CN211127338U - 一种磁阻电机及用于磁阻电机的转子铁芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于磁阻电机的转子铁芯，包括环状体、以及间隔设置于所述环状体外侧壁的多个凸极；所述凸极包括凸极主体、以及设置于所述凸极主体远离所述环状体一端且位于所述凸极主体两相对侧的第一极靴和第二极靴；所述第一极靴和所述第二极靴分别沿所述凸极主体的周向延伸设置，且所述第一极靴和所述第二极靴的外延伸角的角度大于零且小于(360/Nr‑θr)/2，其中Nr为转子极数，θr为转子极弧。该转子铁芯可以改变换相期间气隙中磁场的分布，而影响转子铁芯受到的磁场力，起到抑制磁阻电机转矩脉动和降低振动噪声的效果，进而有利于该磁阻电机的推广和应用。该磁阻电机具有结构简单、制造成本低、转矩脉动小，振动噪音小的优点。

Description

一种磁阻电机及用于磁阻电机的转子铁芯

技术领域

本实用新型涉及电机，更具体地说，涉及一种磁阻电机及用于磁阻电机的转子铁芯。

背景技术

磁阻电机，尤其是开关磁阻电机，其结构简单、可靠、容错能力强，广泛应用于航空航天、新能源汽车、家用电器等领域，前景广阔。但是由于其典型的双凸极结构及脉冲式供电方式导致开关磁阻电机换相期间转矩跌落，导致其转矩脉动和振动噪声较大，影响电机性能，限制了其应用推广。

现在针对开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究主要围绕控制器进行，即通过优化电流波形、控制策略等方法实现对转矩脉动的抑制，如转矩分配函数控制策略和直接转矩控制等，上述方法能有有效抑制电机的转矩脉动，但因为复杂的控制算法会导致控制器成本增加，不利于磁阻电机调速系统的推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于磁阻电机的转子铁芯，进一步提供一种改进的磁阻电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于磁阻电机的转子铁芯，包括环状体、以及间隔设置于所述环状体外侧壁的多个凸极；

所述凸极包括凸极主体、以及设置于所述凸极主体远离所述环状体一端且位于所述凸极主体两相对侧的第一极靴和第二极靴；所述第一极靴和所述第二极靴分别沿所述凸极主体的周向延伸设置，且所述第一极靴和所述第二极靴的外延伸角的角度大于零且小于(360/Nr-θr)/2，其中Nr为转子极数，θr为转子极弧。

优选地，所述第一极靴和第二极靴沿所述凸极主体的中心轴线对称设置。

优选地，所述第一极靴和所述第二极靴分别与所述凸极主体一体成型。

优选地，所述凸极主体远离所述环状体一端的端面为弧面。

优选地，所述凸极主体两相对设置的侧壁与所述凸极主体远离所述环状体一端的端面之间设置有斜面；所述弧面的两端与所述斜面连接形成所述第一极靴和所述第二极靴。

优选地，所述第一极靴和第二极靴的横截面呈类三角形。

本实用新型还构造一种磁阻电机，包括定子组件以及与所述定子组件装配的转子组件；

所述转子组件包括本实用新型任一项所述的转子铁芯、以及穿设于所述转子铁芯中的转轴；

所述定子组件套设于所述转子铁芯的外围，且与所述转子铁芯之间留设有间隔以形成气隙。

优选地，所述定子组件包括定子铁芯以及设置于所述定子铁芯上的电枢绕组；

所述定子铁芯套设于所述转子铁芯的外围，所述气隙设置于所述定子铁芯和所述转子铁芯之间。

优选地，所述定子铁芯包括定子轭部、以及间隔设置于所述定子轭部内侧的多个定子凸极；

所述气隙设置于所述定子凸极与所述转子铁芯的凸极之间；

所述电枢绕组设置于所述定子凸极上。

优选地，所述定子轭部与所述定子凸极一体成型。

实施本实用新型的磁阻电机及用于磁阻电机的转子铁芯，具有以下有益效果：该转子铁芯通过在该凸极的凸极主体的两相对侧设置沿凸极主体的周向延伸的第一极靴和第二极靴，并将该第一极靴和第二极靴的外延伸角的角度设置为大于零且小于(360/Nr-θr)/2，从而可以改变换相期间气隙中磁场的分布，而影响转子铁芯受到的磁场力，起到抑制磁阻电机转矩脉动和降低振动噪声的效果，进而有利于该磁阻电机的推广和应用。该磁阻电机具有结构简单、制造成本低、转矩脉动小，振动噪音小的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一些实施例磁阻电机的转子铁芯与定子组件装配的结构示意图；

图2是图1所示磁阻电机的局部结构示意图；

图3是图1所示磁阻电机的磁场分布示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1至图3示出了本实用新型磁阻电机的一些优选实施例。该磁阻电机，可以为开关磁阻电机，其可航空航天、新能源汽车、家用电器等领域，其具有结构简单、制造成本低、转矩脉动小，振动噪音小、可靠性高、经济实用，实现性能优化的同时提高电机功率密度，显著改善电机性能

如图1所示，该磁阻电机可包括定子组件20以及转子组件；该定子组件 20可与该转子组件装配，该定子组件20可以在通电状态下通过产生磁场驱动该转子组件转动。该转子组件可通过转动进而实现动力输出。

在一些实施例中，该转子组件可包括转子铁芯10以及转轴。该转轴可穿设于该转子铁芯10中，该转子铁芯10可与该定子组件20配合，在该定子组件20驱动下转动，进而带动该转轴转动。

在一些实施例中，该转子铁芯10可包括环状体11以凸极12。该环状体 11可套设于该转轴的外围，其上设有供转轴安装的安装孔。该凸极12可以为多个，其可间隔设置于该环状体11的外侧壁，且沿径向凸出该环状体11设置。该凸极12可与该环状体11一体成型，具体地，该凸极12可与该环状体11通过铸造一体成型。在一些实施例中，作为选择的，该凸极12可以为六个。可以理解地，在其他一些实施例中，该凸极12的数量可以不限于六个。

如图1及图2所示，进一步地，在一些实施例中，该凸极12可包括凸极主体121以及第一极靴122和第二极靴123。该凸极主体121可沿该环状体11 的径向凸出设置，其远离该环状体11一端的端面可以为弧面，其与该环状体 11相接的两相对设置的侧壁可以为平面。该第一极靴122和第二极靴123可设置于该凸极主体121远离该环状体11一端，且分别位于该凸极主体121的两相对侧，并分别沿该凸极主体121的周向延伸设置，能够有效的改变磁通分布，达到抑制换相时转矩脉动的目的。在一些实施例中，该第一极靴122和该第二极靴123可与该凸极主体121一体成型，在一些实施例中，作为选择的，该第一极靴122和该第二极靴123可与该凸极主体121通过压铸一体成型。转子铁芯设计简单，加工方便，通过在转子的凸极12上设置对称的第一极靴122 和第二极靴123，优化电机内部磁场分布，改善了气隙中的磁密分布，保证换相时定转子磁场过度更加平滑；的第一极靴122和第二极靴123能增大换相时气隙中切向分量，降低换相时气隙中径向分量，切向分量的增加，能有效提高转子切向力，提高电磁转矩，同时有效降低换相期间的转矩脉动；通过有效降低径向磁密，而降低定转子间的径向作用力，有效减小电机振动和噪声。

具体地，在一些实施例中，该第一极靴122和第二极靴123可沿该凸极主体121的中心轴线对此设置，从而能够保证电机正反运行时对转矩脉动均有抑制作用。该凸极主体121两相对设置的侧壁与该凸极主体121远离环状体11 一端的端面之间设置与斜面，该弧面的两端与该斜面连接可形成该第一极靴 122和第二极靴123。在一些实施例中，该第一极靴122和该第二极靴123的横截面可呈类三角形，从而在该凸极主体121上加工出第一极靴122和第二极靴123。

在一些实施例中，该第一极靴122和第二极靴123分别包括第一外径R1 和第二外径R2。该第一外径R1可大于该第一外径R1设置。在一些实施例中，该第一极靴122和第二极靴123的外延伸角θ的角度可以为大于零且小于 (360/Nr-θr)/2，其中Nr为转子极数，θr为转子极弧。在一些实施例中，可作为选择的，该磁阻电机为8槽6极结构(即六个转子凸极，八个定子槽位)，转子极弧角度为40°；则外延伸角θ可以为大于零且小于 (360/Nr-θr)/2＝(360/6-40)/2＝18°

进一步地，在一些实施例中，该定子组件20可套设于该转子铁芯10的外围，且其可该转子铁芯10之间留设有间隔，该间隔可形成气隙30。在一些实施例中，该定子组件10可包括定子铁芯21以及电枢绕组22；该定子铁芯21 可套设于该转子铁芯10的外围，该气隙30可设置于该定子铁芯21和该转子铁芯10之间。该电枢绕组22可设置于该定子铁芯21上，其可以为多个，其可沿该定子铁芯21的周向间隔设置。

进一步地，在一些实施例中，该定子铁芯21可包括定子轭部211以及定子凸极212。该定子轭部211可呈状状，该定子凸极212可以为多个，该多个定子凸极212可间隔设置于该定子轭部211内侧，且沿该定子轭部211的周向凸出设置，可以选择的，该定子凸极212可以为八个。该电枢绕组22可与该定子凸极212一一对应设置，其可一一套设于该定子凸极212上。在一些实施例中，该定子轭部211可与该定子凸极212一体成型。作为选择的，该定子轭部211可与该定子凸极212通过压铸一体成型。该气隙20可位于该定子凸极 212与该转子铁芯10的凸极12之间，具体地，该定子凸极212与该转子铁芯 10的凸极12相对设置，与该转子铁芯10的凸极12之间留设有间隔，该间隔可形成气隙30。

如图3所示，在一些实施例中，磁阻电机运行时，定转子间存在磁场，磁场磁密B可以分解为切向分量Bt和径向分量Bn，其中，α为磁通进入角，β为磁通穿出角；切向分量Bt应用于电机转矩的产生，径向分量Bn对电磁转矩没有作业，且会导致转子振动和电磁噪声。换相期间由于开关磁阻电机的双凸极结构和脉冲式供电方式，导致电机转矩存在跌落现象。通过在凸极12上增加第一极靴122和第二极靴123，改变了换相时磁通的分布。根据相应电磁理论知，该转子铁芯12能够改善了气隙30中的磁密分布，即增大了切向分量 Bt，降低了径向分量Bn；通过增加切向分量Bt，提高电机运行时的电磁转矩，降低了换相时转矩脉动；通过降低了径向分量Bn，降低了定转子间的径向作用力，而有效减小电机振动和噪声。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，包括环状体(11)、以及间隔设置于所述环状体(11)外侧壁的多个凸极(12)；

所述凸极(12)包括凸极主体(121)、以及设置于所述凸极主体(121)远离所述环状体(11)一端且位于所述凸极主体(121)两相对侧的第一极靴(122)和第二极靴(123)；所述第一极靴(122)和所述第二极靴(123)分别沿所述凸极主体(121)的周向延伸设置，且所述第一极靴(122)和所述第二极靴(123)的外延伸角的角度大于零且小于(360/Nr-θr)/2，其中Nr为转子极数，θr为转子极弧。

2.根据权利要求1所述的用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，所述第一极靴(122)和第二极靴(123)沿所述凸极主体(121)的中心轴线对称设置。

3.根据权利要求1所述的用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，所述第一极靴(122)和所述第二极靴(123)分别与所述凸极主体(121)一体成型。

4.根据权利要求1所述的用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，所述凸极主体(121)远离所述环状体(11)一端的端面为弧面。

5.根据权利要求4所述的用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，所述凸极主体(121)两相对设置的侧壁与所述凸极主体(121)远离所述环状体(11)一端的端面之间设置有斜面；所述弧面的两端与所述斜面连接形成所述第一极靴(122)和所述第二极靴(123)。

6.根据权利要求1所述的用于磁阻电机的转子铁芯，其特征在于，所述第一极靴(122)和第二极靴(123)的横截面呈类三角形。

7.一种磁阻电机，其特征在于，包括定子组件(20)以及与所述定子组件(20)装配的转子组件；

所述转子组件包括权利要求1至6任一项所述的转子铁芯、以及穿设于所述转子铁芯中的转轴；

所述定子组件(20)套设于所述转子铁芯(10)的外围，且与所述转子铁芯(10)之间留设有间隔以形成气隙(30)。

8.根据权利要求7所述的磁阻电机，其特征在于，所述定子组件(20)包括定子铁芯(21)以及设置于所述定子铁芯(21)上的电枢绕组(22)；

所述定子铁芯(21)套设于所述转子铁芯(10)的外围，所述气隙(30)设置于所述定子铁芯(21)和所述转子铁芯(10)之间。

9.根据权利要求8所述的磁阻电机，其特征在于，所述定子铁芯(21)包括定子轭部(211)、以及间隔设置于所述定子轭部(211)内侧的多个定子凸极(212)；

所述气隙(30)设置于所述定子凸极(212)与所述转子铁芯(10)的凸极(12)之间；

所述电枢绕组(22)设置于所述定子凸极(212)上。

10.根据权利要求9所述的磁阻电机，其特征在于，所述定子轭部(211)与所述定子凸极(212)一体成型。

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