CN218771454U - 一种多极二相外转子开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多极二相外转子开关磁阻电机，包括定子以及转子，所述转子布置在所述定子的外部且与所述定子之间留有间隙，所述定子包括铁芯主体以及异形齿组，所述铁芯主体呈方形结构，异形齿组设有若干组，若干组异形齿组均匀环设在所述铁芯主体的外壁且位于所述转子的内侧，异形齿组上布置有绕组，本实用新型的有益效果是定子上设有异形齿组结构，具备单方向自启动功能，效率提升明显，绕组集中布置在异形齿组结构的主磁极部分，可减少分级绕组端部的铜损，其转子为均分多齿结构，可以减少转子齿高以及其轭厚的总厚度，增大电机的转矩力臂、减小转子的重量和转动惯量，与常规二相内转子开关磁阻电机相比，其功率密度和转矩密度提升明显。

Description

一种多极二相外转子开关磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及开关磁阻电机技术领域，尤其是涉及一种多极二相外转子开关磁阻电机。

背景技术

在现有技术中，随着社会的不断发展，开关磁阻电机在各行各业中得到了广泛的运用。开关磁阻电机，是一种新型调速电机，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代调速系统。其集电机技术，电力电子技术，微电子技术和自动控制技术等新成果与一体，以其结构简单、效率高、控制容易、高效无级调速，成本低等独特优点，在工业领域中已经成为其它类型电机调速驱动系统强有力的竞争者，具有广阔的应用前景，传统的无轴承开关磁阻电机是将磁轴承产生悬浮力的绕组集成到开关磁阻电机定子槽中，每个定子齿上均绕制两套绕组，即悬浮绕组和转矩绕组，通过协调控制转矩绕组和悬浮绕组电流，产生悬浮绕组磁场和转矩绕组磁场，两者相互叠加，通过在转子一侧气隙磁场增强，相反方向气隙磁场减弱来获得指向气隙磁场增强方向的径向悬浮力，转矩控制和悬浮控制之间存在强耦合。然而现有技术中常规的二相内转子开关磁阻电机的功率密度以及转矩密度较低，其铜耗以及铜材用量较大。

申请号为：201822149075.2的中国实用新型专利公开了一种悬浮齿内置式外转子无轴承开关磁阻电机，其包括外转子、绝磁轴以及依次设置在绝磁轴上的第一转矩定子、第一悬浮定子、第二悬浮定子和第二转矩定子，外转子包括转子本体以及依次设置在转子本体内壁上的第一转子齿、第二转子齿、第三转子齿和第四转子齿，第二转子齿和第三转子齿分别与第一悬浮定子和第二悬浮定子上的悬浮齿相对设置，第一转子齿和第四转子齿分别与第一转矩定子和第二转矩定子上的转矩齿相对设置。然而该种开关磁阻电机的转子齿高以及其轭厚的总厚度较大，其会导致电机的转矩力臂较小、增大转子的重量和转动惯量、减小电机的功率密度和转矩密度，并且其铜耗以及铜材用量较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多极二相外转子开关磁阻电机。

为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：

一种多极二相外转子开关磁阻电机，包括定子以及转子，所述转子布置在所述定子的外部且与所述定子之间留有间隙，所述定子包括铁芯主体以及异形齿组，所述铁芯主体呈方形结构，异形齿组设有若干组，若干组异形齿组均匀环设在所述铁芯主体的外壁且位于所述转子的内侧，异形齿组上布置有绕组。

异形齿组包括主齿以及分齿，所述主齿设置在所述铁芯主体的外部且其一端与所述铁芯固定连接，所述分齿设置在所述主齿远离所述铁芯主体的一端且与所述主齿一体成型设置，所述绕组布置在所述主齿的侧部。

所述分齿的两侧沿着所述主齿的侧部延伸设置，所述分齿的宽度大于所述主齿的宽度，所述分齿靠近所述转子的一端设置为弧状结构，所述分齿靠近所述转子的一端布设有两组异形通槽，两组异形通槽间隔设置，所述分齿与两组异形通槽共同构成异形齿状结构。

所述转子包括转轭以及转齿，所述转轭为内部真空的圆环形结构，所述转齿设有若干组，若干组所述转齿均匀间隔环设在所述转轭的内侧且与所述转轭一体成型设置，所述转齿远离所述转轭的一端与所述分齿远离所述主齿的一端之间留有间隙。

所述转齿设有十八组，异形齿组设有四组，四组异形齿组均匀间隔布置，所述铁芯主体与所述转轭同轴设置。

异形通槽靠近所述转齿的一侧对应相邻两组所述转齿之间的间隙设有开口结构，异形通槽开口结构的宽度与相邻两组所述转齿端部之间的宽度相同，所述分齿靠近所述转齿的一侧边部与所述转齿远离所述转轭的一侧边部仿形设置。

异形通槽由布置在所述分齿边部的开口槽以及与开口槽连通的条形弧状槽组成，每组所述分齿上的两组异形通槽将对应的所述分齿分割为三组异形齿状结构。

三组异形齿状结构靠近所述转齿一侧的弧长与所述转齿远离所述转轭的一端的弧长对应设置。

本实用新型的有益效果是：

设有异形齿组结构，具备单方向自启动功能，效率提升明显，绕组集中布置在异形齿组结构中的主磁极部分，可以减少分级绕组端部的绕组铜损，其转子采用均分多齿结构，可以减少转子齿高以及其轭厚的总厚度，增大电机的转矩力臂、减小转子的重量和转动惯量，与常规二相内转子开关磁阻电机相比，其电机的功率密度和转矩密度提升明显，并且其铜耗以及铜材用量明显减小。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型定子结构示意图；

图3是本实用新型转子结构示意图。

图中：1、定子；2、转子；3、铁芯主体；4、绕组；5、主齿；6、分齿；7、转轭；8、转齿。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，

一种多极二相外转子开关磁阻电机，包括定子1以及转子2，转子2布置在定子1的外部且与定子1之间留有间隙，定子1包括铁芯主体3以及异形齿组，铁芯主体3呈方形结构，异形齿组设有若干组，若干组异形齿组均匀环设在铁芯主体3的外壁且位于转子2的内侧，异形齿组上布置有绕组4，本实用新型整体结构示意图如图1所示。

异形齿组包括主齿5以及分齿6，主齿5设置在铁芯主体3的外部且其一端与铁芯固定连接，分齿6设置在主齿5远离铁芯主体3的一端且与主齿5一体成型设置，绕组4布置在主齿5的侧部，异形齿组通过主齿5以及分齿6配合，构成定子1中的凸极结构，其中，主齿5用于为分齿6以及绕组4提供安装支撑，分齿6用于与主齿5共同构成定子1中的凸极结构，绕组4集中分布在主齿5部位可以减少在分齿6处设置绕组4而产生的铜损，本实用新型定子1结构示意图如图2所示。

分齿6的两侧沿着主齿5的侧部延伸设置，分齿6的宽度大于主齿5的宽度，分齿6靠近转子2的一端设置为弧状结构，分齿6靠近转子2的一端布设有两组异形通槽，两组异形通槽间隔设置，分齿6与两组异形通槽共同构成异形齿状结构，其中，异形通槽用于将分齿6靠近转子2的端部划分为异形齿状结构，其异形结构使转子2具备单方向自启动功能。

转子2包括转轭7以及转齿8，转轭7为内部真空的圆环形结构，转齿8设有若干组，若干组转齿8均匀间隔环设在转轭7的内侧且与转轭7一体成型设置，转齿8远离转轭7的一端与分齿6远离主齿5的一端之间留有间隙，转子2通过转轭7以及转齿8配合，构成开关磁阻电机中的转子2部分，其中，转轭7用于作为转子2的主体，转齿8用于与转轭7配合以构成开关磁阻电机中的转子2部分，均匀间隔环设的转子2可减少转子2的齿高以及转轭7厚度的总厚度，从而增大电机转矩力臂、减少转子2重量和转动惯量、增大电机的功率密度，本实用新型转子2结构示意图如图3所示。

转齿8设有十八组，异形齿组设有四组，四组异形齿组均匀间隔布置，铁芯主体3与转轭7同轴设置，其中，转齿8以及异形齿组的数量可根据实际使用需求进行适应性调整，铁芯主体3与转轭7同轴设置可以保证定子1与转子2的配合状态。

异形通槽靠近转齿8的一侧对应相邻两组转齿8之间的间隙设有开口结构，异形通槽开口结构的宽度与相邻两组转齿8端部之间的宽度相同，分齿6靠近转齿8的一侧边部与转齿8远离转轭7的一侧边部仿形设置，其中，分齿6与转齿8对应部分仿形设置可以有效提升定子1与转子2之间的配合精度、功率密度以及转矩密度。

异形通槽由布置在分齿6边部的开口槽以及与开口槽连通的条形弧状槽组成，每组分齿6上的两组异形通槽将对应的分齿6分割为三组异形齿状结构，其中，边部设置为异形齿状结构的分齿6可以明显减小其铜耗以及铜材用量。

三组异形齿状结构靠近转齿8一侧的弧长与转齿8远离转轭7的一端的弧长对应设置，其中，异形齿状结构的弧长与转齿8的弧长对应设置可以保证转子2与定子1之间的功率转化效果。

工作原理：

本方案中多级二相外转子2开关磁阻电机由多级均分多齿外转子2及异形齿组集中绕组4的定子1极组成，具备单方向自启动功能，多级均分多齿外转子2可减少转子2齿高及轭厚的总厚度，增大电机的转矩力臂和功率密度，减少转子2的重量和转动惯量，定子1绕组4中的分齿6边缘部分分割为三组异形齿状结构，异形齿组集中绕组4可减少分级绕组4端部绕组4的铜损，其异形结构使其具备单方向自启动功能，效率提升明显，与常规二相外转子2开关磁阻电机相比，其功率密度、转矩密度提升明显，铜耗、铜材用量减小明显。

本实用新型的有益效果是设有异形齿组结构，具备单方向自启动功能，效率提升明显，绕组集中布置在异形齿组结构中的主磁极部分，可以减少分级绕组端部的绕组铜损，其转子采用均分多齿结构，可以减少转子齿高以及其轭厚的总厚度，增大电机的转矩力臂、减小转子的重量和转动惯量，与常规二相内转子开关磁阻电机相比，其电机的功率密度和转矩密度提升明显，并且其铜耗以及铜材用量明显减小。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种多极二相外转子开关磁阻电机，其特征在于，包括定子(1)以及转子(2)，所述转子(2)布置在所述定子(1)的外部且与所述定子(1)之间留有间隙，所述定子(1)包括铁芯主体(3)以及异形齿组，所述铁芯主体(3)呈方形结构，异形齿组设有若干组，若干组异形齿组均匀环设在所述铁芯主体(3)的外壁且位于所述转子(2)的内侧，异形齿组上布置有绕组(4)。

2.如权利要求1所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，异形齿组包括主齿(5)以及分齿(6)，所述主齿(5)设置在所述铁芯主体(3)的外部且其一端与所述铁芯固定连接，所述分齿(6)设置在所述主齿(5)远离所述铁芯主体(3)的一端且与所述主齿(5)一体成型设置，所述绕组(4)布置在所述主齿(5)的侧部。

3.如权利要求2所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，所述分齿(6)的两侧沿着所述主齿(5)的侧部延伸设置，所述分齿(6)的宽度大于所述主齿(5)的宽度，所述分齿(6)靠近所述转子(2)的一端设置为弧状结构，所述分齿(6)靠近所述转子(2)的一端布设有两组异形通槽，两组异形通槽间隔设置，所述分齿(6)与两组异形通槽共同构成异形齿状结构。

4.如权利要求3所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，所述转子(2)包括转轭(7)以及转齿(8)，所述转轭(7)为内部真空的圆环形结构，所述转齿(8)设有若干组，若干组所述转齿(8)均匀间隔环设在所述转轭(7)的内侧且与所述转轭(7)一体成型设置，所述转齿(8)远离所述转轭(7)的一端与所述分齿(6)远离所述主齿(5)的一端之间留有间隙。

5.如权利要求4所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，所述转齿(8)设有十八组，异形齿组设有四组，四组异形齿组均匀间隔布置，所述铁芯主体(3)与所述转轭(7)同轴设置。

6.如权利要求5所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，异形通槽靠近所述转齿(8)的一侧对应相邻两组所述转齿(8)之间的间隙设有开口结构，异形通槽开口结构的宽度与相邻两组所述转齿(8)端部之间的宽度相同，所述分齿(6)靠近所述转齿(8)的一侧边部与所述转齿(8)远离所述转轭(7)的一侧边部仿形设置。

7.如权利要求6所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，异形通槽由布置在所述分齿(6)边部的开口槽以及与开口槽连通的条形弧状槽组成，每组所述分齿(6)上的两组异形通槽将对应的所述分齿(6)分割为三组异形齿状结构。

8.如权利要求7所述的一种多极二相外转子(2)开关磁阻电机，其特征在于，三组异形齿状结构靠近所述转齿(8)一侧的弧长与所述转齿(8)远离所述转轭(7)的一端的弧长对应设置。

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