转子外周且定子的弧心与转子的中心重合，所述转子为不均匀凸极结构，极数为5，所述转子极外径不一致，所述绕组缠绕在定子轭上。
上述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，所述定子的中间定子极比两端定子极宽，且两端定子极宽度为转子极宽度的二分之一。
上述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，所述定子的两个相邻的定子极之间的夹角为72°，与一个转子极距相等。
上述的新型定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，所述转子的每个转子极的外周面由均匀气隙面、不均匀气隙面及两者之间的过渡面组成，所述不均匀气隙面的直径小于均匀气隙面的直径。
上述的新型定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，所述转子的每个转子极的圆心角为45°，均匀气隙面所对应的圆心角为20°，不均匀气隙面所对应的圆心角为22°。
上述的新型定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，每块定子的定子轭上缠绕有一相绕组。
本发明的有益效果是：
1、两定子间无铁心连接，使定子之间电磁隔离，电机的转子在任何位置下，电机的磁通路径都是最短的，相比于长磁通路径，短磁通路径的电机更易于降低磁动势。
2、在电机转动换相期间定子不会发生磁通逆转，降低了铁心损耗。
3、绕组缠绕在定子轭上，而不是缠绕在定子极上，增加了绕组的匝数，提高了电机的输出转矩。
4、转子为不均匀凸极结构，电机的转子外径不一致，使电机的气隙不均匀，电机在转动过程中消除了零转矩区域，没有“死区”,电机能自起动。在相同的电流输入条件下，传统电机在一个转子极距下，平均输出转矩为0.18Nm，而样机的平均输出转矩为0.2Nm,平均输出转矩提高了11.11%，而且样机的转矩脉动和噪声更小，效率更高。
5、在相同的电流输入条件下，提高了样机的平均输出转矩，降低了转矩脉动和噪声，降低了铁心损耗，提高了效率。
6、所用的定子铁心质量更小，与传统4/2开关磁阻电机相比较，铁心质量降低了20%，提高了铁心的利用率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的转子的结构示意图；
图3为本发明的A相绕组磁通路径示意图；
图4为本发明的开关磁阻电机与传统开关磁阻电机的输出转矩对比示意图；
图中：1.定子、1-1.中间定子极、1-2.端部定子极、2.转子、3.绕组、4.定子轭、5电机轴。
具体实施方式
下面结合附图1～4和具体实施方式对本发明作详细说明， 以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。
该定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，包括定子1、转子2、绕组3和电机轴5，所述转子2中心与电机轴5固定为一体，所述定子1的数量为两块，分别为E型结构，极数为3，两定子1对称分布于转子2外周且定子1的弧心与转子2的中心重合，所述转子2为不均匀凸极结构，极数为5，所述转子极外径不一致，所述转子的每个转子极的外周面由均匀气隙面、不均匀气隙面及两者之间的过渡面组成，所述不均匀气隙面的直径小于均匀气隙面的直径。所述转子的每个转子极的圆心角为45°，均匀气隙面所对应的圆心角为20°，不均匀气隙面所对应的圆心角为22°。所述定子1的中间定子极1-1比两端定子极1-2宽，且两端定子极1-2宽度为转子极宽度的二分之一。所述定子1的两个相邻的定子极之间的夹角为72°，与一个转子极距相等。每块定子1的定子轭4上缠绕有一相绕组3。
本实施例中，最终将定子分块E型6/5结构开关磁阻电机应用于汽车空调压缩机装置，用户也可根据需要将该开关磁阻电机应用于其他装置，具体设置如表1所示。
表1本实施例样机的设计参数
| 参数 | 样机 |
| 输出功率（W） | 420 |
| 额定转矩(Nm) | 0.2 |
| 额定转速(rpm) | 20000 |
| 定子极数 | 6 |
| 转子极数 | 5 |
| 气隙(mm) | 0.3 |
| 转子外径(mm) | 84 |
| 转子轭外径(mm) | 55 |
| 轴径(mm) | 5 |
| 转子铁心长(mm) | 30 |
| 定子极弧度（°） | 22/32 |
| 转子极弧度（°） | 22/20 |
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，包括定子、转子、绕组和电机轴，所述转子中心与电机轴固定为一体，其特征在于：所述定子的数量为两块，分别为E型结构，极数为3，两定子对称分布于转子外周且定子的弧心与转子的中心重合，所述转子为不均匀凸极结构，极数为5，所述转子极外径不一致，所述绕组缠绕在定子轭上。
2.根据权利要求1所述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其特征在于：所述定子的中间定子极比两端定子极宽，且两端定子极宽度为转子极宽度的二分之一。
3.根据权利要求1所述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其特征在于：所述定子的两个相邻的定子极之间的夹角为72°，与一个转子极距相等。
4.根据权利要求1所述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其特征在于：所述转子的每个转子极的外周面由均匀气隙面、不均匀气隙面及两者之间的过渡面组成，所述不均匀气隙面的直径小于均匀气隙面的直径。
5.根据权利要求4所述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其特征在于：所述转子的每个转子极的圆心角为45°，均匀气隙面所对应的圆心角为20°，不均匀气隙面所对应的圆心角为22°。
6.根据权利要求1所述的定子分块两相6/5结构开关磁阻电机，其特征在于：每块定子的定子轭上缠绕有一相绕组。
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