CN116979777A - 一种半直驱开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体为一种半直驱开关磁阻电机，包括开关磁阻电动机、半直驱功率变换器、控制器和转子位置检测器，开关磁阻电动机包括：电机壳体、主轴杆、转子盘和定子组，电机壳体一端固定连接有端盖且电机壳体和端盖的表面均设有若干通风孔，主轴杆转动安装于电机壳体的内侧且一端贯穿至电机壳体的外侧，主轴杆的表面固定套接有散热风扇。本发明中，通过使用平面绕组结构，可布置若干平面绕组结构在多个定套座表面进行磁通量叠加，从而有效增大电机输出力矩，另一方面，同一定套座表面相邻平面绕组之间磁通量相互影响效果较低，可沿转盘表面轴向布置若干多个绕组结构，缩小绕组之间间距从而在高速运转中进行稳定的力矩输出。

Description

一种半直驱开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种半直驱开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机以其结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到人们的认可和应用。已成功应用于在电动车用驱动系统、家用电器、工业应用、伺服系统、高速驱动、航空航天等众多领域中。开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机（SRM）、半直驱功率变换器、控制器、转子位置检测器四大部分组成。控制器内包含控制电路与半直驱功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。

现有的开关磁阻电机的转子定子结构如图8所示，通过定子表面凸块设置绕组结构，转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。从工作原理可知，开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的，因此本系统十分合适那些需要重载起动和较长时间低速重载运行的机械。而在高速驱动中，转矩脉动大与噪声、震动大，工作稳定性较差，输出力矩急剧降低，存在一定缺陷。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种半直驱开关磁阻电机，来解决目前存在的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种半直驱开关磁阻电机，包括开关磁阻电动机、半直驱功率变换器、控制器和转子位置检测器，所述开关磁阻电动机包括：电机壳体、主轴杆、转子盘和定子组，所述电机壳体一端固定连接有端盖且电机壳体和端盖的表面均设有若干通风孔，所述主轴杆转动安装于电机壳体的内侧且一端贯穿至电机壳体的外侧，所述主轴杆的表面固定套接有散热风扇，所述转子盘固定套接于主轴杆的表面且位于定子组的内侧，所述转子盘包括转盘和若干磁轭组，所述转盘的表面设有若干与磁轭组相适配的插槽，且磁轭组通过插槽卡接固定于转盘的外周，所述定子组包括定套座和若干平面绕组，所述定套座的内侧固定安装有若感相互平行布置的环座，所述平面绕组呈圆周方向均匀分布于环座的表面且对称布置于环座的上下两侧，所述转子位置检测器嵌入安装于环座的表面，所述平面绕组的输入端与半直驱功率变换器、控制器的输出端电性连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述转盘和环座的数量为若干且相互平行布置，所述转盘平行布置于相邻环座之间，同一转盘表面磁轭组数量等于同一环座单面平面绕组的数量且均为偶数。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述平面绕组为盘状螺旋线圈绕组结构，所述平面绕组平行磁轭组表面布置。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述转盘的表面设有位于主轴杆外周的送风叶，所述送风叶的叶片旋向与散热风扇旋向相同。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述转盘、插槽和送风叶为一体成型结构，所述转盘、插槽和送风叶为非铁磁性材质构件，所述磁轭组为若干硅钢片相互贴合形成。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环座上下表面的平面绕组一一对应布置且电流流向相反，相邻环座之间相对的平面绕组电流流向相反。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置新型转子定子结构，将传统开关磁阻电机转子的凸极沿转子盘表面周向布置并垂直定子表面绕组，以若干层叠的平面绕组结构相对磁轭组表面产生磁通量，遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，磁轭组在移动到最小磁阻位置时，磁轭组表面与磁场表面的轴线重合，从而在半直驱功率变换器、控制器、转子位置检测器的电路系统控制下产生持续稳定旋转运动。

2.本发明中，通过使用平面绕组结构，可布置若干平面绕组结构在多个定套座表面进行磁通量叠加，从而有效增大电机输出力矩，另一方面，同一定套座表面相邻平面绕组之间磁通量相互影响效果较低，可沿转盘表面轴向布置若干多个绕组结构，缩小绕组之间间距从而在高速运转中进行稳定的力矩输出。

3.本发明中，通过合理布置转子和定子结构，在各个转盘表面设置送风叶结构在旋转工作中进行气流主动输送运动并配合散热风扇实现气流由电机壳体一端至端盖的气流通过运动，从而避免电机内部热量堆积。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的电机壳体截面结构示意图；

图3为本发明一个实施例的定子组分解结构示意图；

图4为本发明一个实施例的转子盘安装结构示意图；

图5为本发明一个实施例的转子盘分解结构示意图；

图6为本发明一个实施例的转子盘和定子组结构示意图；

图7为本发明一个实施例的工作原理示意图；

图8为现有技术中开关磁阻电机定子和转子工作原理示意图。

附图标记：

100、电机壳体；110、通风孔；120、端盖；

200、主轴杆；

300、转子盘；310、转盘；320、磁轭组；330、插槽；311、送风叶；

400、定子组；410、定套座；420、平面绕组；430、环座；

500、散热风扇。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种半直驱开关磁阻电机。

结合图1-图7所示，本发明提供的一种半直驱开关磁阻电机，包括开关磁阻电动机、半直驱功率变换器、控制器和转子位置检测器，开关磁阻电动机包括：电机壳体100、主轴杆200、转子盘300和定子组400，电机壳体100一端固定连接有端盖120且电机壳体100和端盖120的表面均设有若干通风孔110，主轴杆200转动安装于电机壳体100的内侧且一端贯穿至电机壳体100的外侧，主轴杆200的表面固定套接有散热风扇500，转子盘300固定套接于主轴杆200的表面且位于定子组400的内侧，转子盘300包括转盘310和若干磁轭组320，转盘310的表面设有若干与磁轭组320相适配的插槽330，且磁轭组320通过插槽330卡接固定于转盘310的外周，定子组400包括定套座410和若干平面绕组420，定套座410的内侧固定安装有若感相互平行布置的环座430，平面绕组420呈圆周方向均匀分布于环座430的表面且对称布置于环座430的上下两侧，转子位置检测器嵌入安装于环座430的表面，平面绕组420的输入端与半直驱功率变换器、控制器的输出端电性连接。

在该实施例中，转盘310和环座430的数量为若干且相互平行布置，转盘310平行布置于相邻环座430之间，同一转盘310表面磁轭组320数量等于同一环座430单面平面绕组420的数量且均为偶数。

进一步的，平面绕组420为盘状螺旋线圈绕组结构，平面绕组420平行磁轭组320表面布置。

具体的，布置若干平面绕组420结构在多个定套座410表面进行磁通量叠加，从而有效增大电机输出力矩，且转盘310表面轴向布置若干多个绕组结构，缩小绕组之间间距从而在高速运转中进行稳定的力矩输出。

在该实施例中，转盘310的表面设有位于主轴杆200外周的送风叶311，送风叶311的叶片旋向与散热风扇500旋向相同。

具体的，送风叶311结构在旋转工作中进行气流主动输送运动并配合散热风扇500实现气流由电机壳体100一端至端盖120的气流通过运动，从而避免电机内部热量堆积。

在该实施例中，转盘310、插槽330和送风叶311为一体成型结构，转盘310、插槽330和送风叶311为非铁磁性材质构件，磁轭组320为若干硅钢片相互贴合形成。

具体的，可利用复合塑料或陶瓷、铝块等结构制作转盘310进行磁轭组320的卡接固定，使磁场仅作用于磁轭组320表面。

在该实施例中，环座430上下表面的平面绕组420一一对应布置且电流流向相反，相邻环座430之间相对的平面绕组420电流流向相反。

具体的，若干平面绕组420结构在多个定套座410表面进行磁通量叠加，从而增大电机输出力矩。

本发明的工作原理及使用流程：

在该电机工作中，参考附图7所示，通过半直驱功率变换器、控制器和转子位置检测器的电路连接结构，在转子盘300位置监测下控制相邻的a组和b组平面绕组420交替通电，在各个层叠环座430表面同一轴向的平面绕组420同步通电过程中，线圈表面产生相同极性和场强的磁场结构，环座430上下两侧平面绕组420电流运动方向相反磁极方向相同，从而使得定套座410内部同于轴线上的平面绕组420磁场叠加，共同作用于磁轭组320表面，遵循“磁阻最小原理”—‘磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，磁轭组320在移动到最小磁阻位置时，磁轭组320表面与磁场表面的轴线重合，从而在半直驱功率变换器、控制器、转子位置检测器的电路系统控制下产生持续稳定旋转运动，送风叶311结构在旋转工作中进行气流主动输送运动并配合散热风扇500实现气流由电机壳体100一端至端盖120的气流通过运动，从而避免电机内部热量堆积。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种半直驱开关磁阻电机，包括开关磁阻电动机、半直驱功率变换器、控制器和转子位置检测器，其特征在于，所述开关磁阻电动机包括：电机壳体（100）、主轴杆（200）、转子盘（300）和定子组（400），所述电机壳体（100）一端固定连接有端盖（120）且电机壳体（100）和端盖（120）的表面均设有若干通风孔（110），所述主轴杆（200）转动安装于电机壳体（100）的内侧且一端贯穿至电机壳体（100）的外侧，所述主轴杆（200）的表面固定套接有散热风扇（500），所述转子盘（300）固定套接于主轴杆（200）的表面且位于定子组（400）的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述转子盘（300）包括转盘（310）和若干磁轭组（320），所述转盘（310）的表面设有若干与磁轭组（320）相适配的插槽（330），且磁轭组（320）通过插槽（330）卡接固定于转盘（310）的外周。

3.根据权利要求2所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述定子组（400）包括定套座（410）和若干平面绕组（420），所述定套座（410）的内侧固定安装有若感相互平行布置的环座（430），所述平面绕组（420）呈圆周方向均匀分布于环座（430）的表面且对称布置于环座（430）的上下两侧，所述转子位置检测器嵌入安装于环座（430）的表面，所述平面绕组（420）的输入端与半直驱功率变换器、控制器的输出端电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述转盘（310）和环座（430）的数量为若干且相互平行布置，所述转盘（310）平行布置于相邻环座（430）之间，同一转盘（310）表面磁轭组（320）数量等于同一环座（430）单面平面绕组（420）的数量且均为偶数。

5.根据权利要求3所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述平面绕组（420）为盘状螺旋线圈绕组结构，所述平面绕组（420）平行磁轭组（320）表面布置。

6.根据权利要求2所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述转盘（310）的表面设有位于主轴杆（200）外周的送风叶（311），所述送风叶（311）的叶片旋向与散热风扇（500）旋向相同。

7.根据权利要求2所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述转盘（310）、插槽（330）和送风叶（311）为一体成型结构，所述转盘（310）、插槽（330）和送风叶（311）为非铁磁性材质构件，所述磁轭组（320）为若干硅钢片相互贴合形成。

8.根据权利要求4所述的一种半直驱开关磁阻电机，其特征在于，所述环座（430）上下表面的平面绕组（420）一一对应布置且电流流向相反，相邻环座（430）之间相对的平面绕组（420）电流流向相反。