CN106817002A - 一种开关磁阻电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机，包括：定子组件和转子组件；转子组件容纳在定子组件中心，围绕着定子组件的回转中心转动。定子组件包括定子铁芯磁轭、定子凸级、定子凸级绕组；转子组件包括转子凸级、转子本体、转子芯轴，转子凸级在转子本体的外周环面上均匀分布，且与转子本体为一个整体；转子本体的内孔与转子芯轴装配形成转子组件。转子本体的径向横断面从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征，转子凸级与转子本体外周环面层的材质为铁基软磁合金，本体内壁层的材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层。

Description

一种开关磁阻电机
技术领域
本发明涉及电磁驱动技术领域，具体涉及一种电磁电机。
背景技术
现有的开关磁阻电机内的转子和定子都采用硅钢片堆叠后制成；定子凸级上的线圈绕组加电之后，利用电磁互感作用产生力矩驱动硅钢片堆叠制成的转子转动。定子凸级线圈绕组加电后生成的电磁场在定子和转子的硅钢片中形成电磁涡流，磁损耗产生大量的热量，导致转子受热变形，影响转子运行时的动态精度、可靠性、使用寿命。质量轻、转动惯量小、强度高、刚度大、涡流、磁损耗小、热稳定性好的电机转子能够显著地改善开关磁阻电机的运行精度，提高开关磁阻电机的可靠性，延长使用寿命，降低故障率与维护保养成本。
发明内容
本发明的目的在于解决现有开关磁阻电机内的转子堆叠硅钢片结构的缺陷与不足(磁损耗大，发热严重，质量与转动惯量大、强度与刚度差，热稳定性不良)，改善与提高开关磁阻电机的运行精度与动态性能以及可靠性，并降低故障率与维护保养成本，延长电机的使用寿命。
本发明的技术路径是通过提供一种金属陶瓷复合结构的开关磁阻电机转子，来实现与达到本发明的目的-转子自身结构的强度高、刚性大、质量轻、转动惯量小、转动精度高，而且体电阻率高、涡流损耗小、热稳定性好。根据本发明的优选实施方式，本发明提供的开关磁阻电机包括：定子组件和转子组件。其中的定子组件包括定子铁芯磁轭、定子凸级、定子凸级绕组；转子组件包括转子凸级、转子本体、转子芯轴；转子凸级在转子本体外周环面上均匀分布，且与转子本体为一个整体；转子本体的内孔与转子芯轴装配形成转子组件。转子本体的径向横断面从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征，转子凸级与转子本体外周环面层的材质为铁基软磁合金，本体内壁层的材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层。
所述的转子组件内转子凸级与转子本体外周环面层的材质可以采用铁硅、铁硅铝、铁磷合金、铁钴等软磁合金。
所述的转子本体内壁层的材质可以是Al2O3/SiO2/SiN/SiC等陶瓷的复合物与混合相，陶瓷材质中可以包含16％-7％质量占比的金属Fe、Ni、Cr、Ti、Mg、Al。
所述的转子组件内转子轴可以采用合金钢或Al2O3/SiO2/SiN/SiC陶瓷材质制成。
附图说明
图1是依据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机径向横截面的示意图；
图2为图1中的开关磁阻电机的轴向剖视图；
图3是图1和图2中的开关磁阻电机内转子组件的立体图；
图4是图3中的开关磁阻电机内转子组件的轴向剖视图；
图5是图4中的开关磁阻电机内转子本体轴向横截面的局部放大图。
附图中标注说明：
1 定子组件，11 定子凸极，12 定子铁芯磁轭：13 定子凸级绕组；
2 转子组件，21 转子凸级，22 转子本体，23 转子芯轴，
24 转子本体外周环面层与内壁层之间的过渡连接层。
具体实施方式
以下结合附图1-附图5通过优选实施例对本发明的开关磁阻电机进行说明，附图1-附图5亦构成本发明申请的一部分；本发明的示意性实施例的说明的目的在于解释本发明，本发明的保护范围不受附图1-附图5中具体实施例结构形式的限制。
图1是依据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机径向横截面的示意图。本发明的开关磁阻电机包括：定子组件1和转子组件2；所述的转子组件2容纳在定子组件1的中心，并围绕着定子组件1的回转中心转动。定子组件1由定子铁芯磁轭12、定子凸级11、定子凸级绕组13组成。转子组件2由转子凸级21、转子本体22、转子芯轴23组成；转子凸级21在转子本体22的外周环面上均匀分布，且与转子本体22为一个整体；转子本体22的内孔与转子芯轴23装配形成转子组件2。
图2是图1中本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的轴向剖视图。定子组件1由定子铁芯磁轭12、定子凸级11、定子凸级绕组13组成；定子铁芯磁轭12上的每个定子凸级11上都有各自的定子凸级绕组13；当定子凸级上绕组13加电时，电磁互感作用产生的力矩驱动转子组件2转动。转子组件2包括转子凸级21、转子本体22、转子芯轴23。转子本体22在轴向横断面上从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征，转子凸级21与转子本体22外周环面层的材质为铁硅、铁硅铝、铁磷合金、铁钴铁基软磁合金，转子本体22的内壁层材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层24。高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷形成的转子本体22内壁层没有涡流与磁损耗，而且强度高，刚度大，质量低，转动惯量小，热稳定性好，能够显著地提高开关磁阻电机的运行精度，改善电机可靠性，延长电机的使用寿命，降低故障率与维护保养成本。
图3是是图1和图2中根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机内转子组件2的立体图。转子组件2由转子凸级21、转子本体22、转子芯轴23组成；转子凸级21在转子本体22的外周环面上均匀分布，并与转子本体22为一个整体；转子本体22的内孔与转子芯轴23装配形成转子组件2。
图4是图3中的开关磁阻电机内转子组件的轴向剖视图。转子本体22轴向横断面上从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征，转子凸级21与转子本体22外周环面层的材质为铁硅、铁硅铝、铁磷合金、铁钴铁基软磁合金；转子本体22的内壁层材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层24。转子本体22的高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷内壁层没有涡流与磁损耗，而且强度高，刚度大，质量低，转动惯量小，热稳定性好；形成的转子组件2能够显著地改善开关磁阻电机的运行精度，提高电机的可靠性，延长使用寿命，降低故障率与维护保养成本。
图5是图4中的开关磁阻电机内转子本体22轴向横截面的局部放大图。转子本体22在轴向横截面上从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征，转子凸级21与转子本体22外周环面层的材质为铁硅、铁硅铝、铁磷合金、铁钴铁基软磁合金，转子本体22的内壁层材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层24。转子本体22的高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷内壁层不仅强度高，刚度大，没有涡流与磁损耗；形成的转子组件2质量低，转动惯量小，热稳定性好，能够显著地提高开关磁阻电机的运行精度，改善电机的可靠性，延长使用寿命，降低故障率与维护保养成本。
以上通过优选实施例的结构示意图对发明的关键技术环节与要素进行了说明与阐述，并给出了本发明的具体实施方式，但本发明并非局限与此；凡是基于本发明的技术思想与精神对具体实施方式与实施例的技术细节进行修改、变更、增补、等效都应在本发明的权利保护要求范围内。

Claims (6)

1.一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括：
定子组件包括定子铁芯磁轭、定子凸级、定子凸级绕组；转子组件包括转子凸级、转子本体、转子芯轴，其中转子凸级在转子本体外周环面上均匀分布，并与转子本体为一个整体；转子本体的内孔与转子芯轴装配形成转子组件。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中所述的转子组件的转子凸级与转子本体是一个整体件；转子本体的径向横断面从外周环面到内孔壁面具有层叠状的结构特征。
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中所述的转子组件的转子凸级与转子本体外周环面层的材质为铁基软磁合金，本体内壁层的材质是高硬度高刚性Al2O3/SiO2陶瓷；外周环面层与内壁层之间是由铁基软磁合金与Al2O3/SiO2陶瓷混合相构成的过渡连接层。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机，其中所述的转子组件内转子凸级与转子本体外周环面层的材质为铁硅、铁磷合金、铁钴铁基软磁合金；本体内壁层的材质为Al2O3/SiO2/SiN/SiC等陶瓷的复合物与混合相。
5.根据权利要求3和4所述的开关磁阻电机，其中，所述的转子本体的内壁层陶瓷中可以包含16％-7％质量占比的金属Fe、Ni、Cr、Ti、Mg、Al。
6.根据权利要求3与4所述的开关磁阻电机，其中所述的转子组件的转子芯轴可以采用各种合金钢或陶瓷制成。
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