專利名稱：脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多相磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過對(duì)開關(guān)磁阻 電機(jī)中的定子勵(lì)磁繞組依次通電，使定子極與轉(zhuǎn)子極相互作用進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)子上 既沒有繞組，也沒有永磁體，因此這種電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、運(yùn)行可靠、成本低，適合高速 運(yùn)行。但是由于定子和轉(zhuǎn)子均為普通的雙凸極直齒結(jié)構(gòu)，在換相點(diǎn)處的氣隙磁導(dǎo)變化率高， 定子和轉(zhuǎn)子所受到的切向力和徑向力大，因此使定子徑向變形大，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，且運(yùn) 行時(shí)振動(dòng)與噪聲均較大；而且定子鐵芯的局部磁通飽和嚴(yán)重，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩小，銅耗大、 效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、振動(dòng)和噪聲較大，電機(jī)的 輸出轉(zhuǎn)矩小、效率低的問題，而提出的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)。脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，它包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件；定子組件由定子 鐵芯、定子勵(lì)磁繞組槽和定子勵(lì)磁繞組組成；轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯主齒和轉(zhuǎn)子鐵 芯輔助齒組成；所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均采用凸極結(jié)構(gòu)；定子鐵芯的內(nèi)表面沿軸向方向 開設(shè)有多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽，所述多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽沿定子鐵芯的內(nèi)表面的圓周方向均 勻分布；所述定子勵(lì)磁繞組嵌放在定子勵(lì)磁繞組槽內(nèi)，所述定子勵(lì)磁繞組采用多相集中整 距繞組，每相繞組由k個(gè)線圈串聯(lián)組成；其中k為正整數(shù)；所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面沿軸向方 向設(shè)置有多個(gè)齒槽，所述多個(gè)齒槽形成多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒；所述多 個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒沿轉(zhuǎn)子鐵芯外表面圓周方向依次間隔排列；所述定 子鐵芯內(nèi)表面通過多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽形成多個(gè)定子齒；所述多相磁阻電機(jī)的定子齒的數(shù) 量為2km，轉(zhuǎn)子鐵芯主齒的數(shù)量為2k，其中m為所述多相磁阻電機(jī)的相數(shù)且m > 3 ；轉(zhuǎn)子鐵芯 主齒的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ 1，θ 1 < 360° (m-2)/2km ；轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒的寬度所對(duì)應(yīng) 的圓心角為θ 2，定子勵(lì)磁繞組槽的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ s ;所述轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒的寬 度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ 2與轉(zhuǎn)子鐵芯主齒的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ 1和定子勵(lì)磁繞組槽的 寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ s之間滿足如下三個(gè)關(guān)系式θ 2< θ1;[2θ8-(360° /2πι-Θ1)]/ k < θ 2 < [2 θ s+(360° /2m-θ l)]/k ; θ 1+θ 2 > 360° /2km。本發(fā)明具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，振動(dòng)小，噪聲低，輸出轉(zhuǎn)矩大，電機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。通過在 轉(zhuǎn)子鐵芯4上增加轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6并采取相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制方法，有效地降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)、振動(dòng)和噪聲，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和效率。本發(fā)明所述電機(jī)既可以作為電動(dòng)機(jī)使用， 也可以作為發(fā)電機(jī)使用。


圖1為傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
一的縱剖視圖；圖3 為具體實(shí)施方式
二的縱剖視圖；圖4為具體實(shí)施方式
三的縱剖視圖；圖5為具體實(shí)施方式
四的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括定子組件和轉(zhuǎn)子組 件；定子組件由定子鐵芯1、定子勵(lì)磁繞組槽2和定子勵(lì)磁繞組3組成；轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子鐵 芯4、轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5和轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6組成；所述定子鐵芯1和轉(zhuǎn)子鐵芯4均采用凸極 結(jié)構(gòu)；定子鐵芯1的內(nèi)表面沿軸向方向開設(shè)有多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽2，所述多個(gè)定子勵(lì)磁繞 組槽2沿定子鐵芯1的內(nèi)表面的圓周方向均勻分布；所述定子勵(lì)磁繞組3嵌放在定子勵(lì)磁 繞組槽2內(nèi)，所述定子勵(lì)磁繞組3采用多相集中整距繞組，每相繞組由k個(gè)線圈串聯(lián)組成； 其中k為正整數(shù)；所述轉(zhuǎn)子鐵芯4的外表面沿軸向方向設(shè)置有多個(gè)齒槽，所述多個(gè)齒槽形 成多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6 ；所述多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵 芯輔助齒6沿轉(zhuǎn)子鐵芯4外表面圓周方向依次間隔排列；所述定子鐵芯1內(nèi)表面通過多個(gè) 定子勵(lì)磁繞組槽2形成多個(gè)定子齒；所述多相磁阻電機(jī)的定子齒的數(shù)量為2km，轉(zhuǎn)子鐵芯主 齒5的數(shù)量為2k，其中m為所述多相磁阻電機(jī)的相數(shù)且111 > 3 ；轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5的寬度所對(duì) 應(yīng)的圓心角為θ 1，θ 1 < 360° (m-2)/2km ；轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為 θ 2，定子勵(lì)磁繞組槽2的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ s ；所述轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6的寬度所對(duì) 應(yīng)的圓心角為θ 2與轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ 1和定子勵(lì)磁繞組槽2的寬 度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ s之間滿足如下三個(gè)關(guān)系式θ 2 < θ 1 ;[2 θ s-(360° /2m-9 1)]/k < θ 2 < [2 θ s+(360° /2m-θ l)]/k ; θ 1+θ 2 > 360° /2km。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同 點(diǎn)在于它還增加了多個(gè)條狀永磁體7 ；所述多個(gè)條狀永磁體7沿軸向嵌裝在定子勵(lì)磁繞組 槽2的槽口處；所述條狀永磁體7的充磁方式為切向平行充磁，相鄰兩個(gè)條狀永磁體7的充 磁方向相反，所述定子勵(lì)磁繞組3通電時(shí)產(chǎn)生的磁力線的方向與條狀永磁體7的磁力線方 向相反。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同 點(diǎn)在于它還增加了多個(gè)槽楔8 ；所述多個(gè)槽楔8為非磁性低電阻率的槽楔；所述多個(gè)槽楔8 沿軸向嵌裝在定子勵(lì)磁繞組槽2的槽口處。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二或三 的不同點(diǎn)在于所述定子勵(lì)磁繞組3采用多相集中短距繞組；每相繞組由2k個(gè)線圈串聯(lián)組 成；其中k為正整數(shù)；所述每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊分別嵌放在相鄰的兩個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽2 內(nèi)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
二或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6靠 近轉(zhuǎn)子鐵芯4的一端的寬度大于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵芯4的一端的寬度。其它組成和連接方式與具 體實(shí)施方式四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于定子繞組為三相集中 整距繞組，每相繞組由1個(gè)線圈構(gòu)成。電機(jī)的相數(shù)為三相，定子齒的數(shù)量為6，轉(zhuǎn)子鐵芯主齒
45的數(shù)量為2;轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為Θ1<60°，所述轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒6 的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ 2與轉(zhuǎn)子鐵芯主齒5的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ 1和定子勵(lì)磁繞組 槽2的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ s之間滿足如下三個(gè)關(guān)系式θ 2 < θ 1 ;2Θ s-(60- θ 1) < θ 2 <20s+(60° - θ 1) ; θ 1+ θ 2 > 60°。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī)為 內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī)為 外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī)為 徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī)為 軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為單定子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為雙定子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為直線電機(jī)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 為平面電機(jī)。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于所述多相磁阻電機(jī) 德相數(shù)為3時(shí)，且需要工作在低速狀態(tài)時(shí)，每相繞組由偶數(shù)個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成。其它組成和連 接方式與具體實(shí)施方式
一相同。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交 的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，其特征在于它包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件；定子組件由定子鐵芯(1)、定子勵(lì)磁繞組槽(2)和定子勵(lì)磁繞組(3)組成；轉(zhuǎn)子組件由轉(zhuǎn)子鐵芯(4)、轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)和轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒(6)組成；所述定子鐵芯(1)和轉(zhuǎn)子鐵芯(4)均采用凸極結(jié)構(gòu)；定子鐵芯(1)的內(nèi)表面沿軸向方向開設(shè)有多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽(2)，所述多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽(2)沿定子鐵芯(1)的內(nèi)表面的圓周方向均勻分布；所述定子勵(lì)磁繞組(3)嵌放在定子勵(lì)磁繞組槽(2)內(nèi)，所述定子勵(lì)磁繞組(3)采用多相集中整距繞組，每相繞組由k個(gè)線圈串聯(lián)組成；其中k為正整數(shù)；所述轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的外表面沿軸向方向設(shè)置有多個(gè)齒槽，所述多個(gè)齒槽形成多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒(6)；所述多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)和多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒(6)沿轉(zhuǎn)子鐵芯(4)外表面圓周方向依次間隔排列；所述定子鐵芯(1)內(nèi)表面通過多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽(2)形成多個(gè)定子齒；所述多相磁阻電機(jī)的定子齒的數(shù)量為2km，轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)的數(shù)量為2k，其中m為所述多相磁阻電機(jī)的相數(shù)且m≥3；轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ1，θ1＜360°(m 2)/2km；轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒(6)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ2，定子勵(lì)磁繞組槽(2)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θs；所述轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒(6)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ2與轉(zhuǎn)子鐵芯主齒(5)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ1和定子勵(lì)磁繞組槽(2)的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θs之間滿足如下三個(gè)關(guān)系式θ2＜θ1；[2θs (360°/2m θ1)]/k＜θ2＜[2θs+(360°/2m θ1)]/k；θ1+θ2＞360°/2km。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，其特征在于它還包括多個(gè) 條狀永磁體(7)；所述多個(gè)條狀永磁體(7)沿軸向嵌裝在定子勵(lì)磁繞組槽(2)的槽口處；所 述條狀永磁體(7)的充磁方式為切向平行充磁，相鄰兩個(gè)條狀永磁體(7)的充磁方向相反， 所述定子勵(lì)磁繞組(3)通電時(shí)產(chǎn)生的磁力線的方向與條狀永磁體(7)的磁力線方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，其特征在于它還包括多個(gè) 槽楔(8)；所述多個(gè)槽楔(8)為非磁性低電阻率的槽楔；所述多個(gè)槽楔(8)沿軸向嵌裝在定 子勵(lì)磁繞組槽(2)的槽口處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，其特征在于所述定子 勵(lì)磁繞組(3)采用多相集中短距繞組；每相繞組由2k個(gè)線圈串聯(lián)組成；其中k為正整數(shù); 所述每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊分別嵌放在相鄰的兩個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽(2)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵芯輔助 齒(6)靠近轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的一端的寬度大于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的一端的寬度。
全文摘要
脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償結(jié)構(gòu)多相磁阻電機(jī)，它涉及多相磁阻電機(jī)。它為解決現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、振動(dòng)和噪聲較大，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小、效率低的問題而提出。定子鐵芯的內(nèi)表面沿軸向方向開設(shè)有多個(gè)定子勵(lì)磁繞組槽，定子勵(lì)磁繞組嵌放在定子勵(lì)磁繞組槽內(nèi)，多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯主齒和轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒沿轉(zhuǎn)子鐵芯外表面圓周方向依次間隔排列；轉(zhuǎn)子鐵芯主齒的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ1＜360°(m-2)/2km；轉(zhuǎn)子鐵芯輔助齒的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ2與轉(zhuǎn)子鐵芯主齒的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θ1和定子勵(lì)磁繞組槽的寬度所對(duì)應(yīng)的圓心角θs之間滿足如下三個(gè)關(guān)系式θ2＜θ1；[2θs-(360°/2m-θ1)]/k＜θ2＜[2θs+(360°/2m-θ1)]/k；θ1+θ2＞360°/2km。它具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，振動(dòng)小，噪聲低，輸出轉(zhuǎn)矩大，電機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/24GK101982931SQ20101052504
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者寇寶泉, 楊錫輝, 謝大綱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)