專利名稱：一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電動機(jī)，的定位及矩角特性，因此定位性能良好。具體地
說，涉及一種通過轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，使定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)。
背景技術(shù)：
在一般的N相開關(guān)磁阻電動機(jī)中，相應(yīng)于定子每相凸極的對數(shù)K，定/轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為2KN/ 〔2K(N-1)〕，它們在圓周上均布。其中定子凸極的相弧角約為^。轉(zhuǎn)子凸極的極
弧角比^ 稍大，轉(zhuǎn)子凸極的極距則為^T^。另外，定子凸極的內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子凸極的外徑是兩個(gè)同心圓，亦即如圖1示，定/轉(zhuǎn)子凸極間氣隙是均勻的。 所有定子凸極都嵌有規(guī)格相同的線圈，均布的2K個(gè)凸極的線圈連成相繞組。在繞組中通電時(shí)，同一相的凸極的磁性呈N. S間隔排列。定/轉(zhuǎn)子凸極的寬度基本相等，而定/轉(zhuǎn)子磁軛的截面積要比轉(zhuǎn)子凸極大，這樣設(shè)計(jì)，保證了各相磁路的獨(dú)立，相互間耦合很小。
上述開關(guān)磁阻電動機(jī)在一相通有恒定電流時(shí)，復(fù)位轉(zhuǎn)矩中除了基本分量以外，還存在著相當(dāng)大的諧波分量。當(dāng)作反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)使用時(shí)，能一相繞組通電；即作N相單N
拍運(yùn)行。N相循環(huán)后，電動機(jī)磁場合轉(zhuǎn)過2Ji電角度，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)極距K (^_D 。 所謂定位性能良好，現(xiàn)在是指電動機(jī)能作N相多N拍運(yùn)行；多N拍運(yùn)行時(shí)，對相鄰的兩相或多相同時(shí)通以適當(dāng)?shù)碾娏鳌５鲜鲭妱訖C(jī)作N相雙N拍運(yùn)行就不行，在相鄰兩相通以相等的電流時(shí)，有可能復(fù)位轉(zhuǎn)矩的最大值不大，帶負(fù)載能力很差。 隨著開關(guān)磁阻電動機(jī)系統(tǒng)調(diào)速的增大，開關(guān)磁阻電動機(jī)向低轉(zhuǎn)速擴(kuò)展，3相開關(guān)磁阻電動機(jī)已開始采用分相控制。3相電動機(jī)的三個(gè)相繞組電氣上絕緣，各有自己的半橋式的功率逆變電路和電流傳感器，實(shí)行分相控制比較容易。至于4相開關(guān)磁阻電動機(jī)方面，目前四個(gè)相繞組有一點(diǎn)連在一起，用了兩個(gè)半橋形式的功率逆變電路和電流傳感器，所以還不能直接進(jìn)行分相控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題而設(shè)計(jì)的一種定位性能良好的N相開關(guān)磁阻電動機(jī)，N〉2，相應(yīng)于定子每相凸極的對數(shù)K，2KN個(gè)定子凸極的分布，極弧角齒形以及凸極上線圈和繞組的接法與一般電動機(jī)相同，各相的磁路獨(dú)立。可以對定子繞組實(shí)行分相控制，具體接法不限。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 —種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子；其電動機(jī)相數(shù)為N，其中
N> 2，相應(yīng)于定子每相凸極對數(shù)為K，2KN個(gè)凸極在圓周上均布；凸極的極弧角約為^，
凸極內(nèi)徑是一圓心為軸心的圓；所有定子凸極上都嵌有線圈，均布的2K個(gè)凸極的線圈連成一相繞組，各相繞組的規(guī)格一樣；在相繞組中通有電流時(shí)，屬于同一相的2K個(gè)凸極的磁
3性呈N.S間隔排列；轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為常規(guī)的2K(N-1)，它們也在圓周上均布；轉(zhuǎn)子凸極鐵芯
中的飽和程度較輕，使得相繞組中通有電流時(shí)，以逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎霓D(zhuǎn)子復(fù)位轉(zhuǎn)矩近似地
為m--M Sin2K(N-l) W ,諧波分量不大，式中M為m的幅值，e為通電相某一凸
極〔中心線〕的方位角，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)向上靠近這一定子凸極的轉(zhuǎn)子凸極〔中心線〕的方位角，(p-0) 〉0就是轉(zhuǎn)子與定子凸極間機(jī)械失調(diào)角，2K (N-1) (p-e)則是電氣失調(diào)角。
所述一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子凸極齒頂?shù)臉O弧角大于定子極弧角，接
近于轉(zhuǎn)子極距^^的一半；凸極齒頂外形不是以圓心為軸心的圓，轉(zhuǎn)子與定子凸極間
氣隙是不均勻的，隨著角度不斷偏離凸極中心線，凸極對軸心的半徑逐漸減小，而轉(zhuǎn)子與定子凸極間氣隙逐漸增大，凸極中心線兩邊對稱。 所述一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子凸極的兩邊上有開孔。 所述一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其在轉(zhuǎn)子凸極疊片中嵌入齒頂極弧角
比2K(^ -1)小的硅鋼片，它們間凸極中心線要對準(zhǔn)。 所述一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，定子N個(gè)相繞組間電氣絕緣，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，也允許把導(dǎo)通相位差n電角度的兩個(gè)相串聯(lián)起來，然后也把聯(lián)接點(diǎn)相連引出，實(shí)現(xiàn)定子繞組分相控制各個(gè)相繞組中的電流。 本發(fā)明的有益效果是一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的特殊結(jié)構(gòu)保證了各相磁路的獨(dú)立，相互間耦合很小，諧波分量小，負(fù)載能力強(qiáng)，還可以直接進(jìn)行分相控制。


圖1為一般的開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極兩邊開孔的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極疊片中嵌入極弧角比^^7[y小的硅鋼片的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為4相開關(guān)磁阻電動機(jī)端子繞組的一種連接電路圖。
圖6為4相開關(guān)磁阻電動機(jī)端子繞組的另一種連接電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 如圖1所示為一般的開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖2所示為一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括定子1和轉(zhuǎn)子2 ;電動機(jī)相數(shù)為N，其中N〉 2，相應(yīng)于定子1每相凸極對數(shù)為K，2KN個(gè)凸極在圓周上均布；凸極的
極弧角約為^，凸極內(nèi)徑是一圓心為軸心的圓；所有定子凸極上都嵌有線圈，均布的2K
個(gè)凸極的線圈連成一相繞組，各相繞組的規(guī)格一樣；在相繞組中通有電流時(shí)，屬于同一相的2K個(gè)凸極的磁性呈N. S間隔排列；轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為常規(guī)的2K(N-1)，它們也在圓周上均布；轉(zhuǎn)子凸極鐵芯中的飽和程度較輕，使得相繞組中通有電流時(shí)，以逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎霓D(zhuǎn)子2復(fù)位轉(zhuǎn)矩近似地為m--M Sin2K (N-l) ,諧波分量不大，式中M為m的幅值，p為通
電相某一凸極〔中心線〕的方位角，P逆時(shí)針轉(zhuǎn)向上靠近這一定子凸極的轉(zhuǎn)子凸極〔中心線〕的方位角，(P-〉0就是轉(zhuǎn)子與定子凸極間機(jī)械失調(diào)角，2K (N-1) (p-W則是電氣
失調(diào)角。 —種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子2凸極齒頂?shù)臉O弧角大于定子1極
弧角，接近于轉(zhuǎn)子2扱距k ^-l)的一半;凸極齒頂外形不是以圓心為軸心的圓，轉(zhuǎn)子2與定子1凸極間氣隙是不均勻的，隨著角度不斷偏離凸極中心線，凸極對軸心的半徑逐漸減小，而轉(zhuǎn)子2與定子1凸極間氣隙逐漸增大，凸極中心線兩邊對稱。 本發(fā)明為一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其定子凸極的結(jié)構(gòu)、線圈以及相繞組與一般開關(guān)磁阻電動機(jī)相同。之所以相數(shù)N〉 2，是為了至少可以兩相同時(shí)通電，從而作N相多N拍定位控制。 如圖3所示為一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)的一種方案，其轉(zhuǎn)子2凸極的兩邊上有開孔3。 如圖4所示為一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)的一種優(yōu)選方案，其在轉(zhuǎn)子2
凸極疊片中嵌入齒頂極弧角比^7[y小的硅鋼片4，與凸極中心線相對。 所述的一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其定子1各個(gè)相繞組間電氣絕緣，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，則把導(dǎo)通相位差Ji電角度的兩個(gè)相串聯(lián)起來，然后也把聯(lián)接點(diǎn)相連引出，實(shí)現(xiàn)定子1繞組分相控制各個(gè)相繞組中的電流。 為了獲得上述正弦波規(guī)律的矩角特性，除了適當(dāng)增大轉(zhuǎn)子凸極齒頂?shù)臉O弧角外，本發(fā)明通過改變氣隙適當(dāng)增大了凸極中心線兩側(cè)的磁阻。這里面以前沒有考慮定/轉(zhuǎn)子凸極齒高部份磁阻，在定/轉(zhuǎn)子凸極重疊角較大時(shí)這部份磁阻較大，磁鏈增加較慢?，F(xiàn)在增大氣隙后，在重疊角較小時(shí)磁通增加放慢。 通過硅鋼片上凸極中心線兩邊開孔，或者疊片時(shí)嵌入極弧角較小的硅鋼片，也能使轉(zhuǎn)子凸極兩邊的磁阻變大。但改變氣隙的做法比較均勻，也容易計(jì)算分析，所以這是優(yōu)選方案。 電磁能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換理論指出，復(fù)位轉(zhuǎn)矩是定子繞組中電流一定時(shí)、共磁能隨失調(diào)角變化而產(chǎn)生的。在電流為零時(shí)，繞組電感也會有正弦波規(guī)律的變化，因此，可以通過測量電感來了解波形是否符合正弦波規(guī)律。 如果定子相繞組上通有直流電流，然后讓電動機(jī)被一臺原動機(jī)帶著以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則該定子繞組上將產(chǎn)生幅值與轉(zhuǎn)速成正比的正弦波形空載電勢。此原理又提供了一種檢驗(yàn)波形的方法。 電動機(jī)定子繞組的接法有兩種，以4相開關(guān)磁阻電動機(jī)為例，接法如圖5禾P 6所示。圖5中4個(gè)相繞組間電氣上是絕緣的，出線端子共8個(gè)。圖6中導(dǎo)通相位差Ji的A，C相的A2， C2端連接起來引出，B、D相的B2、 C2端也如此，出線端子共6個(gè)。
本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下得出的其他任何與本發(fā)明相同或相近似的產(chǎn)品，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)；其特征在于電動機(jī)相數(shù)為N，其中N＞2，相應(yīng)于定子(1)每相凸極對數(shù)為K，2KN個(gè)凸極在圓周上均布；凸極的極弧角約為凸極內(nèi)徑是一圓心為軸心的圓；所有定子凸極上都嵌有線圈，均布的2K個(gè)凸極的線圈連成一相繞組，各相繞組的規(guī)格一樣；在相繞組中通有電流時(shí)，屬于同一相的2K個(gè)凸極的磁性呈N.S間隔排列；轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為常規(guī)的2K(N-1)，它們也在圓周上均布；相繞組中通有電流時(shí)，以逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎霓D(zhuǎn)子(2)復(fù)位轉(zhuǎn)矩近似地為m＝-M Sin2K(N-1)諧波分量不大，式中M為m的幅值，θ為通電相某一凸極〔中心線〕的方位角，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向上靠近這一定子凸極的轉(zhuǎn)子凸極〔中心線〕的方位角，就是轉(zhuǎn)子與定子凸極間機(jī)械失調(diào)角，2K(N-1)則是電氣失調(diào)角。F2008102259566C0000011.tif,F2008102259566C0000012.tif,F2008102259566C0000013.tif,F2008102259566C0000014.tif,F2008102259566C0000015.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)凸極齒頂?shù)臉O弧角大于定子(l)極弧角，接近于轉(zhuǎn)子(2)扱距k (:-i)的一半;凸極齒頂外形不是以圓心為軸心的圓，轉(zhuǎn)子(2)與定子(1)凸極間氣隙是不均勻的，隨著角度不斷偏離凸極中心線，凸極對軸心的半徑逐漸減小，而轉(zhuǎn)子(2)與定子(1)凸極間氣隙逐漸增大，凸極中心線兩邊對稱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)凸極的兩邊上有開孔(3)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于在轉(zhuǎn)子(2)凸極疊片中嵌入齒頂極弧角比^7iy小的硅鋼片(4)，它們間凸極中心線要相對準(zhǔn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，其特征在于定子(1)N個(gè)相繞組間電氣絕緣；當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，允許把導(dǎo)通相位差Ji電角度的兩個(gè)相串聯(lián)起來，然后也把聯(lián)接點(diǎn)相連引出，實(shí)現(xiàn)定子(1)繞組分相控制各個(gè)相繞組中的電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定位性能良好的開關(guān)磁阻電動機(jī)，電動機(jī)的相數(shù)大于2，各相磁路獨(dú)立，相互間耦合很小。轉(zhuǎn)子凸極的結(jié)構(gòu)特殊，一相繞組中通有恒定電流時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的復(fù)位轉(zhuǎn)矩具有正弦波規(guī)律的矩角特性。驅(qū)動定子繞組時(shí)，可以分相控制相繞組。本發(fā)明中開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子凸極的極弧角較大，約為轉(zhuǎn)子凸極極矩的一半；同時(shí)隨著偏離中心線，轉(zhuǎn)子與定子凸極間氣隙在加大，氣隙中的磁密減小，兩邊對稱。該發(fā)明開關(guān)磁阻電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的特殊結(jié)構(gòu)保證了各相磁路的獨(dú)立，相互間耦合很小，諧波分量小，負(fù)載能力強(qiáng)，還可以直接進(jìn)行分相控制。
文檔編號H02K29/00GK101741203SQ20081022595
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者襲錦灼, 高超 申請人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司