CN216625547U - 一种双定子单转子盘式同步磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型的双定子单转子盘式同步磁阻电机，属于电机技术领域。两侧定子铁芯同轴固定套装在两侧电机端盖上，定子绕组按照同步电机绕组分布规律均匀的绕在定子铁芯的齿上；定子铁芯与转子铁芯中间设有气隙，且转子铁芯侧面沿周向均匀布有多层磁障，上下对称，磁障沿转子铁芯径向穿透整个铁芯圆盘；转子铁芯同轴套装固定在转子轮辐上，转子轮辐同轴固定套装在电机轴上，转子铁芯，转子轮辐和电机轴固接在一起可以一同旋转输出转矩；两侧电机端盖通过轴承分别旋转套装在电机轴的两端。本实用新型充分发挥电机磁阻转矩且省去了稀土永磁材料，同时具有盘式永磁电机结构紧凑、转矩功率密度大、效率高和同步磁阻电机调速范围宽、安全性好、性价比高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双定子单转子盘式同步磁阻电机，属于电机技术领域。
背景技术
盘式永磁电机也称轴向磁通电机，因其具有结构紧凑、转矩功率密度大和效率高等优点，国内外不少研究者将盘式永磁电机应用于电动汽车、船舶驱动、风力发电、矿产开采等领域。
近年来，由于稀土永磁体材料价格逐年攀升和稀土资源的不可持续性，无稀土永磁材料的同步磁阻电机得到了深入研究。由于没有采用稀土永磁材料，电机制造成本大大降低，且其调速范围宽、安全性好，不存在永磁退磁、破碎等风险，且其转子表面光滑，对比开关磁阻电机，其转矩脉动小、振动噪声低，具有一定优势。但其缺点是转矩密度对比永磁电机较低，由于同步磁阻电机基于最小磁阻原理运行，转子多采用多层磁障结构，通过优化磁障形状，调整电机凸极比来增大电机转矩。
发明内容
本实用新型针对现有盘式永磁电机和同步磁阻电机的优缺点，提出一种双定子单转子盘式同步磁阻电机，将盘式永磁电机贴有永磁体的转子替换为依据同步磁阻电机原理设计的带有径向多层磁障结构的转子，充分发挥电机磁阻转矩且省去了稀土永磁材料，且通过双定子单转子的复合结构增大输出转矩。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种双定子单转子盘式同步磁阻电机，包括第一定子铁芯、第一定子绕组、第二定子铁芯、第二定子绕组、转子铁芯、电机端盖、转子轮辐、轴承和电机轴；
所述的第一定子铁芯和第二定子铁芯沿圆周均匀分布有凸起齿，第一定子绕组和第二定子绕组分别安装在第一定子铁芯和第二定子铁芯的凸起齿上；一对安装有定子绕组的定子铁芯同轴套设在电机轴上，并固定在电机端盖内构成电机双定子；
所述转子铁芯同轴固定在转子轮辐上构成电机单转子，转子轮辐固定在电机轴上，位于第一定子铁芯和第二定子铁芯之间，由电机轴上的第一定位阶梯实现轴向定位；所述的转子铁芯、转子轮辐和电机轴一同旋转输出转矩；
所述的电机轴贯穿电机端盖，电机轴的两端通过轴承安装在电机端盖上。
优选的，所述的电机轴两端设有用于实现轴承轴向定位的第二阶梯。
优选的，第一定子绕组和第二定子绕组相向布置，通正弦电流时，第一定子绕组和第二定子绕组能够在轴向产生沿圆周方向行进的正弦波磁场。
优选的，所述转子铁芯为圆环体结构，外圆侧面沿周向均匀布有多层磁障，所述磁障沿径向贯穿至圆环体的内圆侧面，穿透整个转子铁芯。
优选的，所述磁障为多层弧形结构，上下对称。
优选的，所述的转子轮辐沿周向与转子铁芯内圆侧面紧密配合，转子轮辐上设有减重孔。
本实用新型充分发挥电机磁阻转矩且省去了稀土永磁材料，同时结合盘式永磁电机结构紧凑、转矩功率密度大、效率高和同步磁阻电机调速范围宽、安全性好、性价比高的优势，使得新型盘式同步磁阻电机的电磁、机械、振动噪声性能更优，性价比更高。
附图说明
图1为本实用新型实施例示出的一种双定子单转子盘式同步磁阻电机的结构示意图；
图2为图1的爆炸图；
其中：1-第一定子铁芯，2-第一定子绕组，3-转子铁芯，4-电机端盖，5-转子轮辐，6-轴承，7-电机轴、8-第二定子绕组、9-第二定子铁芯。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实用新型公开的一种新型的双定子单转子盘式同步磁阻电机包括第一定子铁芯1，第二定子绕组2，转子铁芯3，电机端盖4，转子轮辐5，轴承6，电机轴7，第二定子绕组8，第二定子铁芯9。
其中，第一定子铁芯1，第二定子绕组2，转子铁芯3，电机端盖4，转子轮辐5，轴承6，电机轴7，第二定子绕组8，第二定子铁芯9同轴心布置；两侧定子铁芯同轴固定套装在两侧电机端盖4上组成双定子，定子铁芯上沿圆周均匀分布有十二个凸起齿；定子绕组按照同步电机绕组分布规律均匀的绕在所述凸起齿上，使得定子绕组通正弦电流时，在绕组轴向产生沿圆周方向行进的正弦波磁场。定子铁芯与转子铁芯3不接触，中间设有一定距离的气隙，定子铁芯与转子铁芯通过气隙进行机电能量转换，使得定子绕组通电后，转子铁芯转动输出转矩。
转子铁芯3同轴套装固定在转子轮辐5上，转子轮辐同轴固定套装在电机轴7上，通过电机轴7上的第一阶梯实现定位，转子铁芯、转子轮辐和电机轴固接在一起可以一同旋转输出转矩。
电机轴7两端分别各套装一个轴承6，两侧电机端盖4通过轴承6分别旋转套装在电机轴7的两端，通过在电机轴两端设置第二阶梯实现轴承轴向定位。
在本实用新型的一种实施中，所述的转子轮辐5沿周向与转子铁芯3内圆侧面紧密配合，转子轮辐5上有六个减重孔。转子铁芯3依据同步磁阻电机的运行原理设计，在电机轴向构造磁路，转子铁芯为圆环体结构，圆环体上下对称，在转子铁芯外圆侧面均匀布有多层磁障，磁障沿转子铁芯径向穿透整个铁芯圆盘，磁障的形状根据所需的电机性能设计优化。本实施例中，在转子铁芯3中，相邻两个磁障的中线为转子直轴所在位置，磁障的中线为转子交轴所在的位置，以图2为例，采用六层连续弧形磁障结构，上下对称，共设十个磁障。
如式(1)所示，T为电磁转矩，p为极对数，Ld、Lq分别为直、交轴电感，id、iq分别为直、交轴电流。通过合理设计转子磁障的形状，调整电机的直轴、交轴电感，增大电机的凸极比，可以有效增加输出转矩。需要注意的是，为了增大转矩输出能力，此时电机需要采用最大转矩电流比控制(Maximum torque per ampere control，MTPA)等控制策略。同时，合理的磁障形状也可以改善电机的电磁、机械、振动噪声等多方面性能。
在本实用新型的实施过程中，当两侧定子绕组通正弦电流时，在绕组轴向产生沿圆周方向行进的正弦波磁场，两侧定子铁芯与转子铁芯3通过气隙进行机电能量转换。基于磁阻最小原理，转子铁芯3会跟随合成磁场的方向转动，随着正弦波磁场沿圆周方向行进，固接在一起的转子铁芯3、转子轮辐5和电机轴7转动输出转矩。本实用新型通过多层磁障的合理设计，可以增大电机的凸极比，进而输出较高的转矩。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本实用新型保护范围也包括本领域技术人员在权利要求范围内做出的各种变形或修改。
Claims (6)
1.一种双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，包括第一定子铁芯(1)、第一定子绕组(2)、第二定子铁芯(9)、第二定子绕组(8)、转子铁芯(3)、电机端盖(4)、转子轮辐(5)、轴承(6)和电机轴(7)；
所述的第一定子铁芯(1)和第二定子铁芯(9)沿圆周均匀分布有凸起齿，第一定子绕组(2)和第二定子绕组(8)分别安装在第一定子铁芯(1)和第二定子铁芯(9)的凸起齿上；一对安装有定子绕组的定子铁芯同轴套设在电机轴(7)上，并固定在电机端盖(4)内构成电机双定子；
所述转子铁芯(3)同轴固定在转子轮辐(5)上构成电机单转子，转子轮辐固定在电机轴上，位于第一定子铁芯(1)和第二定子铁芯(9)之间，由电机轴上的第一定位阶梯实现轴向定位；所述的转子铁芯(3)、转子轮辐(5)和电机轴(7)一同旋转输出转矩；
所述的电机轴(7)贯穿电机端盖(4)，电机轴的两端通过轴承(6)安装在电机端盖(4)上。
2.根据权利要求1所述的双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，所述的电机轴(7)两端设有用于实现轴承(6)轴向定位的第二阶梯。
3.根据权利要求1所述的双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，第一定子绕组(2)和第二定子绕组(8)相向布置，通正弦电流时，第一定子绕组(2)和第二定子绕组(8)能够在轴向产生沿圆周方向行进的正弦波磁场。
4.根据权利要求1所述的双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，所述转子铁芯(3)为圆环体结构，外圆侧面沿周向均匀布有多层磁障，所述磁障沿径向贯穿至圆环体的内圆侧面，穿透整个转子铁芯。
5.根据权利要求4所述的双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，所述磁障为多层弧形结构。
6.根据权利要求1所述的一种双定子单转子盘式同步磁阻电机，其特征在于，所述的转子轮辐(5)沿周向与转子铁芯(3)内圆侧面紧密配合，转子轮辐上设有减重孔。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022212946A1 (de) | 2022-12-01 | 2024-06-06 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Synchron-Reluktanzmaschine |
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2021
- 2021-12-10 CN CN202123092838.2U patent/CN216625547U/zh active Active
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