CN207691656U - 一种分块外转子开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分块外转子开关磁阻电机，其中转子为分块外转子结构，其包括多个独立的转子体和非导磁体，转子体固定在非导磁体上表面，且各独立的转子体和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路,该转子结构使每个转子与转子之间的电磁隔离，相比于长磁通路径，短磁通路径的电机更易于降低磁动势，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，不会产生负转矩，电机采用集中绕组，电机匝数减少，同一输入条件下，电机铜耗小、铁心损耗小、输出转矩大，电机的输出效率高。
Description
技术领域
本实用新型属于磁阻电机技术领域，特别涉及一种分块外转子的开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力竞争者。但由于开关磁阻电机转矩脉动和噪声大，输出转矩低等缺点。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噪声，除此之外，更要提高电机的转矩和效率。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，提高效率。
传统结构的开关磁阻电机磁通路径较长，且转子是凸极结构内转子，并在电机转动换相期间会发生磁通逆转，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，其开关损耗大，转子受到不平衡力；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。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种分块外转子开关磁阻电机，其结构简单、设计合理、便于安装和实施。
本实用新型所采用的技术方案是：一种分块外转子的开关磁阻电机，包括壳体、定子和转子，其技术要点是：所述的定子上交替的设置有励磁极和辅助极，励磁极的宽度是辅助极宽度的2倍，缠绕有励磁线圈的径向相对的两个励磁极以串联的方式分别构成A相绕组、B相绕组及C相绕组。
所述的转子为外转子结构，其包括多个独立的转子体和非导磁体，各转子体固定在非导磁体上表面，且各独立的转子体和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路。
所述的非导磁体的截面为圆形。
所述的非导磁体材质为铝。
所述的导体只缠绕在定子励磁极上。
所述的转子为8极外转子。
所述的定子为3相12极。
本实用新型的优点及有益效果是：该分块外转子开关磁阻电机，定子是3相12极，而转子是8极外转子结构，其包括多个独立的转子体和非导磁体，转子体固定在非导磁体上表面，且各独立的转子体和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路,该转子结构是将一系列离散的转子体镶嵌在铝质的非导磁体表面，使每个转子与转子之间的电磁隔离，使转子在任何位置下，电机的磁通路径都是最短的。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，且相比于同尺寸传统开关磁阻电机的转子，其外转子结构的半径更大，转动惯量大，散热好，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。电机采用集中绕组，电机匝数减少，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
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型实施例分块外转子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发明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发明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)为发明开关磁阻电机铁心损耗示意图；
图中序号说明如下：1定子、1-1辅助极、1-2励磁极、2转子、2-1转子体、2-2非导磁体、3电机轴。
具体实施方式
下面结合附图1～4和具体实施方式对本发明作详细说明，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。
本实施例的带有分块转子的开关磁阻电机，如图1所示，包括壳体、定子1和转子2，转子2固定在机壳上，电机轴3通过机壳带动转子运动。定子1上交替的设置有辅助极1-1和励磁极1-2，共计12个，辅助极1-1的宽度是励磁极1-2宽度的二分之一，缠绕有励磁线圈的径向相对的两个励磁极以串联的方式构成一相，即在励磁极1-2上的绕组PA1和PA2串联成A相绕组，PB1和PB2串联成B相绕组，PC1和PC2串联成C相绕组。
转子2包括8个独立的转子体2-1和非导磁体2-2，转子结构为外转子。其中，非导磁体2-2的截面为圆形，为铝制。
各转子体2-1可均匀的固定在非导磁体2-2上表面，且各独立的转子体2-1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励凸极后，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，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。
本实施例中将分块外转子开关磁阻电机应用于汽车冷却风扇装置，用户也可根据需要将该开关磁阻电机应用于其他装置。与传统12/8开关磁阻电机相比具体设置如表1所示：
表1传统12/8 SRM和本实施例样机的设计参数
| 参数 | 传统12/8 SRM | 本发明样机 |
| 相数 | 3 | ← |
| 外径(mm) | 52.5 | ← |
| 定子轭宽(mm) | 5 | 31 |
| 转子外径(mm) | 31 | 52.5 |
| 气隙(mm) | 0.25 | ← |
| 转子内径(mm) | 24 | 45.5 |
| 轴径(mm) | 4 | ← |
| 铁心长(mm) | 35 | ← |
| 定子极弧(°) | 14 | 26/10 |
| 转子极弧(°) | 16 | 39 |
| 一相绕组匝数(N) | 20 | 16 |
备注：（1）传统12/8 SRM和本实施例开关磁阻电机均应用于同一装置，所以电机的外径和轴径要一致，电机的铁心长要相等，电机的体积要相同；
（2）绕组的线规要一样，使用相同的导电绕组；
（3）满足实际材料的使用要求，磁通密度要低于1.8T；
（4）样机的槽满率要等于或小于传统12/8开关磁阻电机的槽满率。
本实用新型实施例分块外转子开关磁阻电机与传统12/8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。如图3所示，传统12/8开关磁阻电机的平均输出转矩是1.778N•m，而样机的平均输出转矩是2.237N•m，输出转矩提高了25.8%。
本实用新型实施例分块外转子开关磁阻电机与传统12/8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。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域内的熟练的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (2)
1.一种分块外转子开关磁阻电机，包括壳体、定子和转子，其特征在于：定子上交替的设置有励磁极和辅助极，励磁极的宽度是辅助极宽度的两倍，缠绕有励磁线圈的径向相对的两个励磁极以串联的方式分别构成A相绕组、B相绕组及C相绕组；转子为外转子结构，其包括多个独立的转子体和非导磁体，转子体固定在非导磁体上表面，且各独立的转子体和与它相邻的励磁极、辅助极形成独立的磁通回路；所述的非导磁体的截面为圆形；导体缠绕在定子励磁极上，辅助极上无导体；转子为八块外转子，定子为三相十二级。
2.根据权利要求1所述的分块外转子开关磁阻电机，其特征在于：转子为分块外转子结构。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111130229A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-08 | 浙江亚特电器有限公司 | 一种新型双定子无轴承开关磁阻电机 |
| WO2021120431A1 (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 西安交通大学 | 一种导体独立驱动且紧凑结构的高速游标电机 |
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