專利名稱：自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子磁阻類電機(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)子雙定子磁阻類電機(jī)，包括開關(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)：
磁阻類電機(jī)是通過磁阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。該類電機(jī)主要包括開關(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)子釆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。
一種磁阻類電機(jī)釆用雙定子結(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)大了該類電機(jī)的應(yīng)用范圍。然而，由于磁阻類電 機(jī)是通過磁阻的變化來(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)明在雙定子磁阻類電機(jī)基本原理和結(jié)構(gòu)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)子熱量的新型磁阻類電 機(jī)。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)子雙定子磁阻類電機(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)名稱描述的是兩個(gè)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)電性能上與直齒結(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，并且與直齒結(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)子和內(nèi)外兩個(gè)定子凸極齒都是軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀傾斜齒，其 定子和轉(zhuǎn)子凸極齒的傾斜情況符合以下描述轉(zhuǎn)子的內(nèi)外凸極齒均按軸流風(fēng)機(jī)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)中吸 氣的原理設(shè)計(jì)，同時(shí)為了適應(yīng)轉(zhuǎn)子凸極齒形狀，內(nèi)外兩個(gè)定子上每個(gè)凸極齒也進(jìn)行相應(yīng)傾斜。
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0(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 圓柱面與外側(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為出氣口角度"3。所述的圓弧狀 曲線，由進(jìn)口角度;9和出口角度《3以及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度決定，/^tarr1^， a3=tan—
c2u=#，式中的為c進(jìn)氣絕對(duì)速度，c/為輪緣速度，丄u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f(wàn)A,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
P產(chǎn)印，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)，凸極齒設(shè)計(jì)依據(jù)轉(zhuǎn)子外惻凸極齒同樣原理,使轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極進(jìn)口角/%="2。 圓弧狀中心線出口角A要經(jīng)過氣動(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。
為了保持電機(jī)(其它)電性能不變，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
開圖上形成的曲線LA，與外定子凸極齒側(cè)面在以^為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的 曲線LB,若將這兩個(gè)平面展開圖的寬度(圓柱面的周長(zhǎng))均縮放至單位1,則La和Lb縮放成 的曲線形狀完全相同；同理，轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面在以rs為半徑的圓柱切面平面展開圖上形 成的曲線Lc,與內(nèi)定子凸極齒側(cè)面在以^為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線Ld形 狀完全相同。不同的是內(nèi)外定子均有6個(gè)凸極齒，轉(zhuǎn)子內(nèi)外側(cè)有4個(gè)凸極齒。
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)到最小；同時(shí)電機(jī)結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、沒有明顯增加其復(fù)雜程度。


圖1為6/4Z4/6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6/4Z4/6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8為轉(zhuǎn)子內(nèi)惻以r6為半徑的圓柱剖面平面展開圖
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)惻以r5為半徑的圓柱切面平面展開圖
圖11為內(nèi)定子以^為半徑的圓柱切面平面展開圖
圖12為外定子以^為半徑的圓柱切面平面展開圖
圖中標(biāo)號(hào)及符號(hào)說明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"7、 轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒中心高/"2; 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。；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r6為半徑的圓柱面；15、內(nèi)定子外半徑o; 16>以^為半徑的圓柱面；17、外 定子內(nèi)半徑"；18、以/"s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在展開平面上的平面曲線；21、圓弧狀平面曲線20的進(jìn)口角度^; 22、 進(jìn)氣絕對(duì)速度d; 23、輪緣速度f(wàn)A; 24、相對(duì)速度方向w; 25、相對(duì)速度W; 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在展開平面上的平面曲線；29、圓弧狀平面 曲線28的進(jìn)口角度^; 30、進(jìn)氣絕對(duì)速度C'2; 31、輪緣速度f(wàn)/2; 32、相對(duì)速度方向&; 33、 相對(duì)速度『2; 34、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面在以^為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線 Lc; 35、內(nèi)定子凸極齒側(cè)面在以r7為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LD; 36、外 定子凸極齒側(cè)面在以"為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LB; 37、轉(zhuǎn)子外側(cè)圓弧 狀中弧線；38、轉(zhuǎn)子外惻圓弧狀中弧線進(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的出氣口角度的；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^; 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，沒有繞組，本發(fā)明在 雙定子磁阻類電機(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) 周圍的空氣進(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。
困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)困，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，困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)子外惻外半徑n; 6、轉(zhuǎn)子外側(cè)內(nèi)半徑r3; 7、轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒中心高r2; 8、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)外半徑^ 9、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)內(nèi)半 徑"；10、轉(zhuǎn)子內(nèi)惻凸極齒中心高。；11、以o為半徑的圓柱面；12、以n為半徑的圓柱面； 13、以,s為半徑的圓柱面；14、以"為半徑的圓柱面；15、內(nèi)定子外半徑r7; 16、以^為半 徑的圓柱面；17、外定子內(nèi)半徑；r, 18、以"為半徑的圓柱面；19、圓柱面ll與外惻凸極 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 ll展開成的平面圖，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)凸極齒惻面 形成空間交線19的平面展開的圓弧曲線。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/821，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的53 ，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C,; 23、輪 緣速度M; 24、相對(duì)速度方向^; 25、相對(duì)速度JF,;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的平面展開圖，圖中的標(biāo)號(hào)36是定子凸極齒惻面在以內(nèi)定子外半徑r8為半徑的 圓柱切面16的平面展開圖上形成的曲線LB。圖8是將圖2所示的圓柱面14展開成的平面圖， 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/J29， 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5S之間的夾 角為出氣口角叫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rs為半徑 的圓柱切面13的平面展開圖，圖中的標(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"為半 徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線Lc。圖11為圖3中以內(nèi)定子外半徑^為半徑的圓柱 切面16的平面展開困，圖中的標(biāo)號(hào)35是定子凸極齒側(cè)面在以內(nèi)定子外半徑^為半徑的圓柱 切面16的面展幵圖上形成的曲線LD。圖9為轉(zhuǎn)子內(nèi)惻平面葉柵和對(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[/2; 32、相對(duì)速度方向 a2; 33、相對(duì)速度『2。
本發(fā)明適用于各種結(jié)構(gòu)的磁阻類電機(jī)。對(duì)于該類電機(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。
首先恨據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì),冊(cè)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的損耗尸。然后根據(jù)該損耗確定冷卻氣流i: ( :
其中，fa為空氣比熱容，AG為空氣通過電機(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U)確定的冷 卻氣流量L)的要求,由公式(2)確定進(jìn)氣絕對(duì)速度d22。
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，/ 為進(jìn)氣氣流密度，(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，Q為轉(zhuǎn)子外惻凸極齒高中心高度(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^24,即
<formula>formula see original document page 7</formula> (4)
使轉(zhuǎn)子凸極進(jìn)口角/i產(chǎn)^ ，避免進(jìn)氣產(chǎn)生分離損失。 根據(jù)所產(chǎn)生的動(dòng)能增量確定輪緣功丄,,，
即
<formula>formula see original document page 7</formula>(5)
進(jìn)一步由i:u,(^得 C2u=# (6)
及:
<formula>formula see original document page 7</formula> (7)
計(jì)算得出氣口角度CQ,,
轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒依據(jù)同理確定進(jìn)氣口角度A和出氣口角度"4。
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)半徑n、 r8、 r5、 /"7計(jì)算曲線LA、 LB、 Lc、 LD,根據(jù)這4條曲線的 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)算出定子、轉(zhuǎn)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)子雙定子磁阻類電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和內(nèi)外定子，其特征在于轉(zhuǎn)子的內(nèi)外凸極齒和內(nèi)外兩個(gè)定子的凸極齒均為軸流風(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)形狀的傾斜凸極齒，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，將該圓柱面展開成平面，則空間交線被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，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，將該圓柱面展開成平面，則空間交線被展開成平面圓弧狀曲線，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；所述內(nèi)定子凸極齒由轉(zhuǎn)子凸極齒決定為保持電機(jī)電性能不變，轉(zhuǎn)子外側(cè)凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子凸極齒外側(cè)外半徑r1為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LA，與外定子凸極齒側(cè)面在以外定子內(nèi)半徑r8為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LB，將上述兩個(gè)平面展開圖的寬度均縮小至單位為1，則曲線LA和曲線LB縮小成的曲線形狀完全相同；轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)凸極齒中心高r5為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LC，與內(nèi)定子凸極齒側(cè)面在以內(nèi)定子外半徑r7為半徑的圓柱切面平面展開圖上形成的曲線LD形狀完全相同。
全文摘要
一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙定子磁阻類電機(jī)，屬磁阻類電機(jī)。該類電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和內(nèi)外定子，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)外凸極齒和內(nèi)外定子的凸極齒均為軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜齒，轉(zhuǎn)子內(nèi)外凸極齒的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜齒由進(jìn)氣口角度β＝tan^-1C/U和出氣口角度α＝tan^-1C/(U-C_2u)決定，式中C為進(jìn)氣絕對(duì)速度，U為輪緣速度，C_2u＝L_u/U，L_u為輪緣功。為保持電機(jī)電性能不變，內(nèi)外定子凸極齒的形狀應(yīng)與轉(zhuǎn)子的內(nèi)外凸極齒結(jié)構(gòu)相匹配。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)和內(nèi)外定子凸極齒的軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)共同產(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，帶走電機(jī)轉(zhuǎn)子熱量，實(shí)現(xiàn)自風(fēng)冷卻。為此可優(yōu)化電機(jī)尺寸，減小電機(jī)體積和重量。
文檔編號(hào)H02K16/04GK101442242SQ20081024341
公開日2009年5月27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, 馬運(yùn)東 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)