CN201113738Y - 独立极轴向分相的开关磁阻电机 - Google Patents

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本实用新型属开关磁阻电机技术领域，特别是涉及一种具有磁极独立且在轴向分相的开关磁阻电机。本实用新型开关电机包括机壳，和配设在机壳内的定子和转子及中心轴；定、转子磁极在轴向上至少分开设为三段，每段为一相；各段独立的定子固定在电机机壳上，沿机壳内壁间隔、均匀地分布，每相定子至少由2个独立磁极构成，磁极开口向内径，在内径处形成磁极入与设置在电机中心轴上的内转子磁极对应；转子是由非磁材料的圆筒内间隔镶嵌入条形磁极构成，转子设在定子内为内转子，定、转子极弧相等，数量相同。本实用新型能有效克服上述凸极开关磁阻电机，振动大、噪音高、输出转矩波动大的缺点，而且其还具有降低成本和提高电机效率的优点。

Description

独立极轴向分相的开关磁阻电机
技术领域
本实用新型属开关磁阻电机技术领域，特别是涉及一种具有磁极独立且在轴向分相的开关磁阻电机。
背景技术
目前开关磁阻电机一般都为双凸极结构，径向分相。其转子既无直流电机必须的绕组或永磁钢，也无异步电机必须的鼠笼式短路铜条。所以其结构简单而坚固，制造成本低，作为调速电机系统讲，其调速范围宽，调速性能优异，在整个调速范围内部具有较高的效率，系统可靠性高，其与有刷或无刷直流电机调速系统及变频异步电机调速系统比较具有明显的优势，有较强的竞争力。其不足之处是：振动大、噪音高、输出转矩波动大。在吴建华著写的《开关磁阻电机设计与应用》一书中已作了详细阐明：开关磁阻电机的噪声有95％是为电磁噪声。开关磁阻电机的双凸极结构，使得径向吸力集中于通电相的定、转子凸极之间，此处定子受压缩而与其成90°定子部位受扩张，在脉冲供电的各个极间产生脉动径向吸力，对定子讲脉冲压缩扩张，就产生振动和噪声，特别是此振动的谐波若与电机本身固有频率相同时发生谐振，将产生严重的噪声。在此增加定子刚度就是加大定子轮厚度则可有效降低噪音，但其成本将增加。而对双凸极电机转矩波动大，其解决办法是：增加极数可均匀转矩波动，但这也将增加控制电路的复杂程度，使控制部分成本增加。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于提供一种通过独立极的在轴向分相的开关磁阻电机的独特的结构设计，其能有效克服上述凸极开关磁阻电机，振动大、噪音高、输出转矩波动大的缺点，而且其还具有降低成本和提高电机效率的有优点。
本实用新型的技术方案为：本实用新型独立极轴向分相开关磁阻电机独立极轴向分相的开关磁阻电机，其特征在于：本开关电机包括机壳，和配设在机壳内的定子和转子及中心轴；定、转子磁极在轴向上至少分开设为三段，每段为一相；各段独立的定子固定在电机机壳上，沿机壳内壁间隔、均匀地分布，每相定子至少由2个独立磁极构成，磁极开口向内径，在内径处形成磁极入与设置在电机中心轴上的内转子磁极对应；转子是由非磁材料的圆筒内间隔镶嵌入条形磁极构成，转子设在定子内为内转子，定、转子极弧相等，数量相同；该电机各相的定、转子磁极相互关系是：
A.各相定子轴线重合，则转子轴线应相互错开
Figure Y20072010266600041
B.各相转子梯极轴线重合，则定子轴线相互错开
Figure Y20072010266600042
其中n为开关磁阻电机的相数，Br为转子极弧，Bs为定子极弧。这样安排使得各相定、转子总有重叠部分，确保在任何角度电机均能正、反方向起动。
以三相开关磁阻电机为例：若A相定、转子对齐，则B相定子磁极后沿与转子磁极前沿重叠1/3B。而C相定子前沿与转子磁极后沿重叠1/3B。若以A→B→C→A顺序给各相激励，转子将按一个方向起动旋转。若AC
→B→A顺序给各相激励，转子将向反方向起动旋转。
本实用新型所述定子均为由E形冲片叠加构成的各独立磁极。所述各段独立定子磁极由定子规片分隔紧固在机壳的内壁，对应于每段定子每段转子由转子辐板分隔紧固在电机轴上。
本实用新型在采用上述结构后其有益效果为：(1)可降低振动，减少噪声。因每相相同数量的转子和定子磁极沿圆周均匀分布，转、定之间的径相吸力的均匀分布，不会产生向双凸电机的压缩扩张的弹性形变而振动。沿圆周的均匀吸力使转子变形极小(本实用新型转子为筒形结构与双凸定子的筒形结构近似)相对转子呈现很强的刚性。这就像两手指摄鸡蛋很容易使其破碎，而全手掌握鸡蛋用大力而不可破的道理，这时蛋壳表现出很强的刚性。再就是本实用新型电机施于每对定、转子间径向吸力只是双凸电机的1/n(n本实用新型电机的极数)，这也是使其变形少的原因。因变形极微小，所以从根本上解除了振动和噪声。(2)磁路短去掉轮部磁路，本产用新型磁路仅为双凸电机磁路的1/3，用铁为双凸电极的0.68，所以电机铁损下降约为50％。(3)控控电路简单，并且单一，无论多少根，只需三相控制电路，所以在控制电路不变的情况下可制造任何小的步进角，可充分发挥步进机的特性。(4)与双凸电机比较，转子为长条形，材料的利用系数高。定子铁心尺寸小，可充分利用边角余料，节约资源，降低成本。
附图说明
图1是本实用新型横剖面结构示意图
图2是图1AA纵剖机图
图3是图1BB纵剖面图
图4是图1CC纵剖面图。
具体实施方式
如附图所示为本实用新型实施例，其(11)为独立的E型磁极，由E型冲片叠成，心柱上设有线圈(12)每相定子应有两个以上独立磁极，本实施例为六个独立极，每个独立磁极由定子规片(13)分隔紧固在机壳(03)的内壁，转子是在非磁材料的圆筒(22)内沿圆周间隔均匀镶嵌条形磁极(21)构成。其数量与定子极数相同，并且定、转子极弧相等。(23)为转子辐板，支撑转子并将其固定在轴(25)上。(24)为套限位辐板。本实用新型至少由三个上述定转子构成以三个为最佳，为三相电机。从图2、图3、图4可看出本例A、B、C三相定子磁极轴线重合。三相转子磁极轴线相互错开2/3q(q为极弧长)本例为6极，q＝30°，相互应错开20°。如图2为A相定、转对齐，图3为B相转子落后20°，其前沿与定子重叠10°，图4为C相，C相转子磁极起前错开20°，其后沿与定子重叠10°。这样三相定、转子在任何位置都有重叠部分，都可以正反相起动。从图2、图3、图4可看出，若按A→B→C→A顺序给三相定子加脉冲电流，转子将顺时起动并旋转。若A→C→B→A顺序给定子加脉冲电流，转子则逆时针起动并旋转。(04)和(05)为堵头，紧固定子磁极。(02)为前盖，(06)为后端盖，(01)，(07)为轴承，其支承着轴(25)。

Claims (3)

1、独立极轴向分相的开关磁阻电机，其特征在于：本开关电机包括机壳，和配设在机壳内的定子和转子及中心轴；定、转子磁极在轴向上至少分开设为三段，每段为一相；各段独立的定子固定在电机机壳上，沿机壳内壁间隔、均匀地分布，每相定子至少由2个独立磁极构成，磁极开口向内径，在内径处形成磁极入与设置在电机中心轴上的内转子磁极对应；转子是由非磁材料的圆筒内间隔镶嵌入条形磁极构成，转子设在定子内为内转子，定、转子极弧相等，数量相同；该电机各相的定、转子磁极相互关系是：
A.各相定子轴线重合，则转子轴线应相互错开
Figure Y20072010266600021
B.各相转子梯极轴线重合，则定子轴线相互错开
Figure Y20072010266600022
其中n为开关磁阻电机的相数，Br为转子极弧，Bs为定子极弧。
2、根据权利要求1所述的独立极轴向分相的开关磁阻电机，其特征在于：所述定子均为由E形冲片叠加构成的各独立磁极。
3、根据权利要求1或2所述的独立极轴向分相的开关磁阻电机，其特征在于：各段独立定子磁极由定子规片分隔紧固在机壳的内壁，对应于每段定子每段转子由转子辐板分隔紧固在电机轴上。
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