CN205792126U - 一种新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
一种新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机，它主要是解决现有的直流牵引电机或交流牵引电机效率低、低速启动电流大，启动力矩小、电机本身结构复杂可靠性不高等技术问题。其技术方案要点是：它包括箱体和设置在箱体上的旋转轴，旋转轴上套装有转子（27），转子（27）与定子（9）相配合，所述定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子与定子之间有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，在定子齿极上绕有线圈，转子上没有线圈。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机。
背景技术
目前，我国矿用运输设备调速系统主要采用交流异步电机变频调速和直流电机斩波调速。直流调速系统因为成本高、体积大、寿命短等原因在现代调速系统中已经被逐步淘汰。与开关磁阻电机相比，交流异步牵引电机效率低，同一起动电流下起动转矩小，必须采用多级传动方式，传动系统体积较大，成本高。开关磁阻电动机调速系统作为后起之秀，具有结构简单可靠、起动及低速运行转矩大、效率高等优良性能，可以实现驱动系统一级传动或直接传动，具有交流变频调速系统无法比拟的高性价比。
但是，开关磁阻电机存在低速转矩脉动大和噪声抑制等问题，长期以来一直难以在矿用运输设备驱动系统中推广应用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种解决现有的直流牵引电机或交流牵引电机效率低、低速启动电流大，启动力矩小、电机本身结构复杂可靠性不高等技术问题的新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括箱体和设置在箱体上的旋转轴，旋转轴上套装有转子27，转子27与定子9相配合，所述定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子与定子之间有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，在定子齿极上绕有线圈，转子上没有线圈。
本实用新型的箱体设置有前端盖7和后端盖18，前端盖7内装有圆筒滚子轴承2，前端盖7上设置有外盖6和内油盖Ⅰ8，后端盖18内装有深沟球轴承20，后端盖18上设置有内油盖Ⅱ19和外盖。
本实用新型的转子靠近后端盖18一侧设置有隔磁套25，隔磁套25上套装有四级磁环26，四级磁环26旁边设置有霍尔传感器22。
本实用新型的箱体上部有一个空腔，空腔内设置有接线柱13、接线端子31和防水接头32，空腔上设置有盖板14
本实用新型的有益效果是：
1、采用8/6极开关磁阻电机与传动系统一体化技术。应用先进系统仿真和设计软件和算法，将电力电子拓扑电路、开关磁阻电机、控制系统和传动系统进行整体优化设计，使之合理的匹配，有效的集成于一体，研制出结构紧凑、性能指标先进、可靠高效的开关磁阻电机；可使电机车由多级传动变为一级传动，缩小了传动设备所占空间，从而改善了机车驾驶室的工作环境，同时大幅提高设备运行效率、运行可靠性等关键性能指标，降低了设备的成本。
2、 开关磁阻电机的转矩脉动和噪声抑制技术。综合考虑电磁设计、机械应力设计、电机材料选择等方面因素，通过采用斜极设计、设置阻尼、设法加强定子刚度等特殊方法，对电机结构和参数进行合理优化，减小径向磁吸力引起的机壳振动幅位，削弱转矩脉动、减小噪声；完善风扇及通风路径的设计，从制造工艺方面提高零部件的加工、装配质量，从而进一步降低机械噪声和空气动力噪声。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图中：2-圆筒滚子轴承，6-外盖，7-前端盖，8-内油盖Ⅰ，9-定子，13-接线柱，14-盖板，18-后端盖，19-内油盖Ⅱ，20-深沟球轴承，22-霍尔传感器，25-隔磁套，26-四级磁环，27-转子，31-接线端子，32-防水接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
本实用新型磁阻电机的定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，磁阻电机的转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，与普通电机一样，转子与定子直接有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，由于定子与转子都有凸起的齿极，这种形式也称为双凸极结构。在定子齿极上绕有线圈（定子绕组），是向电机提供工作磁场的励磁绕组，在转子上没有线圈，这是磁阻电机的主要特点。在讲电动机工作原理时常用通电导线在磁场中受力来解释电动机旋转的道理，但磁阻电机转子上没有线圈，也无“鼠笼”，那是靠什么力推动转子转动呢？磁阻电动机则是利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。
定子六个齿极上绕有线圈，径向相对的两个线圈连接在一起，组成一“相”，该电机有3相，结合定子与转子的极数就称该电机为三相6/4结构。A相、B相、C相线圈仅为后面分析磁路带来方便，并不是连接普通的三相交流电。
A相、B相、C相线圈由开关控制电流通断，约定转子启动前的转角为0度。
A相线圈接通电源产生磁通，磁力线从最近的转子齿极通过转子铁芯，磁力线可看成极有弹力的线，在磁力的牵引下转子开始异时针转动；转子转了10度，转到20度，磁力一直牵引转子转到30度为止，到了30度转子不再转动，此时磁路最短。
为了使转子继续转动，在转子转到30度前已切断A相电源在30度时接通B相电源，磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯，于是转子继续转动。转子转到40度，转到50度，磁力一直牵引转子转到60度为止。
在转子转到60度前切断B相电源在60度时接通C相电源，磁通从最近的转子齿极通过转子铁芯，转子继续转动，转子转到70度，转到80度，磁力一直牵引转子转到90度为止。
当转子转到90度前切断C相电源，转子在90度的状态与前面0度开始时一样，重复前面过程，接通A相电源，转子继续转动，这样不停的重复下去，转子就会不停的旋转。这就是磁阻电动机的工作原理。由于是运用了利用磁阻最小原理，故称为磁阻电动机；又由于电机磁场并非由正弦波交流电产生，其线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制，故称为开关磁阻电动机。
功率变换器是开关磁阻电动机的电源接口，通过开关晶体管向线圈供电， BG1、BG2、BG3是三个开关晶体管，分别控制三相线圈A、B、C的电流通断，三极管旁边并联的二极管是用来续流的。
由于电机靠磁阻工作，跟磁通方向无关，即跟电流方向无关。
A、B、C各相线圈轮流通电视乎简单，实际情况要复杂些，线圈切断电源后产生的自感电流不会立即消失，要提前关断电源进行续流；为加大力矩相邻相线圈有电流的时间会有部分重合；调节电动机的转速、转矩也要调整开关时间，各相线圈开通与关断时间与转子定子间的相对位置直接相关，故电机还装有转子位置检测装置为准时开关各相线圈电流提供依据，何相线圈何时通断必须根据转子转到的位置与控制参数决定，这些都需要控制器对功率变换器进行控制，控制器由微处理器（单片机）与接口电路组成。
Claims (4)
1.一种新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机，其特征是：它包括箱体和设置在箱体上的旋转轴，旋转轴上套装有转子（27），转子（27）与定子（9）相配合，所述定子铁芯有六个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子铁芯有四个齿极，由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，转子与定子之间有很小缝隙，转子可在定子内自由转动，在定子齿极上绕有线圈，转子上没有线圈。
2.根据权利要求1所述的新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机，其特征是：所述箱体设置有前端盖（7）和后端盖（18），前端盖（7）内装有圆筒滚子轴承（2），前端盖（7）上设置有外盖（6）和内油盖Ⅰ（8），后端盖（18）内装有深沟球轴承（20），后端盖（18）上设置有内油盖Ⅱ（19）和外盖。
3.根据权利要求1或2所述的新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机，其特征是：所述转子靠近后端盖（18）一侧设置有隔磁套（25），隔磁套（25）上套装有四级磁环（26），四级磁环（26）旁边设置有霍尔传感器（22）。
4.根据权利要求1所述的新型矿用窄轨电机车用开关磁阻电机，其特征是：箱体上部有一个空腔，空腔内设置有接线柱（13）、接线端子（31）和防水接头（32），空腔上设置有盖板（14）。
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