CN109038994A - 一种两相开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种两相开关磁阻电机。所述电机定子齿数为8，转子齿数为10，相数为2；定子具有两种定子齿形，宽齿和窄齿，且宽、窄齿交替布置；四个窄齿相差90°，四个宽齿也相差90°；与一个宽齿相邻的两个窄齿，距离该宽齿的间距不相等，两个较近的宽齿与窄齿间距角等于36°加上宽、窄齿极弧角之差的二分之一；每个定子齿上均绕有1个线圈，两个相差180°的窄齿上线圈和两个相差180°的宽齿上线圈，连接为一相绕组；剩余两个窄齿和两个宽齿上的4个线圈，连接为另一相绕组；本发明电机无转矩死区，短磁路，铁心损耗小，控制系统成本低，在起动转矩要求不高，成本比较敏感的场合具有较强优势。

Description

一种两相开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及一种两相开关磁阻电机，属于电机类的开关磁阻电机技术领域。

背景技术

开关磁阻电机定、转子为双凸极结构，转子无绕组和永磁体，具有结构简单坚固、低成本、耐高温和高速适应性强等特点，在航空航天、精密加工、电动汽车等军事和民用领域应用广泛。

通常，三相及以上工作制电机具有较好输出转矩特性，无转矩死区，应用广泛。然而，在一些起动转矩要求不高、而成本比较敏感的领域，单相或两相电机也有较为广泛的应用。本发明提出了一种两相开关磁阻电机，定子具有宽、窄两种齿形，每相磁路为短磁路，且无起动死区，在风机、压缩机等起动能力要求不高的场合具有独特优势。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出一种两相开关磁阻电机。所述电机定子齿数为8，转子齿数为10，相数为2；定子具有两种定子齿形，宽齿和窄齿，且宽、窄齿交替布置；四个窄齿相差90°，四个宽齿也相差90°；与一个宽齿相邻的两个窄齿，距离该宽齿的间距不相等，两个较近的宽齿与窄齿间距角等于36°加上宽、窄齿极弧角之差的二分之一；每个定子齿上均绕有1个线圈，两个相差180°的窄齿上线圈和两个相差180°的宽齿上线圈，连接为一相绕组；剩余两个窄齿和两个宽齿上的4个线圈，连接为另一相绕组；本发明电机无转矩死区，短磁路，铁心损耗小，控制系统成本低，在起动转矩要求不高，成本比较敏感的场合具有较强优势。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种两相开关磁阻电机，所述电机为两相工作制电机，包括定子、转子和线圈；

所述定子为凸极结构，定子齿数为8，所述定子具有宽齿和窄齿两种齿形，所述宽齿与窄齿的个数均为4，在空间上交替分布；4个宽齿齿宽相等，且在空间上相差90°；4个窄齿齿宽相等，且在空间上相差90°；所述宽齿的齿宽大于窄齿的齿宽；

8个定子齿按逆时针分别为定子齿A₁、A₂、B₁、B₂、A₃、A₄、B₃和定子齿B₄，其中定子齿A₁、B₁、A₃和B₃为宽齿，定子齿A₂、B₂、A₄和B₄为窄齿；

宽齿A₁与窄齿A₂在空间上相差的角度等于其中，β_s1为窄齿的极弧角，β_s2为宽齿的极弧角；宽齿B₁与窄齿B₂、宽齿A₃与窄齿A₄、宽齿B₃与窄齿B₄在空间上相差的角度同样都等于

所述转子为凸极结构，转子齿数为10；10个所述转子齿圆周上均匀布置，齿与齿相差36°；

每个定子齿上绕有1个线圈，绕在定子齿A₁、A₂、A₃和A₄上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为A相绕组，绕在定子齿B₁、B₂、B₃和B₄上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为B相绕组；

所述A相绕组和B相绕组依次轮流导通，产生转矩，以实现所述电机运行。

本发明的有益效果：本发明提出了一种两相开关磁阻电机，采用本发明的技术方案，能够达到如下技术效果：

(1)输出转矩连续，无转矩死区；

(2)短磁路，铁心损耗小；

(3)特别适用于起动转矩低，成本比较敏感的应用场合。

附图说明

图1是本发明电机的二维结构示意图。

图2是本发明电机转子处于不对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线分布示意图。

图3是本发明电机转子处于对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线分布示意图。

图4是本发明电机两相合成转矩的有限元计算结果。

附图标记说明：图1至图4中，1是定子，2转子，3是线圈，4是转子处于不对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线，5是转子处于对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线，6是本发明电机的两相合成转矩，A₁、A₂、A₃、A₄分别是A相四个定子齿，B₁、B₂、B₃、B₄分别是B相四个定子齿，β_s1为窄齿的极弧角，β_s2为宽齿的极弧角。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明一种两相开关磁阻电机的技术方案进行详细说明：

如图1所示，是本发明电机的二维结构示意图，其中，1是定子，2转子，3是线圈，A₁、A₂、A₁、A₂分别是A相四个定子齿，B₁、B₂、B₃、B₄分别是B相四个定子齿，其中其中A₁、B₁、A₃、B₃为宽齿，A₂、B₂、A₄、B₄为窄齿。

所述两相开关磁阻电机，为两相工作制电机，包括定子、转子和线圈；

所述定子为凸极结构，定子齿数为8，所述定子具有宽齿和窄齿两种齿形，所述宽齿与窄齿的个数均为4，在空间上交替分布；4个宽齿齿宽相等，且在空间上相差90°；4个窄齿齿宽相等，且在空间上相差90°；所述宽齿的齿宽大于窄齿的齿宽；

8个定子齿按逆时针分别为A₁、A₂、B₁、B₂、A₃、A₄、B₃、B₄，其中A₁、B₁、A₃、B₃为宽齿，A₂、B₂、A₄、B₄为窄齿；

宽齿A₁与窄齿A₂在空间上相差的角度等于其中，β_s1为窄齿的极弧角，β_s2为宽齿的极弧角；宽齿B₁与窄齿B₂、宽齿A₃与窄齿A₄、宽齿B₃与窄齿B₄在空间上相差的角度同样都等于

所述转子为凸极结构，转子齿数为10；10个所述转子齿圆周上均匀布置，齿与齿相差36°；

每个所述定子齿上绕有1个线圈，绕在A₁、A₂、A₃、A₄齿上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为A相绕组，绕在B₁、B₂、B₃、B₄齿上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为B相绕组；

所述A、B相绕组依次轮流导通，产生转矩，以实现所述电机运行。

如图2和图3所示，分别是本发明电机转子处于不对齐位置和对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线分布示意图。其中，4是转子处于不对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线，5是转子处于对齐位置时A相绕组电流产生的磁力线。

定义转子齿与齿中心线与电枢定子齿中心重合时为不对齐位置，即转子位置为零度；转子齿中心线与电枢定子齿中心线重合时为对齐位置，即转子位置的机械角度为18°。

在不对齐和对齐位置，A相绕组电流产生的磁力线具有两个磁路，一是经过定子齿A₁、定子轭、定子齿A₂、气隙、转子齿、转子轭、转子齿、气隙和定子齿A₁闭合；二是经过定子齿A₃、定子轭、定子齿A₄、气隙、转子齿、转子轭、转子齿、气隙和定子齿A₃闭合，均为为短磁路结构，这有利于提高电机的容错性、可靠性和输出转矩，并降低铁心损耗。

B相绕组导通时，产生的磁力线分布与A相相同，在空间上相差90°。

如图4所示，是本发明电机两相合成转矩的有限元计算结果。其中，6是本发明电机的两相合成转矩。

图4中计算结果对应两相开关磁阻电机的结构参数为：定子外径130mm，定子内径76.6mm，转子外径76mm，转轴32mm，轴向长度100mm，每齿绕组匝数60，定子宽齿的极弧角为β_s1＝18°，定子宽齿的极弧角为β_s2＝22.5°，转子齿的极弧角为18°。

当启动电流为5A时，两相绕组轮流导通一次，转子旋转一个周期角36°，产生的合成转矩如图4中的曲线(线号6)所示，在一个转子周期内，任何位置角均有输出转矩，即所有转子位置的转矩均大于零，无转矩死区。

综上所述，本发明一种两相开关磁阻电机，具有铁心损耗小、无起动死区等优点，特别适用于起动转矩低，成本比较敏感的应用场合。

对该技术领域的普通技术人员而言，根据以上实施类型可以很容易联想其他的优点和变形。因此，本发明并不局限于上述具体实例，其仅仅作为例子对本发明的一种形态进行详细、示范性的说明。在不背离本发明宗旨的范围内，本领域普通技术人员根据上述具体实例通过各种等同替换所得到的技术方案，均应包含在本发明的权利要求范围及其等同范围之内。

Claims (1)

1.一种两相开关磁阻电机，所述电机为两相工作制电机，包括定子、转子和线圈；其特征在于：

所述定子为凸极结构，定子齿数为8，所述定子具有宽齿和窄齿两种齿形，所述宽齿与窄齿的个数均为4，在空间上交替分布；4个宽齿齿宽相等，且在空间上相差90°；4个窄齿齿宽相等，且在空间上相差90°；所述宽齿的齿宽大于窄齿的齿宽；

8个定子齿按逆时针分别为定子齿A₁、A₂、B₁、B₂、A₃、A₄、B₃和定子齿B₄，其中定子齿A₁、B₁、A₃和B₃为宽齿，定子齿A₂、B₂、A₄和B₄为窄齿；

宽齿A₁与窄齿A₂在空间上相差的角度等于其中，β_s1为窄齿的极弧角，β_s2为宽齿的极弧角；宽齿B₁与窄齿B₂、宽齿A₃与窄齿A₄、宽齿B₃与窄齿B₄在空间上相差的角度同样都等于

所述转子为凸极结构，转子齿数为10；10个所述转子齿圆周上均匀布置，齿与齿相差36°；

每个定子齿上绕有1个线圈，绕在定子齿A₁、A₂、A₃和A₄上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为A相绕组，绕在定子齿B₁、B₂、B₃和B₄上的4个线圈，采用串联或并联方式，连接为B相绕组；

所述A相绕组和B相绕组依次轮流导通，产生转矩，以实现所述电机运行。