一種定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電機(jī)遵循磁通總是要沿著磁導(dǎo)最大的路徑閉合的原理，由磁拉力作用產(chǎn)生具有磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固。定子線圈嵌裝容易，端部牢固，熱耗大部分在定子，易于冷卻；轉(zhuǎn)子無永磁體，可有較高的最大容許溫升，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，成本低，電動(dòng)機(jī)可高速旋轉(zhuǎn)而不會(huì)導(dǎo)致變形，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，易于加、減速度；開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與相電流方向無關(guān)，只要控制主開關(guān)器件的導(dǎo)通關(guān)斷角度，就可以改變電機(jī)的工作狀態(tài)；繞組電流可通過續(xù)流二極管續(xù)流，并回饋電能給電源，具有再生作用；開關(guān)磁阻電機(jī)在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)均具有高輸出和高效率，非常適合高速運(yùn)行以及在惡劣的環(huán)境中。
[0003]常規(guī)開關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組有整距繞組或集中繞組，轉(zhuǎn)子采用齒極結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的電機(jī)內(nèi)部磁通回路長(zhǎng)，各繞組的磁通回路的路徑相互重疊，導(dǎo)致定子或轉(zhuǎn)子某一處斷裂時(shí)對(duì)電機(jī)磁路影響大，容錯(cuò)能力差；高速時(shí)，由于轉(zhuǎn)子齒極結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的風(fēng)阻大，電機(jī)損耗增加。對(duì)于美國(guó)專利:u.S.Pat.N0.5，111,096.其轉(zhuǎn)子采用分塊式結(jié)構(gòu)，減少了風(fēng)阻，但定子采用整距繞組，端部銅耗增大，不同繞組產(chǎn)生的磁通在電機(jī)中有重合的路徑，導(dǎo)致電機(jī)容錯(cuò)能力差。對(duì)于中國(guó)專利CN 101710775 A。其采用了定轉(zhuǎn)子分塊是結(jié)構(gòu)，但定子采用了永磁體，增加了點(diǎn)擊成本，其結(jié)構(gòu)至少為三相電機(jī)，不能做成兩相電機(jī)，控制器成本不能減少，定子繞組采用整距繞組，端部用銅量大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為了解決上述問題，提出了一種定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)，本裝置可以實(shí)現(xiàn)各繞組產(chǎn)生的磁通路徑相互獨(dú)立，各定子分塊結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，并且可實(shí)現(xiàn)定子可拆卸功能，是電機(jī)維護(hù)組裝方便簡(jiǎn)潔，同時(shí)能夠比傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)鐵磁材料更加節(jié)省，電機(jī)損耗更少，電機(jī)繞組磁路更短，高速時(shí)轉(zhuǎn)子風(fēng)(油)阻更小，效率更高，可靠性更高，容錯(cuò)能力更強(qiáng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子部分和定子部分，轉(zhuǎn)子部分包括疊壓鐵芯、非導(dǎo)磁材料框架和轉(zhuǎn)軸，其中，疊壓鐵芯采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，嵌裝在非導(dǎo)磁材料框架中；轉(zhuǎn)軸、非導(dǎo)磁材料框架和疊壓鐵芯結(jié)合形成“圓柱形”非凸極結(jié)構(gòu)，定子部分包括若干個(gè)獨(dú)立可拆卸的分塊式結(jié)構(gòu)，每個(gè)分塊式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)E型定子鐵芯，E型定子鐵芯由E型導(dǎo)磁材料疊壓而成，E型定子鐵芯的中間磁齒上纏繞有勵(lì)磁繞組，分塊式結(jié)構(gòu)之間設(shè)有定子隔磁材料進(jìn)行隔離。
[0007]所述定子隔磁材料為非導(dǎo)磁材料，與電機(jī)定子連接。
[0008]所述分塊式結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)為N，且N為電機(jī)相數(shù)M的偶數(shù)倍。
[0009]所述疊壓鐵芯的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。
[0010]所述E型定子鐵芯包括中間的主磁齒，主磁齒兩邊各一個(gè)副磁齒以及連接各個(gè)磁齒的E型定子軛部。
[0011]所述疊壓鐵芯嵌裝在轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁材料框架內(nèi)，非導(dǎo)磁材料框架使疊壓鐵芯固定在轉(zhuǎn)子中，同時(shí)保證分塊的疊壓鐵芯相互隔離獨(dú)立。
[0012]所述疊壓鐵芯的外側(cè)采用階梯氣隙結(jié)構(gòu)，為保證轉(zhuǎn)子外徑為圓形，非導(dǎo)磁材料框架填充了轉(zhuǎn)子鐵芯的階梯氣隙。
[0013]所述勵(lì)磁繞組通電時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的路徑由E型定子鐵芯主磁齒-氣隙-轉(zhuǎn)子鐵芯-氣隙-E型定子鐵芯副磁齒-該E型定子鐵芯軛部-E型定子鐵芯主磁齒形成閉合回路。
[0014]所述主磁齒的寬度等于兩個(gè)副磁齒寬度的和，兩個(gè)副磁齒不等寬。
[0015]所述主磁齒的寬度等于兩個(gè)副磁齒寬度的和，兩個(gè)副磁齒等寬。
[0016]所述疊壓鐵芯中間設(shè)有T型凸起，非導(dǎo)磁材料框架設(shè)有與其相對(duì)應(yīng)的T型凹槽。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0018](I)電機(jī)定子采用分塊式的E型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子采用分塊式的結(jié)構(gòu)，節(jié)約導(dǎo)磁材料的用量，減少電機(jī)材料成本，同時(shí)定轉(zhuǎn)子中采用了非導(dǎo)磁材料，可以減少電機(jī)的整體密度，在相同體積下，電機(jī)更加輕；
[0019](2)定子是分塊式結(jié)構(gòu)，各繞組繞線簡(jiǎn)單方便；
[0020](3)本電機(jī)采用集中繞組，定子繞組在端部無交疊，端部用銅量較少，可靠性能更尚;
[0021](4)轉(zhuǎn)子采用分塊式鐵芯疊壓到非導(dǎo)磁材料中，形成“圓柱形”非凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，從而極大的減少了高速運(yùn)行下的風(fēng)(油)損耗，同時(shí)可采用密度較小的非導(dǎo)磁材料來減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而電機(jī)具有很好的高速運(yùn)行性能；
[0022](5)每個(gè)繞組的導(dǎo)磁回路的路徑都是獨(dú)立的，沒有交疊，減少電機(jī)內(nèi)部故障對(duì)電機(jī)性能的影響，提高電機(jī)可靠性、容錯(cuò)能力；
[0023](6)每個(gè)定子分塊結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)一個(gè)線圈繞組，各線圈繞組產(chǎn)生磁通回路在電機(jī)中所走路徑相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子可拆卸，組裝方便。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的端部視圖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的定子鐵芯排列結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的定子鐵芯疊片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子端部視圖；
[0029]圖6是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯疊片平面示意圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的嵌裝轉(zhuǎn)子鐵芯的非導(dǎo)磁材料框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的一相定子繞組勵(lì)磁時(shí)轉(zhuǎn)子在不同的旋轉(zhuǎn)位置下的磁力線分布示意圖；
[0032]圖9是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的一相定子繞組勵(lì)磁時(shí)轉(zhuǎn)子在不同的旋轉(zhuǎn)位置下的磁力線分布示意圖；
[0033]圖10是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的一相定子繞組勵(lì)磁時(shí)轉(zhuǎn)子在不同的旋轉(zhuǎn)位置下的磁力線分布示意圖；
[0034]圖11是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的一相定子繞組勵(lì)磁時(shí)轉(zhuǎn)子在不同的旋轉(zhuǎn)位置下的磁力線分布示意圖；
[0035]圖12是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的定轉(zhuǎn)子主要特征結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)示圖；
[0036]圖13是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩波形圖；
[0037]圖14是本實(shí)用新型的一種兩相4極開關(guān)磁阻電機(jī)在轉(zhuǎn)速為15000rpm時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩波形圖。
[0038]其中，1、軸承，2、轉(zhuǎn)子鐵芯(導(dǎo)磁)，3、轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)框架，4、勵(lì)磁繞組，5、定子E型鐵芯(導(dǎo)磁)，6、定子隔磁材料，7、轉(zhuǎn)子階梯氣隙結(jié)構(gòu)，8、固定轉(zhuǎn)子鐵芯用轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁框架凹槽，9、固定轉(zhuǎn)子鐵芯用轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁框架“T”形凹槽，10、定子內(nèi)徑圓弧，11、轉(zhuǎn)子階梯形結(jié)構(gòu)的階梯錯(cuò)高，12、轉(zhuǎn)子鐵芯圓弧，13、轉(zhuǎn)子外徑圓弧，14、轉(zhuǎn)軸外徑，Q、定轉(zhuǎn)子間的氣隙，2-1?2-2、轉(zhuǎn)子鐵芯；4-1?4-4、線圈繞組，5-1、鐵芯主磁齒，5-2?5_3、副磁齒，5-A?5-B、電機(jī)相，6-1?6-4、隔磁材料所在位置；8_1?8_4、非導(dǎo)磁材料內(nèi)部凹槽，9_1?
9-2、非導(dǎo)磁框架“T”形凹槽，11-1?11-5、轉(zhuǎn)子階梯錯(cuò)高，12-1?12_6、階梯氣隙轉(zhuǎn)子弧，
15-1 ?15-2、凸起。
【具體實(shí)施方式】
:
[0039]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0040]定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)是一個(gè)多相電機(jī)，該電機(jī)定子極數(shù)(電機(jī)端部視圖的E型鐵芯個(gè)數(shù))為偶數(shù)，最佳相數(shù)為2，本實(shí)用新型擬以定子4個(gè)E型鐵芯結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子2個(gè)分塊導(dǎo)磁鐵芯結(jié)構(gòu)即4-2結(jié)構(gòu)的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)為例進(jìn)行說明。如圖1、2所示即為兩相定子E型結(jié)構(gòu)、定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)。該電機(jī)定子由E型鐵芯5，線圈繞組4-1至4-4以及隔磁材料(位于6-1至6-4所指位置)組成；圖1、2所示為4極定轉(zhuǎn)子分塊式開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。轉(zhuǎn)軸I安裝在轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁材料框架3的中心，轉(zhuǎn)子鐵芯嵌裝在非導(dǎo)磁材料框架內(nèi)形成圓柱形轉(zhuǎn)子，其圓柱外徑13即轉(zhuǎn)子外徑小于定子內(nèi)徑10，從而形成氣隙Q。勵(lì)磁繞組4-1、4-2、4-3、4-4分別繞制在相應(yīng)E型鐵芯的主磁齒上，其中勵(lì)磁繞組4_1、4_3為一相，勵(lì)磁繞組4-2、4-4為一相形成兩相繞組，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，兩相交替