CN213661289U - 一种感应式转子及开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种感应式转子及开关磁阻电机，属于开关磁阻电机领域。本实用新型的感应式转子包含转子铁芯和导电环，所述转子铁芯上设置有凸极，所述凸极设置极身，所述导电环通过包围所述凸极极身设置在所述转子上。本实用新型的开关磁阻电机包含转子、定子，其中所用的转子采用上述感应式转子。本实用新型通过在转子铁芯凸极上设置导电环，在工作过程中导电环产生感应电流形成感应磁极，使磁路向转子凸极集中，从而增大了磁能利用率和输出转矩。

Description

一种感应式转子及开关磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及一种感应式转子及开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机的原理是磁路总是向磁阻最小的路径闭合，理想的磁路路径是，磁路从定子铁芯通电凸极出发，经过气隙，再经过转子铁芯作用凸极，再经过转子铁芯轭部，再经过转子铁芯作用凸极，再经过气隙回到定子铁芯通电凸极；但由于受到铁芯充磁饱和限制和磁路在磁极外发散的特性，部分磁路会偏离设计路径闭合，甚至产生反向转矩，从而导致磁能利用率降低，输出转矩降低。

进一步理解，磁路总是向磁极集中的，由于开关磁阻电机凸极没有磁极极性，故不能使磁路向其集中，导致现有的开关磁阻电机磁能利用率不高。

实用新型内容

为了改进现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种感应式转子及开关磁阻电机，通过在转子铁芯凸极上设置导电环，在工作过程中导电环产生感应电流形成感应磁极，使磁路向转子凸极集中，从而增大了磁能利用率和输出转矩。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种感应式转子，其应用于开关磁阻电机，所述转子包含转子铁芯和导电环，所述转子铁芯上设置有凸极，所述凸极设置极身，所述导电环通过包围所述凸极的极身设置在所述转子上。

本实用新型中，进一步地，各个所述凸极上的导电环相互独立。

本实用新型中，进一步地，该感应式转子应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，所述转子铁芯上凸极的个数为n，n≥2，并且m/n＝q，所述凸极还设置极翼，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼向远离极身的外侧延伸，并且在延伸方向上所述极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离递减变化。在此基础上，优选地，所述极翼径向外侧面为圆弧面，同一转子铁芯凸极上的两个极翼大小相等、结构对称且在同一圆弧面上，圆弧面的中心点设置在所述极身的中心线上，并且圆弧面的半径r小于转子铁芯的半径R。

本实用新型中，进一步地，该感应式转子应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，所述转子铁芯上凸极的个数为n，n≥2，并且m/n＝q，所述凸极还设置极翼，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述极身左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。

本实用新型中，进一步地，所述导电环由铜或铝制作。

本实用新型还提供一种开关磁阻电机，包括转子、定子，所述转子采用以上所述的感应式转子。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在转子铁芯凸极上设置导电环，在工作过程中，导电环产生感应电流形成感应磁极，使磁路向转子凸极集中。当转子低速运转时，磁场变化减慢，感应电流减弱，电机性能趋向表现为纯开关磁阻电机特性，保留了开关磁阻电机启动能力强的特点；当转子高速运转时，磁场变化加快，导电环产生的感应电流增强产生感应磁极，转子的作用凸极产生永磁极性，因而能增大输出转矩和输出功率，通过该设置，融合了部分同步电机和异步电机的优点，使电机性能更加优异。经试验，在同样电压和大于1/3额定转速、且两组开关磁阻电机的其他结构均相同的条件下，其中一组开关磁阻电机的转子设置导电环，另一组开关磁阻电机的转子不设置导电环，设置了导电环的电机的输出功率均能提升至少10％。

2、对于定子铁芯极数为m和转子铁芯凸极个数为n的开关磁阻电机，如果极数比的关系为m/n＝q，则对该转子铁芯的凸极进一步设置极翼，从而缩小边缘气隙，极翼的径向外侧面为圆弧面或者阶梯式面，使得极翼与定子铁芯凸极之间的气隙形成渐变气隙，从而能产生渐变电感，进而达到降低开关磁阻电机转矩脉动的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种感应式转子的平面结构示意图。

图2是本实用新型实施例1中一种感应式转子的立体结构示意图。

图3是本实用新型实施例1中具有感应式转子的开关磁阻电机的平面结构示意图。

图4是本实用新型实施例2中一种感应式转子的平面结构示意图。

图5是本实用新型实施例2中具有感应式转子的开关磁阻电机的平面结构示意图

图中标记的含义是：100-转子，110-转子铁芯，111-凸极，111a-极身，111b-极翼，120-导电环,200-定子。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并结合附图1-5，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为提高开关磁阻电机的输出转矩，本实用新型提供一种感应式转子，该感应式转子100包含转子铁芯110和导电环120，转子铁芯110上设置有凸极111，凸极111设置极身111a，导电环120通过包围凸极111的极身111a设置在转子100上。本实用新型中，导电环120可采用由铜或铝等导电材料制作。本实用新型通过在转子铁芯凸极111上设置导电环120，在工作过程中，导电环120产生感应电流形成感应磁极，当转子100高速运转时，磁场变化加快，导电环120产生的感应电流增强产生感应磁极，转子100的作用凸极111产生永磁极性，因而能增大输出转矩和输出功率。

本实用新型优选凸极111上的导电环120相互独立，从而保证磁路向转子铁芯110上的每个作用凸极111集中，实现磁能利用的最大化。

本实用新型的转子铁芯凸极可以为常规的矩形凸极，应用在普通的开关磁阻电机，即能达到增大磁能利用率和输出转矩的目的。

在一些优选的实施例中，该感应式转子100还可以应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，设转子铁芯110上凸极111的个数为n，n≥2，并且m/n＝q，则本实用新型的转子铁芯的凸极111优选设置极翼111b，即在极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，参见图1和图2，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，并且在延伸方向上极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离递减变化。在此基础上，优选地，极翼111b径向外侧面为圆弧面，同一转子铁芯凸极111上的两个极翼111b大小相等、结构对称且在同一圆弧面上，圆弧面的中心点设置在极身111a的中心线上，并且圆弧面的半径r小于转子铁芯110的半径R。将上述转子铁芯110应用在开关磁阻电机时，相对于矩形的凸极结构，极翼111b的设置可以缩小边缘气隙，通过将极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离设置为呈递减变化，使得其应用在开关磁阻电机时与定子铁芯凸极111之间的气隙为逐渐变化的变气隙，从而能产生渐变电感，进而达到降低开关磁阻电机转矩脉动的目的，获得一种转矩脉动更小的开关磁阻电机。

在一些优选的实施例中，该感应式转子100应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，设转子铁芯110上凸极111个数为n，n≥2，并且m/n＝q，则本实用新型转子铁芯凸极111优选还包括极翼111b，即极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，极翼111b的结构形式还可以进行更优地变化，即极翼111b与极身111a之间呈极身高极翼111b低的阶梯状，参见图4，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，极翼111b的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼111b的延伸方向上，极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离按阶梯式递减变化；极身111a左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。通过设置阶梯式的极翼111b，在将该转子铁芯110应用到开关磁阻电机中时，可获得更平滑的凸极气隙体积变化率，使转矩脉动随之更平滑，进一步使电机运行更顺滑。

基于此，本实用新型还提供一种具有感应式转子的开关磁阻电机，参见图3和5，包括转子100、定子200，其中转子100的结构采用以上所述的结构。通过在转子铁芯的凸极111上设置导电环120，在工作过程中，导电环120产生感应电流形成感应磁极，使磁路向转子凸极111集中，当转子100高速运转时，磁场变化加快，导电环120产生的感应电流增强产生感应磁极，转子100的作用凸极111产生永磁极性，因而能增大输出转矩和输出功率。通过设置极翼，使得极翼与定子铁芯凸极之间的气隙形成渐变气隙，同时获得一种转矩脉动更小的开关磁阻电机。

实施例1

图1-2示出的为本实用新型的感应式转子的一种结构示意图。该感应式转子100包含转子铁芯110和导电环120，转子铁芯110上设置有凸极111，凸极111设置极身111a，导电环120通过包围凸极111的极身111a设置在转子100上。转子铁芯110的凸极111还设置极翼111b，在极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，并且在延伸方向上极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离递减变化。

图3示出的开关磁阻电机应用了本实施例的感应式转子100，该开关磁阻电机的定子铁芯极数为m＝12，相数q＝3，转子铁芯110上凸极111的个数为n＝3，满足m/n＝q的关系，在该转子铁芯110的凸极111上还设置极翼111b，即在极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，并且在延伸方向上极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离递减变化。

实施例2

图4示出的为本实用新型的感应式转子的另一种结构示意图。该感应式转子100包含转子铁芯110和导电环120，转子铁芯110上设置有凸极111，凸极111设置极身111a，导电环120通过包围凸极111的极身111a设置在转子100上。转子铁芯110的凸极111还设置极翼111b，极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，极翼111b与极身111a之间呈极身111a高极翼111b低的阶梯状，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，极翼111b的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼111b的延伸方向上，极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离按阶梯式递减变化；极身111a左右两侧的阶梯数量分别为4个。

图5示出的开关磁阻电机应用了本实施例的感应式转子100，该开关磁阻电机的定子铁芯极数为m＝12，相数q＝3，转子铁芯110上凸极111的个数为n＝3，满足m/n＝q的关系，在该转子铁芯110的凸极111还设置极翼111b，极身111a的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼111b，极翼111b与极身111a之间呈极身111a高极翼111b低的阶梯状，极翼111b向远离极身111a的外侧延伸，极翼111b的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼111b的延伸方向上，极翼111b的径向外侧面与转子铁芯110中心的距离按阶梯式递减变化；极身111a左右两侧的阶梯数量分别为4个。

经过试验，在同样电压和大于1/3额定转速、且两组开关磁阻电机的其他结构均相同的条件下，其中一组开关磁阻电机的转子设置导电环，另一组开关磁阻电机的转子不设置导电环，设置了导电环的电机的输出功率均能提升至少10％。

任何实用新型创造均是通过对现有技术的运用和组合以创造出新的事物，对于众多技术问题的主次判断，以及对于众多技术手段的运用组合，是存在无限可能的，以上所述仅是本实用新型优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种感应式转子，应用于开关磁阻电机，其特征在于：所述转子包含转子铁芯和导电环，所述转子铁芯上设置有凸极，所述凸极设置极身，所述导电环通过包围所述凸极的极身设置在所述转子上。

2.如权利要求1所述的一种感应式转子，其特征在于：各个所述凸极上的导电环相互独立。

3.如权利要求1所述的一种感应式转子，其特征在于：其应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，所述转子铁芯上凸极的个数为n，n≥2，并且m/n＝q，所述凸极还设置极翼，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼向远离极身的外侧延伸，并且在延伸方向上所述极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离递减变化。

4.如权利要求1所述的一种感应式转子，其特征在于：其应用于定子铁芯极数为m的q相开关磁阻电机，q≥3，所述转子铁芯上凸极的个数为n，n≥2，并且m/n＝q，所述凸极还设置极翼，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述极身左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。

5.如权利要求3所述的一种感应式转子，其特征在于：所述极翼径向外侧面为圆弧面，同一转子铁芯凸极上的两个极翼大小相等、结构对称且在同一圆弧面上，圆弧面的中心点设置在所述极身的中心线上，并且圆弧面的半径r小于转子铁芯的半径R。

6.如权利要求1所述的一种感应式转子，其特征在于：所述导电环由铜或铝制作。

7.一种开关磁阻电机，包括转子、定子，其特征在于：所述转子采用权利要求1-6任一项所述的感应式转子。

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