專(zhuān)利名稱(chēng)：自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類(lèi)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類(lèi)電機(jī)，包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、雙凸極 電機(jī)、感應(yīng)子電機(jī)等，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁阻類(lèi)電機(jī)是通過(guò)磁阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。該類(lèi)電機(jī)主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)、雙凸極電機(jī)、感應(yīng)子電機(jī)等。以雙凸極電機(jī)為例，轉(zhuǎn)子采用硅鋼片沖制疊壓而成，轉(zhuǎn)子 上有凸極結(jié)構(gòu)，無(wú)繞組，無(wú)電刷，因而該型電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的突出優(yōu)點(diǎn)，尤其 適合于高速運(yùn)行。另外，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)還具有其勵(lì)磁功率相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，因此雙凸極 電機(jī)在航空航天、艦船、綠色能源等各個(gè)領(lǐng)域的動(dòng)力系統(tǒng)及電源系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用前景。
一種磁阻類(lèi)電機(jī)采用雙定子結(jié)構(gòu)，即電機(jī)具有內(nèi)外兩個(gè)定子，轉(zhuǎn)子位于兩個(gè)定子之間， 這種雙凸極電機(jī)有效地降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，擴(kuò)大了該類(lèi)電機(jī)的應(yīng)用范圍。另外研究表明可以通 過(guò)釆用轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)來(lái)降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在此雙定子結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)結(jié)合成轉(zhuǎn)子斜齒雙定 子雙凸極電機(jī)。然而，由于磁阻類(lèi)電機(jī)是通過(guò)磁阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換，且其定子、 轉(zhuǎn)子的磁通都是交變的，因此它存在明顯的渦流損耗，效率相對(duì)較低，定子、轉(zhuǎn)子溫升明顯。 這樣輕則會(huì)影響繞組壽命，重則會(huì)損壞繞組，使得電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。通常的方法是降低繞組電 流密度選取、減小導(dǎo)磁體磁通密度選取、增大外部散熱面積等方法來(lái)減小溫升，但是這會(huì)增 大電機(jī)的體積重量，造成生產(chǎn)浪費(fèi)。這就限制了該類(lèi)電機(jī)等的應(yīng)用范圍，尤其是大功率場(chǎng)合 的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在雙定子磁阻類(lèi)電機(jī)的基礎(chǔ)上，利用轉(zhuǎn)子凸極的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種具有軸流風(fēng) 機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀自風(fēng)冷卻功能轉(zhuǎn)子、能夠有效散除轉(zhuǎn)子熱量、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的新型磁阻類(lèi)電機(jī)。 該電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極齒根據(jù)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)，使之具有自風(fēng)冷卻功能，定子凸極齒根據(jù) 轉(zhuǎn)子凸極齒形狀設(shè)計(jì)，使之產(chǎn)生降低轉(zhuǎn)矩^t動(dòng)的功能。
利用本發(fā)明可以在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)提高繞組電流密度選取、提高導(dǎo)磁體飽和磁密選取，減小 外部散熱面積，最大限度地降低電機(jī)的體積重量、優(yōu)化電機(jī)的尺寸，節(jié)省資源，降低消耗。 尤其適合于低轉(zhuǎn)速、大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。
本發(fā)明為一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類(lèi)電機(jī)。該電機(jī)有內(nèi)外兩個(gè)定子、轉(zhuǎn) 子在兩個(gè)定子中間，包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、雙凸極電機(jī)、感應(yīng)子電機(jī)等，適用于兩個(gè)定子凸極 齒之和與轉(zhuǎn)子凸極齒分別為6n/4n極、或8n/6n極、或10n/8n極結(jié)構(gòu)，n為正整數(shù)，或其它 各種基本結(jié)構(gòu)，此處所謂的各種結(jié)構(gòu)名稱(chēng)描述的是定子及轉(zhuǎn)子上凸極齒的個(gè)數(shù)，例如所謂 的6/4極是指兩個(gè)定子共有6個(gè)凸極齒，轉(zhuǎn)子有4個(gè)凸極齒，等等；同時(shí)適用于各種勵(lì)磁方式，包括電勵(lì)磁、永磁體勵(lì)磁及混合勵(lì)磁，和各種工作方式，包括電動(dòng)工作及發(fā)電工作。 以6/4/4/6極結(jié)構(gòu)雙定子雙凸極電機(jī)為例，該電機(jī)內(nèi)外兩個(gè)定子都有6個(gè)凸極齒，轉(zhuǎn)子外
部及內(nèi)部均具有4個(gè)凸極齒其它結(jié)構(gòu)的磁阻類(lèi)電機(jī)的設(shè)計(jì)與此完全相同，所不同的僅僅是
轉(zhuǎn)子以及定子上凸極齒的個(gè)數(shù)不一樣。
該電機(jī)除了具有自風(fēng)冷卻功能軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀凸極齒定子及轉(zhuǎn)子以外，在(其它)
電性能上與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)是一致的，從電機(jī)橫截面上看每一個(gè)
橫截面都是一致的，并且與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)的橫截面一致。
但是，該發(fā)明電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極齒為軸流鳳機(jī)扇葉結(jié)抅形狀，轉(zhuǎn)子凸極齒的傾斜情況符合
以下描述
對(duì)于轉(zhuǎn)子外側(cè)以轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒高中心與轉(zhuǎn)子中心軸線的距離o (轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑與 轉(zhuǎn)子外側(cè)內(nèi)半徑的平均值)為半徑，以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心作與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等的圓柱面，該 圃柱面與外側(cè)凸極齒側(cè)面形成空間交線。將該圓柱面展開(kāi)成為平面，空間交線展成為平面圓 弧狀曲線，內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，這樣即構(gòu)成了平面葉柵。圓弧狀葉片 中心圓弧線，簡(jiǎn)稱(chēng)中弧線，其進(jìn)氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角稱(chēng)為進(jìn)氣口角
度A,其出氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角稱(chēng)為出氣口角度Cf3。所述的圓弧狀
曲線，由進(jìn)口角度/ 和出口角度《3以及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度決定，^二tan-'S, A^taiT1^^,
C2u=^"，式中的為C'進(jìn)氣絕對(duì)速度，Cl為輪緣速度，幾為輪緣功。
當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)凸極產(chǎn)生對(duì)氣體的抽吸力，將氣體引入電機(jī)內(nèi)部再由出口排出。在 平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形中，根據(jù)冷卻氣流量要求，確定進(jìn)氣絕對(duì)速度G, 根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算出輪緣速度M,由速度三角形確定相對(duì)速度方向w。使轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極進(jìn)口角 / 尸m,避免進(jìn)氣產(chǎn)生分離損失。圓弧狀中弧線出口角"3要經(jīng)過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)確定，長(zhǎng)度根據(jù)電機(jī) 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度確定。
對(duì)于轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)，凸極齒的描述及進(jìn)、出氣口角度與上述轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒相同，使轉(zhuǎn)子內(nèi) 側(cè)凸極出進(jìn)氣口角爲(wèi)="2。圓弧狀中心線出氣口角《4要經(jīng)過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)確定,長(zhǎng)度根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子 長(zhǎng)度確定。
在進(jìn)氣口凸極上加裝一個(gè)整流罩，減小進(jìn)氣阻力。
內(nèi)外兩個(gè)定子凸極齒的傾斜情況符合描述為了保持電機(jī)(其它)電性能與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子斜齒 結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)一致，以傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜一齒為例轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面在以n為 半徑的圓柱切面平面展開(kāi)困上形成的曲線LA,展開(kāi)圖的寬度為2;rn;外定子凸極齒側(cè)面在 以外定子內(nèi)半徑"為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線Lb,展開(kāi)圖的寬度為2;r", 將該展開(kāi)圖進(jìn)行縮小，寬度縮小到2;rn，則原展開(kāi)圖上所有的點(diǎn)都按比例變化，原展開(kāi)圖上 的曲線LB變成縮小展開(kāi)圖上的曲線LR;曲線U和曲線LE符合；將曲線U和曲線LE左邊 的端點(diǎn)重合在一起繪在 一張圖上并在該點(diǎn)處作一條水平線，該水平線與展開(kāi)圖的側(cè)面垂直。
過(guò)曲線LA上的每一點(diǎn)可以做該水平線的垂線，該水平線與曲線U和曲線LE相交的兩個(gè)交
點(diǎn)形成一 一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，將曲線LA上的每一 點(diǎn)到展開(kāi)圖底邊的距離與其在曲線LE上的對(duì)應(yīng) 點(diǎn)到底邊的距離相減，得到差值，以該差值為到水平線的距離做一個(gè)點(diǎn)，將所有的這些點(diǎn)連 接起來(lái)形成一條曲線，該曲線是一條直線，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子電機(jī)的轉(zhuǎn)子斜 齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外惻外半徑為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線完全 一 致。轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè) 凸極齒與內(nèi)定子凸極齒傾斜情況依據(jù)同理設(shè)計(jì)。在滿足上述條件下，可以做到對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，既可以盡量多地帶走轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量,
又可以做到由于使空氣流動(dòng)而損失的能量達(dá)到最??；同時(shí)電機(jī)結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、沒(méi)有明顯增加其 復(fù)雜程度。


圖1為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 圖2為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 圖3為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)內(nèi)定子結(jié)構(gòu)圖 圖4為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)外定子結(jié)構(gòu)圖 圖5為轉(zhuǎn)子外側(cè)以r2為半徑的圓柱剖面平面展開(kāi)圖 圖6為轉(zhuǎn)子外側(cè)平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形示意圖 圖7為轉(zhuǎn)子外側(cè)以n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖 圖8為轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)以"為半徑的圓柱剖面平面展開(kāi)圖 圖9為轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形示意圖 圖10為轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)以rs為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖 圖11為內(nèi)定子以o為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖 圖12為外定子以^為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖
圖中標(biāo)號(hào)及符號(hào)說(shuō)明1、自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子；2、轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒; 3、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒；4、轉(zhuǎn)子中心軸線；5、轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑n; 6、轉(zhuǎn)子外側(cè)內(nèi)半徑o; 7、 轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒中心高"8、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)外半徑q; 9、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)內(nèi)半徑"；10、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸 極齒中心高^(guò); 11、以^為半徑的圓柱面；12、以n為半徑的圓柱面；13、以"為半徑的圓 柱面；14、以"為半徑的圓柱面；15、內(nèi)定子外半徑^; 16、以^為半徑的圓柱面；17、外 定子內(nèi)半徑"18、以"為半徑的圓柱面；19、圓柱面11與外側(cè)凸極齒側(cè)面形成的空間交 線；20、空間交線19在展開(kāi)平面上的平面曲線；21、圓弧狀平面曲線20的進(jìn)口角度A; 22、 進(jìn)氣絕對(duì)速度d; 23、輪緣速度CA; 24、相對(duì)速度方向a" 25、相對(duì)速度M; 26、轉(zhuǎn)子外 側(cè)凸極齒側(cè)面在以n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA; 27、圓柱面13與內(nèi)側(cè) 凸極齒側(cè)面形成的空間交線；28、空間交線27在展開(kāi)平面上的平面曲線；29、圓弧狀平面 曲線28的進(jìn)口角度應(yīng)；30、進(jìn)氣絕對(duì)速度C2; 31、輪緣速度t/2; 32、相對(duì)速度方向的；33、 相對(duì)速度『2; 34、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面在以r5為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線 Lc; 35、內(nèi)定子凸極齒側(cè)面在以o為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LD; 36、外 定子凸極齒側(cè)面在以rs為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LB; 37、轉(zhuǎn)子外側(cè)圓弧 狀中弧線；38、轉(zhuǎn)子外側(cè)圓弧狀中弧線進(jìn)氣口處切線；39、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)圓弧狀中弧線；40、轉(zhuǎn) 子內(nèi)側(cè)圓弧狀中弧線進(jìn)氣口處切線；41、內(nèi)定子中心安裝孔；42、內(nèi)定子定位槽；43、轉(zhuǎn)子 定位槽；44、外定子定位槽；45、自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)內(nèi)定子；46、自風(fēng)冷卻內(nèi) 外雙定子雙凸極電機(jī)外定子；47、內(nèi)定子中心軸線；48、外定子中心軸線；49、轉(zhuǎn)子外側(cè)整 流罩截面；50、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)整流罩截面；51、轉(zhuǎn)子外側(cè)圓弧狀中弧線出氣口處切線；52、轉(zhuǎn)子 中心軸線平行線；53、轉(zhuǎn)子外側(cè)圓弧狀中弧線37的出氣口角度化；54、轉(zhuǎn)子中心軸線平行 線；55、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)圓弧狀中弧線出氣口處切線；56、轉(zhuǎn)子中心軸線平行線；57、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)圓弧狀中弧線39的出氣口角度詢(xún)；58、轉(zhuǎn)子中心軸線平行線. 具體實(shí)施方案
以雙凸極電機(jī)為例，由于雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子上只有凸極齒和齒槽，沒(méi)有繞組，本發(fā)明在 轉(zhuǎn)子斜齒雙定子磁阻類(lèi)電機(jī)基本原理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出利用凸極齒和齒槽這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 將雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子凸極齒設(shè)計(jì)成軸流風(fēng)機(jī)的扇葉結(jié)構(gòu)形狀，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠抽吸轉(zhuǎn)子一端 (進(jìn)氣端)周?chē)目諝膺M(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)子齒槽，再?gòu)霓D(zhuǎn)子另一端(出氣端)出去，直接帶走電機(jī)轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生的熱量從而冷卻電機(jī)。為了達(dá)到這個(gè)目的，可以依據(jù)軸流風(fēng)機(jī)扇葉的工作原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子 凸極齒的形狀。
圖1與圖2為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖，圖3為6/4/4/6極 結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)內(nèi)定子結(jié)構(gòu)圖，圖4為6/4/4/6極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定 子雙凸極電機(jī)外定子結(jié)構(gòu)圖，圖中的標(biāo)號(hào)名稱(chēng)1、自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子；2、 轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒；3、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒；4、轉(zhuǎn)子中心軸線；5、轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑n; 6、轉(zhuǎn)子 外側(cè)內(nèi)半徑n; 7、轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒中心高o; 8、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)外半徑"；9、轉(zhuǎn)子內(nèi)惻內(nèi)半徑
10、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒中心髙f5; 11、以r2為半徑的圓柱面；12、以n為半徑的圓柱面； 13、以^為半徑的圓柱面；14、以"為半徑的圓柱面；15、內(nèi)定子外半徑。；16、以/"7為半 徑的圓柱面；17、外定子內(nèi)半徑"；18、以 為半徑的圓柱面；19、圓柱面ll與外側(cè)凸極 齒側(cè)面形成的空間交線；27、圓柱面13與內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面形成的空間交線；41、內(nèi)定子中 心安裝孔；42、內(nèi)定子定位槽；43、轉(zhuǎn)子定位槽；44、外定子定位槽；45、自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙 定子雙凸極電機(jī)內(nèi)定子；46、自風(fēng)冷卻內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)外定子；47、內(nèi)定子中心軸線； 48、外定子中心軸線。其中凸極齒2是傾斜的，傾斜情況符合圖5是將圖2所示的圓柱面 11展開(kāi)成的平面圖，圖5中的平面圓弧狀曲線20是圖2中圓柱面11與轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面 形成空間交線19的平面展開(kāi)的圓弧曲線。內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線構(gòu)成平面圓弧狀葉片， 平面圓弧狀葉片的中心圓弧曲線37的進(jìn)氣口處切線38與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線52之間的夾 角為進(jìn)氣口角度y921,平面圓弧狀葉片的中心圓弧曲線37的出氣口處切線51與轉(zhuǎn)子中心軸 線平行線54之間的夾角為出氣口角《353，圖中的標(biāo)號(hào)49為整流罩截面。圖6為轉(zhuǎn)子外側(cè)平 面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形示意圖，圖中的標(biāo)號(hào)22、進(jìn)氣絕對(duì)速度d; 23、輪 緣速度Q; 24、相對(duì)速度方向q; 25、相對(duì)速度『1;圖7為圖2中以轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑n為 半徑的圓柱切面12的平面展開(kāi)圖，圖中的標(biāo)號(hào)26是轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑n 為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA。圖12為圖4中以外定子內(nèi)半徑"為半徑的 圓柱切面17的平面展開(kāi)圖，圖中的標(biāo)號(hào)36是定子凸極齒側(cè)面在以?xún)?nèi)定子外半徑r8為半徑的 圓柱切面16的平面展開(kāi)圖上形成的曲線LB。圖8是將圖2所示的圓柱面14展開(kāi)成的平面圖， 圖8中的平面圓弧狀曲線28是圖2中圓柱面14與轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面形成空間交線27的 平面展開(kāi)的圓弧曲線。內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線構(gòu)成平面圓弧狀葉片，平面圓弧狀葉片的中 心圓弧曲線39的進(jìn)氣口處切線40與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線56之間的夾角為進(jìn)氣口角度/29， 平面圓弧狀葉片的中心圓弧曲線39的出氣口處切線55與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線58之間的夾 角為出氣口角化57,圖中的標(biāo)號(hào)50為整流罩截面。圖10為圖2中以轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)半徑^為半徑 的圓柱切面13的平面展開(kāi)圖，困中的標(biāo)號(hào)34是轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑r5為半 徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線Lc。圖11為圖3中以?xún)?nèi)定子外半徑o為半徑的圓柱 切面16的平面展開(kāi)圖，圖中的標(biāo)號(hào)35是定子凸極齒側(cè)面在以?xún)?nèi)定子外半徑r7為半徑的圓柱切面16的平面展開(kāi)圖上形成的曲線LD。圖9為轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度 三角形示意圖，圖中的標(biāo)號(hào)30、進(jìn)氣絕對(duì)速度C2; 31、輪緣速度f(wàn)/2; 32、相對(duì)速度方向 a2; 33、相對(duì)速度W。
對(duì)于該類(lèi)電機(jī)在進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換計(jì)算、損耗計(jì)算時(shí)與傳統(tǒng)計(jì)算過(guò)程相同，請(qǐng)參考電機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè)。在此僅給出轉(zhuǎn)子冷卻的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
首先根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì),冊(cè)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的損耗A然后根據(jù)該損耗確定冷卻氣流量化
<formula>formula see original document page 7</formula>(1)
其中，Ca為空氣比熱容，Azk為空氣通過(guò)電機(jī)后的溫升。
在平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形中，如圖6所示，根據(jù)由公式(l)確定的冷 卻氣流量g的要求，由公式(2)確定進(jìn)氣絕對(duì)速度C,22。<formula>formula see original document page 7</formula>(2)
叫
其中，p為進(jìn)氣氣流密度，J為進(jìn)氣端流道截面積。 根據(jù)轉(zhuǎn)速，由(3)式計(jì)算出輪緣速度^23。
<formula>formula see original document page 7</formula> (3)
其中，r2為轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒高中心高度(轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑與轉(zhuǎn)子外側(cè)內(nèi)半徑的平均值)，w為 電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度。再由速度三角形確定相對(duì)速度方向""4,即
<formula>formula see original document page 7</formula>(4)
使轉(zhuǎn)子凸極進(jìn)口角/y尸化，避免進(jìn)氣產(chǎn)生分離損失。 根據(jù)所產(chǎn)生的動(dòng)能增量確定輪緣功A,，
即<formula>formula see original document page 7</formula> (5)
進(jìn)一步由IfC7i(;;得<formula>formula see original document page 7</formula>及 <formula>formula see original document page 7</formula> (6) <formula>formula see original document page 7</formula> (7)
計(jì)算得出氣口角度A。
轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒依據(jù)同理確定進(jìn)氣口角度/ 2和出氣口角度詢(xún)。
確定了進(jìn)氣口角度和出氣口角度，再結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，就確定了平面葉柵中圓弧狀 葉片中弧線的形狀。根據(jù)圓弧狀葉片中弧線的形狀和硅鋼片的厚度(包括絕緣漆)以及轉(zhuǎn)子的 長(zhǎng)度，計(jì)算出轉(zhuǎn)子每片硅鋼片的偏轉(zhuǎn)角度。根據(jù)轉(zhuǎn)子計(jì)算出定子每片硅鋼片的偏轉(zhuǎn)角度，在 沖制定子、轉(zhuǎn)子時(shí)同時(shí)沖出每片硅鋼片的定位槽，在定子、轉(zhuǎn)子疊片式將每一片硅鋼片的根 據(jù)定位槽固定壓實(shí)成型即可。
在進(jìn)氣端處為了減小氣阻，加裝一個(gè)整流罩，整流罩可以是半圓型、半橢圓形、弧狀曲 線或其它圓滑曲線。
權(quán)利要求
1、一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類(lèi)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和內(nèi)外定子，其特征在于轉(zhuǎn)子的內(nèi)外凸極齒均為軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜齒，其中轉(zhuǎn)子外側(cè)的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀傾斜凸極齒是以轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒高中心與轉(zhuǎn)子中心軸線的距離為半徑、以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心作與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等的圓柱面，該圓柱面與轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面形成空間交線，將該圓柱面展開(kāi)成平面，則空間交線被展開(kāi)成為平面圓弧狀曲線，內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，即構(gòu)成平面葉柵，該圓弧狀葉片的平面圓弧狀曲線由轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度β1和轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒出氣口角度α3決定，所述轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度β1是指圓弧狀葉片中心圓弧線的進(jìn)氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角，所述轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒出氣口角度α3是指圓弧狀葉片中心圓弧線的出氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角，轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒出氣口角度所述的轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜凸極齒，是以轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒中心高為半徑，以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心作與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等的圓柱面，該圓柱面與轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面形成空間交線，將該圓柱面展成平面，則空間交線被展成平面圓弧狀曲線，內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，即構(gòu)成平面葉柵，該圓弧狀葉片的平面圓弧狀曲線由轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度β2和轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒出氣口角度α4決定，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度β2為圓弧狀葉片中心圓弧線的進(jìn)氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒出氣口角度α4為圓弧狀葉片中心圓弧線的出氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角，其中轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒進(jìn)氣口角度轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒出氣口角度上述式中所述的C為進(jìn)氣絕對(duì)速度，U為輪緣速度，Lu為輪緣功；為保持電機(jī)電性能與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)一致，轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑r1為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA，展開(kāi)圖的寬度為2πr1；所述的內(nèi)外兩個(gè)定子的傾斜凸極齒符合外定子凸極齒側(cè)面在以外定子內(nèi)半徑r8為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LB，展開(kāi)圖的寬度為2πr8，將該展開(kāi)圖進(jìn)行縮小，寬度縮小到2πr1，則原展開(kāi)圖上的所有點(diǎn)都按比例變化，原展開(kāi)圖上的曲線LB變成縮小展開(kāi)圖上的曲線LE；曲線LA和曲線LE符合；將曲線LA和曲線LE左邊的端點(diǎn)重合在一起繪在一張圖上并在該點(diǎn)處作一條水平線，該水平線與展開(kāi)圖的側(cè)面垂直，過(guò)曲線LA上的每一點(diǎn)可以做該水平線的垂線，該水平線與曲線LA和曲線LE相交的兩個(gè)交點(diǎn)形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，將曲線LA上的每一點(diǎn)到展開(kāi)圖底邊的距離與其在曲線LE上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的距離相減，得到差值，以該差值為到水平線的距離做一個(gè)點(diǎn)，將所有的這些點(diǎn)連接起來(lái)形成一條曲線，該曲線是一條直線，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)內(nèi)外雙定子電機(jī)的轉(zhuǎn)子斜齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外側(cè)外半徑為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線完全一致，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒與內(nèi)定子凸極齒傾斜情況依據(jù)同理設(shè)計(jì)。
全文摘要
一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類(lèi)電機(jī)，屬磁阻類(lèi)電機(jī)。該電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和內(nèi)外定子，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)外凸極齒為軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀傾斜齒，由進(jìn)氣口角度β＝tan^-1(C/U)和出氣口角度α＝tan^-1(C/(U-C_2u))決定，式中C進(jìn)氣絕對(duì)速度，U為輪緣速度，C_2u＝L_u/U，L_u為輪緣功。所述內(nèi)外兩個(gè)定子的凸極齒結(jié)構(gòu)應(yīng)保持電機(jī)電性能與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒內(nèi)外雙定子雙凸極電機(jī)一致，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)外凸極齒的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀和內(nèi)外定子凸極齒的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀共同產(chǎn)生對(duì)氣體的抽吸力，將氣體吸入電機(jī)內(nèi)，再由出氣口排出，帶走電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱量，實(shí)現(xiàn)電機(jī)自風(fēng)冷卻的目的，以?xún)?yōu)化電機(jī)的設(shè)計(jì)，減小電機(jī)體積和重量。
文檔編號(hào)H02K9/00GK101436807SQ20081024341
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者周正貴, 宏 楊, 爽 王, 王俊琦, 馬運(yùn)東 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)