CN205882873U - 一种8/9结构开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种8/9结构开关磁阻电机，定子是四相八极，转子是九极带有分块转子的开关磁阻电机，定子固定在壳体上，定子上交替的设置有励磁极和辅助极，转子包括九个独立的转子极和一个非导磁体，各转子极均匀的镶嵌在非导磁体里，且各独立的转子极和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路，转子的内部设置有电机轴，电机轴通过转子中心带动转子运动，由于采用短磁通路径，在定子和转子中，磁通无逆转，在电机转动换相过程中，具有不会产生负转矩的优点。电机采用单相集中绕组，电机匝数减少，且端部绕组较少，可忽略不计，同一输入条件下，电机铜耗小、铁心损耗小、输出转矩大，所以电机的输出效率高。

Description

一种8/9结构开关磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及汽车制造的磁阻电机领域，具体说是一种8/9结构开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机的研究起于150年前，由于最近几十年微控制器的发展，开关磁阻电机被广泛关注。不同于其它种类的电机，开关磁阻电机是一种双凸极，单励磁结构的电机，结构简单，容错性能好。开关磁阻电机需要换向器工作，所以开关磁阻电机能在不同的速度等级下运行。但开关磁阻电机转矩脉动和噪声大，输出转矩低等缺点，开关磁阻电机的市场占有率被忽略了。为了与其它种类的电机竞争，现有存在的问题必须得以解决并且展示出开关磁阻电机的优点。通过智能控制和优化电机的结构尺寸可以有效的降低电机的转矩脉动，提高电机的效率。与其它电机一样，开关磁阻电机也遵守机电能量守恒定律，电机的磁路系统对电机的能量转化发挥着重大的作用。应用一个好的磁性材料和降低磁通路径有利于减少电机的能量损耗。

传统8/6结构的开关磁阻电机，相对的两个励磁极构成一相，磁通路径较长，其定子、转子是双凸极结构，并在电机转动换相过程中会发生磁通逆转，致使电机的输出转矩降低、铁耗增加，风摩损耗增加，以及效率降低等等。传统分块定子开关磁阻电机，铁心利用率低，转矩小。而传统分块转子开关磁阻电机，其绕组采用分布绕组，导致电机绕组端部增长，铜耗增大。因此，在电机结构的设计过程中，如何增大电机的输出转矩，降低损耗、提高输出效率成为电机设计的较大障碍。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种8/9结构开关磁阻电机，其结构简单、设计合理、便于安装和实施，从根本上解决了上述问题，其具有结构简单紧凑、使用方便快捷、输出转矩增大、电机铜耗小和铁心损耗小的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：该一种8/9结构开关磁阻电机，包括壳体、定子和转子，其技术要点是：采用的磁组电机是定子是四相八极，转子是九极的的带有分块转子的开关磁阻电机，定子固定在壳体上，定子上交替的设置有励磁极和辅助极，共计八个，励磁极的宽度是辅助极宽度的两倍，励磁绕组分别单独缠绕在A、B、C、D四个励磁极上，转子包括九个独立的转子极和一个非导磁体，非导磁体的截面为圆形，各转子极均匀的镶嵌在非导磁体里，且各独立的转子极和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路，转子的内部设置有电机轴，电机轴通过转子中心带动转子运动。

本实用新型的优点及有益效果是：短磁通路径的电机更易于降低磁动势，电机的转子不是凸极结构，而是圆形结构，有利于降低风摩损耗，具有输出转矩大，电磁利用率高，铁心损耗小的优点。由于采用短磁通路径，在定子和转子中，磁通无逆转，在电机转动换相过程中，具有不会产生负转矩的优点。电机采用单相集中绕组，电机匝数减少，且端部绕组较少，可忽略不计，同一输入条件下，电机铜耗小、铁心损耗小、输出转矩大，所以电机的输出效率高。

附图说明

图1为本实用新型8/9结构开关磁阻电机的转子和定子结构示意图；

图2为本实用新型实施例A相绕组磁通路示意图；

图3为本实用新型实施例中本实用新型开关磁阻电机与传统开关磁阻电机的输出转矩对比示意图；

图4为本实用新型实施例中本实用新型开关磁阻电机与传统开关磁阻电机的铁心损耗对比示意图，其中，(a)为传统开关磁阻电机铁心损耗示意图；(b)为实用新型开关磁阻电机铁心损耗示意图；

图中序号说明如下：1定子、11励磁极、12辅助极、2转子、21转子极、22非导磁体、3电机轴。

具体实施方式

下面结合附图1～4和对本实用新型作详细说明， 以下描述仅作为示范和解释，并不对本实用新型作任何形式上的限制。

本实用新型的技术方案为：一种8/9结构开关磁阻电机，包括壳体、定子1和转子2，其中采用的是定子1是四相八极，转子2是九极的带有分块转子的开关磁阻电机，定子1固定在壳体上，定子1上交替的设置有励磁极11和辅助极12，共计八个，励磁极11的宽度是辅助极12宽度的两倍，励磁绕组分别单独缠绕在A、B、C、D四个励磁极上，转子2包括九个独立的转子极21和一个非导磁体22，各转子极均匀的镶嵌在非导磁体22里，且各独立的转子极21和与它相邻的励磁极11、辅助极12形成独立的磁通回路，转子的内部设置有电机轴3，电机轴3通过转子中心带动转子运动。

工作原理如下：本实施例的8/9结构开关磁阻电机，如图1所示，包括壳体、定子1和转子2，定子1固定在壳体上，电机轴3通过转子2中心带动转子运动。定子1上交替的设置有励磁极11和辅助极12，共计八个，励磁极11的宽度是辅助极12宽度的2倍，辅助极是等宽T型结构。新电机结构相对的励磁极不是同一相励磁极，而是分别独立地构成一相励磁极，形成A、B、C、D 4相励磁极，绕组分别独立缠绕在四个励磁极上。转子2包括九个独立的转子极21和非导磁体22，其中，非导磁体22的截面为圆形，由铝制材料制成。各转子极21可均匀的镶嵌在非导磁体22里，且各独立的转子极21和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路，如图2所示。

通过励磁线圈缠绕方式的不同，使磁力线通过励磁极和其相邻的两个辅助极形成一个闭合的短磁通路径（这里所说的短磁通路径是与传统的励磁回路相比，以A相绕组为例，传统的励磁回路是从凸极开始，流入与其径向相对的第二凸极后，再回到第一凸极，这种方式所形成的励磁路径相对本实施例而言较长）。每个定子齿槽中的导体只产生自身的磁动势，槽与槽之间的绕组产生的互感很小，可以忽略不计。在这种电机结构下，端部绕组较少，铜耗小，电机的磁通路径很短，并且在定子和转子中没有发生磁通逆转的现象，降低了电机的铁心损耗。

本实用新型8/9结构开关磁阻电机与传统8/6开关磁阻电机的输出转矩相比，两种电机的尺寸和输入参数相同。因为传统8/6开关磁阻电机的转子极距是45°，而实用新型样机转子极距为40°，转子极距不一致，故用单位角度(PU)作为标准对比电机转矩；如图3所示，传统8/6开关磁阻电机的平均输出转矩是1.6048N•m，而样机的平均输出转矩是1.955N•m，输出转矩提高了21.9%。

本实用新型8/9结构开关磁阻电机与传统8/6开关磁阻电机的铁心损耗对比图。传统电机铁心损耗大，在换相期间发生磁通逆转。样机的铁耗较小且恒定，无磁通逆转，如图4(a)和4(b)所示。

本实用新型的优点及有益效果是：该电机为8/9结构开关磁阻电机，定子是4相8极，而转子是9极的带有分块转子的开关磁阻电机。励磁绕组分别缠绕在四个独立的励磁极上，其显著特点是其电机结构不同于传统4相开关磁阻电机，实用新型样机的一个定子极相对的励磁极不是同一相励磁极，而是分别独立地构成一相励磁极，形成A、B、C、D 4相励磁极，端部绕组较少，可忽略不计。转子包括九个独立的转子极和一个非导磁体，转子极镶嵌在非导磁体里，且各独立的转子极和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的闭合磁通回路，该转子结构是将一系列离散的转子极镶嵌在铝质的非导磁体里，使每个转子极与转子极之间的电磁隔离，使转子在任何位置下，电机的磁通路径都是最短的。该定子辅助极是等宽T型结构，此结构使磁通路径更短，磁阻更小，相比于长磁通路径，短磁通路径的电机更易于降低磁动势。电机的转子不是凸极结构，而是圆形结构，有利于降低风摩损耗，具有输出转矩大，电磁利用率高，铁心损耗小的优点。由于采用短磁通路径，在定子和转子中，磁通无逆转，在电机转动换相过程中，具有不会产生负转矩的优点。电机采用单相集中绕组，电机匝数减少，且端部绕组较少，可忽略不计，同一输入条件下，电机铜耗小、铁心损耗小、输出转矩大，所以电机的输出效率高。

Claims (4)

1.一种8/9结构开关磁阻电机，包括壳体、定子和转子，其特征在于：所述的定子是四相八极，转子是九极的带有分块转子的开关磁阻电机，定子固定在壳体上，定子上交替的设置有励磁极和辅助极，共计八个，励磁极的宽度是辅助极宽度的两倍，励磁绕组分别单独缠绕在A、B、C、D四个励磁极上，转子包括九个独立的转子极和一个非导磁体，各转子极均匀的镶嵌在非导磁体里，且各独立的转子极和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路，转子的内部设置有电机轴，电机轴通过转子中心带动转子运动。

2.根据权利要求1所述的一种8/9结构开关磁阻电机，其特征在于：所述的定子辅助极为等宽T形结构。

3.根据如权利要求1所述的一种8/9结构开关磁阻电机，其特征在于：所述的转子极为扇形结构。

4.根据如权利要求1所述的一种8/9结构开关磁阻电机，其特征在于：所述转子的非导磁体的截面为圆形。