CN109643914A - 一种电动车、开关磁阻电机及其定转子结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车、开关磁阻电机及其定转子结构。该开关磁阻电机的定转子结构包括相互配合的定子和转子，定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。通过上述方式，本发明定转子结构应用于电机，电机通电时，根据磁阻最小原理，磁通在同相的相邻两个定子齿之间经过，磁路短，从而能够减小电机损耗，提高电机效率；并且在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。

Description

一种电动车、开关磁阻电机及其定转子结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种电动车、开关磁阻电机及其定转子结构。

背景技术

开关磁阻电机是一种近年来开发的高效节能电机，具有运行可靠、调速范围广、制造工艺简单、成本低、易维修等优点。而现有的开关磁阻电机在运行时往往力矩波动较大，在电动车上运用时会造成车身抖动；且通电时磁路较长，造成电机损耗增大，影响电机效率。

发明内容

本发明提供一种电动车、开关磁阻电机及其定转子结构，能够解决现有开关磁阻电机磁路较长，造成电机损耗增大，影响电机效率，以及电机运行时力矩波动较大，平稳性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种开关磁阻电机的定转子结构，包括：相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种开关磁阻电机，包括定转子结构，所述定子转子结构包括相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种电动车，所述电动车为纯电动车或混合电动车，所述电动车包括开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括定转子结构，所述定子转子结构包括相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种开关磁阻电机的定转子结构，包括相互配合的定子和转子，其中，定子沿其圆周方向平均分为M(M为正整数)个分区，每个分区包括N(N为大于等于3的正整数)相定子齿，每相定子齿包括2P(P为正整数)个齿，且每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；而转子包括沿其圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿。通过以上方式，本发明定转子结构应用于开关磁阻电机，电机通电时，磁通在同相的相邻两个定子齿之间经过，磁路短，从而可减小电机损耗，提高电机效率；并且本发明电机每通电一次，转动的齿角度要比传统电机小，在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明开关磁阻电机的定转子结构一实施例的结构示意图；

图2a、2b、2c分别是依次向图1所示定转子结构的b、c、a相定子齿通电时运转过程的结构示意图；

图3是本发明开关磁阻电机的定转子结构另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本发明开关磁阻电机的定转子结构一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例开关磁阻电机的定转子结构10包括相互配合的定子11和转子12，其中，定子11沿圆周方向平均分为M(M为正整数)个分区，每一个分区包括N(N为大于等于3的正整数)相定子齿111，每相定子齿111包括2P(P为正整数)个齿，并且每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比同相齿间距大1/N；而转子12包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿121。其中，每个分区中同相定子齿111个数为偶数个，依据磁阻最小原理，通电时，两相邻同相定子齿111之间形成磁通回路，磁路短，从而可减小电机损耗，提高电机效率；并且每通电一次，转动的齿角度要比传统电机小，在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。在本实施例中，定子11沿圆周方向平均分为3个分区(即M＝3)，如图1中所示，采用点划线将定子11沿圆周方向平均分为3个分区；每个分区包括3相定子齿111(即N＝3)，即a相、b相和c相；每相定子齿111包括4个齿(即P＝2)。

在其他实施例中，可根据具体情况，将定子11沿圆周方向进行其他形式的等分分区，例如，可等分为2个分区、4个分区、5个分区、6个分区等；而每个分区可包括3相、4相、5相等至少三相定子齿111，且每相定子齿111包括偶数个齿，如可为2个、4个、6个齿。具体地，分区、每个分区的相数、每一相的齿数可根据需要进行确定或组合。例如，在一实施例中，定子11沿圆周方向平均分为2个分区，每个分区包括3相定子齿111，每相定子齿111包括2个齿，也就是，M、N、P分别取值为2、3、1；在另一实施例中，定子11沿圆周方向平均分为2个分区，每个分区包括4相定子齿111，每相定子齿111包括6个齿，也就是，M、N、P分别取值为2、4、3；在又一实施例中，定子11沿圆周方向平均分为4个分区，每个分区包括3相定子齿111，每相定子齿111包括2个齿，也就是，M、N、P分别取值为4、3、1。

若本实施例开关磁阻电机的定转子结构10运行时通三相交流电，其具体运作过程请参阅2a、2b、2c，图2a、2b、2c分别是依次向图1所示定转子结构的b、c、a相定子齿通电时运转过程的结构示意图，该过程实为一连续过程，为了附图表示清晰，故将整个过程结合附图分开描述。即图2a中(Ⅱ)状态的定转子结构与图2b中(Ⅱ)状态的定转子结构相同，图2b中(Ⅲ)状态的定转子结构与图2c中(Ⅲ)状态的定转子结构相同。具体图2a、2b、2c所示，定转子结构10在图2a中的(Ⅰ)状态时，a相定子齿111为磁路最短回路，若向b相定子齿111通电，依据磁阻最小原理，b相定子齿111所产生的磁场吸引离它最近的转子齿121，在吸引力的牵引作用下，转子12逆时针运动，以使转子齿121与b相定子齿111对齐，达到图2a(或图2b)中的(Ⅱ)状态，然后依次向c相定子齿111和a相定子齿111通电，转子12逆时针运动，相应地依次达到图2b(或图2c)中的(Ⅲ)状态、图2c中的(Ⅳ)状态，当通电一个循环，转子12转动一个齿角度。也就是说，在运行时通三相交流电，每通电一循环，转子12转动一个齿角度。

同理地，若各相定子齿111依次通电循序为c-b-a时，转子12实现顺时针运动，且每通电一循环，转子12转动一个齿角度。

本实施例开关磁阻电机的定转子结构10应用于电机，当电机通电时，磁通在同相的相邻两个定子齿111之间经过，磁路短，可减小电机损耗，提高电机效率；并且本发明电机每通电一次，转动的齿角度要比传统电机小，在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。

通常定转子结构中定子还包括定子轭，为了减小通电时异相定子齿之间的磁性干扰，在其他实施例中，可以在以上各实施例的定转子结构10基础上，在定子11中相邻异相定子齿111之间对应的定子轭上设置磁通阻隔结构，以用于阻隔异相定子齿111之间的磁通。

例如，请参阅图3，图3是本发明开关磁阻电机的定转子结构另一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例开关磁阻电机的定转子结构20包括相互配合的定子21和转子22，定子21沿圆周方向平均分为2个分区(图3中采用点画线进行分区)，每个分区包括3相定子齿211，即a相、b相、c相，每个定子齿211包括2个齿，每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/3，转子22包括沿圆周方向等间距分布的14个转子齿221；此外，定子21还包括定子轭212，在相邻的异相定子齿211之间对应的定子轭212上设置有用于阻隔异相定子齿211之间磁通的磁通阻隔结构2121；并且磁通阻隔结构2121在定子轭212上沿圆周方向均匀分布，以保证整体结构的均衡性。在本实施例中，磁通阻隔结构2121为缺口结构。在其他实施例中，磁通阻隔结构2121还可为绝磁材料形成的绝磁层。

本实施例开关磁阻电机的定转子结构20，通过在定子21中相邻异相定子齿211之间对应的定子轭212上设置磁通阻隔结构2121，以阻隔异相定子齿211之间的磁通，从而可减小甚至避免异相定子齿之间的磁性干扰，进一步提高电机的效率。

另外，本发明还提供一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括以上任一实施例的定转子结构。通过采用以上定转子结构，本发明开关磁阻电机在通电运行时，磁通在同相的相邻两个定子齿之间经过，磁路短，从而可减小电机损耗，提高电机效率；并且本发明电机每通电一次，转动的齿角度要比传统电机小，在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。

此外，本发明还提供一种电动车，该电动车为纯电动车或混合电动车，该电动车包括本发明以上任一开关磁阻电机，由于以上开关磁阻电机包括以上任一实施例的定转子结构，电机在通电运行时，磁通在同相的相邻两个定子齿之间经过，磁路短，从而可减小电机损耗，提高电机效率；并且本发明电机每通电一次，转动的齿角度要比传统电机小，在控制上能很好地减小电机力矩波动，使电机运行更平稳。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种开关磁阻电机的定转子结构，其特征在于，包括：相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

2.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于，所述定子还包括定子轭，在相邻异相定子齿之间的所述定子轭上设置有磁通阻隔结构，用于阻隔所述异相定子齿之间的磁通。

3.根据权利要求2所述的定转子结构，其特征在于，所述磁通阻隔结构在所述定子轭上沿圆周方向均匀分布。

4.根据权利要求2所述的定转子结构，其特征在于，所述磁通阻隔结构包括缺口结构或绝磁层。

5.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于，所述定子沿圆周方向平均分为3个分区，每个分区包括3相定子齿，每相定子齿包括4个齿。

6.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于，所述定子沿圆周方向平均分为2个分区，每个分区包括4相定子齿，每相定子齿包括6个齿。

7.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于，所述定子沿圆周方向平均分为4个分区，每个分区包括3相定子齿，每相定子齿包括2个齿。

8.一种开关磁阻电机，其特征在于，包括定转子结构，所述定子转子结构包括相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

9.根据权利要求8所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述定子包括定子轭，在相邻异相定子齿之间的所述定子轭上设置有磁通阻隔结构，用于阻隔所述异相定子齿之间的磁通，且所述磁通阻隔结构在所述定子轭上沿圆周方向均匀分布。

10.根据权利要求9所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述磁通阻隔结构包括缺口结构或绝磁层。

11.根据权利要求10所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述定子沿圆周方向平均分为3个分区，每个分区包括3相定子齿，每相定子齿包括4个齿。

12.一种电动车，其特征在于，所述电动车为纯电动车或混合电动车，所述电动车包括开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括定转子结构，所述定子转子结构包括相互配合的定子和转子，所述定子沿圆周方向平均分为M个分区，每个分区包括N相定子齿，每相定子齿包括2P个齿；所述每个分区的同相齿等间距分布，相邻异相齿间距比相邻同相齿间距大1/N；所述转子包括沿圆周方向等间距分布的(2P×N×M+M)个转子齿；其中，M、P为正整数，N为大于等于3的正整数。

13.根据权利要求12所述的电动车，其特征在于，所述定子包括定子轭，在相邻异相定子齿之间的所述定子轭上设置有磁通阻隔结构，用于阻隔所述异相定子齿之间的磁通，且所述磁通阻隔结构在所述定子轭上沿圆周方向均匀分布。

14.根据权利要求13所述的电动车，其特征在于，所述磁通阻隔结构包括缺口结构或绝磁层。

15.根据权利要求14所述的电动车，其特征在于，所述定子沿圆周方向平均分为3个分区，每个分区包括3相定子齿，每相定子齿包括4个齿。