專利名稱：低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等新成果于一體，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、控制容易、高效無級(jí)調(diào)速，成本低等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)成為其它類型電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者，具有廣闊的應(yīng)用前景。在家用電器、汽車工業(yè)、牽引電機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益；并逐步應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、航空起動(dòng)發(fā)電等場(chǎng)合。然而，與其他類型電機(jī)相比，開關(guān)磁阻電機(jī)具有較大的噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，其定子、轉(zhuǎn)子的雙凸極結(jié)構(gòu)以及開關(guān)形式供電電源，使得開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為一個(gè)多變量高度耦合、非線性異常嚴(yán)重的系統(tǒng)，運(yùn)行中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)非常明顯，且易引起電機(jī)噪聲，影響了開關(guān)磁阻電機(jī)在運(yùn)行質(zhì)量要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的減小方法，大部分都是基于優(yōu)化控制策略進(jìn)行，如定子振動(dòng)特性分析、噪聲預(yù)估以及有源降噪控制策略等方面。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為解決現(xiàn)在的開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，它通過在開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒的齒頂面開設(shè)輔助凹槽，減小了開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其包括定子、轉(zhuǎn)子和三相集中電樞繞組，定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的凸極為轉(zhuǎn)子齒，轉(zhuǎn)子齒的齒頂面開設(shè)有輔助凹槽。本實(shí)用新型通過在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子齒的齒頂面上開輔助凹槽，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小很多。進(jìn)一步地，所述三相集中電樞繞組包括A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組，每相電樞繞組均有兩套線圈繞組，兩套線圈繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接；A相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第一集中電樞線圈、第三集中電樞線圈組成，A相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第二集中電樞線圈、第四集中電樞線圈組成；B相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第五集中電樞線圈、第七集中電樞線圈組成，B相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第六集中電樞線圈、第八集中電樞線圈組成；C相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第九集中電樞線圈、第十一集中電樞線圈組成，C相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第十集中電樞線圈、第十二集中電樞線圈組成；各集中電樞線圈均分別套裝在定子的相應(yīng)的凸極(齒)上，即橫跨于與該定子凸極相鄰的兩個(gè)定子槽；定子槽內(nèi)置有集中電樞線圈，端部長(zhǎng)度較短，電阻較小，效率較高；且該電機(jī)互感小，容錯(cuò)性能好。這種結(jié)構(gòu)使得電機(jī)各相之間幾乎沒有互感。每相電流的開通、關(guān)斷以及電流的大小可以獨(dú)立地控制，由此可以得到各種不同要求的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性。又因?yàn)檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在電流每次換相時(shí)可以隨時(shí)改變相應(yīng)轉(zhuǎn)矩的大小和方向，因而系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。進(jìn)一步地所述轉(zhuǎn)子為直槽轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子齒為平行齒，轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無繞組， 這種結(jié)構(gòu)適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，且不需要價(jià)格昂貴的稀土永磁材料，降低了整個(gè)系統(tǒng)的體積和制造成本。進(jìn)一步地所述定子和轉(zhuǎn)子均由硅鋼片壓疊而成，該結(jié)構(gòu)使得電機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單且堅(jiān)固。進(jìn)一步地所述定子的定子凸極上開有槽楔，有利于集中電樞線圈的放置。本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)1.定子和轉(zhuǎn)子均由硅鋼片壓疊而成，使得電機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單且堅(jiān)固。轉(zhuǎn)子上既無永磁體又無繞組，適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)。不需要價(jià)格昂貴的稀土永磁材料，降低了整個(gè)系統(tǒng)的體積和制造成本；2.開關(guān)磁阻電機(jī)由單向電流驅(qū)動(dòng)，功率變換電路每相可以只用一個(gè)開關(guān)元件。因而電路簡(jiǎn)單，可靠性高，成本降低。3.電機(jī)各相之間幾乎沒有互感。每相電流的開通、關(guān)斷以及電流的大小可以獨(dú)立地控制，由此可以得到各種不同要求的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性。又因?yàn)檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在電流每次換相時(shí)可以隨時(shí)改變相應(yīng)轉(zhuǎn)矩的大小和方向，因而系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。4.通過在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子齒上開輔助凹槽，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小很多。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的定子和轉(zhuǎn)子的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的A相電樞繞組串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示為轉(zhuǎn)子齒上開輔助凹槽和不開輔助凹槽情況下開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)比圖。圖中1.定子，2.轉(zhuǎn)子，2-1.轉(zhuǎn)子齒，2-1-1.齒頂面，2_1_2輔助凹槽，201.第一轉(zhuǎn)子凸極，202.第二轉(zhuǎn)子凸極，203.第三轉(zhuǎn)子凸極，204.第四轉(zhuǎn)子凸極，205.第五轉(zhuǎn)子凸極， 206.第六轉(zhuǎn)子凸極，207.第七轉(zhuǎn)子凸極，208.第八轉(zhuǎn)子凸極，3.三相集中電樞繞組，Al.第一集中電樞線圈，A2.第二集中電樞線圈，A3.第三集中電樞線圈，A4.第四集中電樞線圈， Bi.第五集中電樞線圈，B2.第六集中電樞線圈，B3.第七集中電樞線圈，B4第八集中電樞線圈，Cl.第九集中電樞線圈，C2.第十集中電樞線圈，C3.第十一集中電樞線圈，C4.第十二集中電樞線圈，4.槽楔。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖， 僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。[0026]如圖1所示的本實(shí)用新型的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)的較佳實(shí)施例，它是定子12 槽/轉(zhuǎn)子8極的開關(guān)磁阻電機(jī)，其包括定子1、轉(zhuǎn)子2和三相集中電樞繞組3，轉(zhuǎn)子2位于定子1的內(nèi)部，定子1和轉(zhuǎn)子2均為凸極結(jié)構(gòu)，定子1的定子凸極上開有槽楔4，定子1和轉(zhuǎn)子 2均由硅鋼片壓疊而成；轉(zhuǎn)子2為直槽轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子2上既無永磁體也無繞組；轉(zhuǎn)子2的凸極為轉(zhuǎn)子齒2-1， 轉(zhuǎn)子齒2-1為平行齒，轉(zhuǎn)子齒2-1的齒頂面2-1-1開設(shè)有輔助凹槽2-1-2。三相集中電樞繞組4包括A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組，每相電樞繞組均有兩套線圈繞組，兩套線圈繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接；A相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第一集中電樞線圈Al、 第三集中電樞線圈A3組成，A相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第二集中電樞線圈A2、第四集中電樞線圈A4組成；第一集中電樞線圈Al、第三集中電樞線圈A3 分別與第二集中電樞線圈A2、第四集中電樞線圈A4空間垂直相對(duì)；B相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第五集中電樞線圈Bi、 第七集中電樞線圈B3組成，B相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第六集中電樞線圈B2、第八集中電樞線圈B4組成；第五集中電樞線圈Bi、第七集中電樞線圈B3 分別與第六集中電樞線圈B2、第八集中電樞線圈B4空間垂直相對(duì)；C相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第九集中電樞線圈Cl、 第十一集中電樞線圈C3組成，C相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第十集中電樞線圈C2、第十二集中電樞線圈C4組成；第九集中電樞線圈Cl、第十一集中電樞線圈C3分別與第十集中電樞線圈C2、第十二集中電樞線圈C4空間垂直相對(duì)。各集中電樞線圈均分別套裝在定子的相應(yīng)的定子凸極(齒)上。開關(guān)磁阻電機(jī)的工作機(jī)理與反應(yīng)(磁阻)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，基于磁通總是沿磁阻最小(磁導(dǎo)最大)的路徑閉合。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子齒中心線不重合，即磁導(dǎo)不為最大時(shí)，磁場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生磁拉力，形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到磁導(dǎo)最大的位置。當(dāng)向定子各相繞組中依次通入電流時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子將沿著某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果改變定子各相的通電次序，電機(jī)將改變轉(zhuǎn)向， 但繞組電流方向的改變不會(huì)影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子2在圖1所示位置時(shí)，轉(zhuǎn)子2分別有一個(gè)槽與第一集中電樞線圈Al和第三集中電樞線圈A3的一個(gè)定子齒相對(duì)，根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理一磁通總是沿磁阻最小(磁導(dǎo)最大)的路徑閉合，此時(shí)給B相電樞繞組通電流，在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的磁通將由B相定子極通過氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子極，再經(jīng)轉(zhuǎn)子軛、轉(zhuǎn)子齒、定子極、定子軛、定子齒形成閉合回路。 此時(shí)在轉(zhuǎn)子2上將產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，這一轉(zhuǎn)矩使電機(jī)磁路中的氣隙磁阻趨向最小狀態(tài)。由圖 1所示的定子1、轉(zhuǎn)子2相對(duì)位置可以看出，轉(zhuǎn)子2在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)， 并趨向使第二轉(zhuǎn)子凸極202、第四轉(zhuǎn)子凸極204、第六轉(zhuǎn)子凸極206、第八轉(zhuǎn)子凸極208的中心線分別與第五集中電樞線圈Bl所套的定子凸極、第六集中電樞線圈B2所套的定子凸極、 第七集中電樞線圈B3所套的定子凸極、第八集中電樞線圈B4所套的定子凸極的中心線相重合。當(dāng)這一過程接近完成時(shí)，關(guān)斷B相繞組電流，并以相同的方式給A相通電，則轉(zhuǎn)子2 在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下將繼續(xù)沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并趨向使第一轉(zhuǎn)子凸極201、第三轉(zhuǎn)子凸極 203、第五轉(zhuǎn)子凸極205、第七轉(zhuǎn)子凸極207的中心線分別與第一集中電樞線圈Al所套的定子凸極、第二集中電樞線圈A2所套的定子凸極、第三集中電樞線圈A3所套的定子凸極、第四集中電樞線圈A4所套的定子凸極的中心線相重合。這一過程接近完成時(shí)，關(guān)斷A相繞組電流，并以相同的方式給C相通電，則轉(zhuǎn)子2在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下將繼續(xù)沿著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)依次給B-A-C相通電，輪流導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)，在轉(zhuǎn)子2上將產(chǎn)生一連串脈動(dòng)磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子不斷沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向由繞組通電順序決定，與電流方向無關(guān)。圖1中，當(dāng)給B相通電時(shí)，產(chǎn)生的磁拉力使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到第二轉(zhuǎn)子凸極202-第四轉(zhuǎn)子凸極204-第六轉(zhuǎn)子凸極206-第八轉(zhuǎn)子凸極208與第一集中電樞線圈Al-第二集中電樞線圈A2-第三集中電樞線圈A3-第四集中電樞線圈A4重合的位置；依次給B-A-C相通電， 轉(zhuǎn)子就能夠逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)起來。反之，若依次給C-A-B相通電，則轉(zhuǎn)子就能夠順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)起來。如圖3所示，A相電樞繞組的第一集中電樞線圈Al、第二集中電樞線圈A2、第三集中電樞線圈A3和第四集中電樞線圈A4首尾相聯(lián)，B相電樞繞組、C相電樞繞組采用相同的連接方式。基于磁阻最小原理，當(dāng)在轉(zhuǎn)子齒2-1的齒頂面2-1-1上開輔助凹槽2-1-2時(shí)，造成轉(zhuǎn)子齒磁阻不平衡，磁通從磁阻最小的地方通過，加上外電路三相控制開通關(guān)斷角，對(duì)磁路，電感都產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響磁阻轉(zhuǎn)矩。圖4所示為開槽和不開槽情況下開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)比圖。由圖4可知，輔助凹槽2-1-2的存在使得轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大大降低的同時(shí)使得平均輸出轉(zhuǎn)矩減小，可通過加大電流來補(bǔ)償。
權(quán)利要求1.一種低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其包括定子⑴、轉(zhuǎn)子⑵和三相集中電樞繞組⑶， 定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)均為凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子O)的凸極為轉(zhuǎn)子齒0-1)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子齒的齒頂面0-1-1)開設(shè)有輔助凹槽0-1-2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于所述三相集中電樞繞組( 包括A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組，每相電樞繞組均有兩套線圈繞組，兩套線圈繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接；A相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第一集中電樞線圈(Al)、第三集中電樞線圈(A3)組成，A相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第二集中電樞線圈(A2)、第四集中電樞線圈(A4)組成；B相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第五集中電樞線圈(Bi)、第七集中電樞線圈(Β； )組成，B相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第六集中電樞線圈(B2)、第八集中電樞線圈(B4)組成；C相電樞繞組的第一套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第九集中電樞線圈(Cl)、第十一集中電樞線圈(C3)組成，C相電樞繞組的第二套線圈繞組由徑向相對(duì)且串聯(lián)連接的第十集中電樞線圈(C2)、第十二集中電樞線圈(C4)組成；各集中電樞線圈均分別套裝在定子(1)的相應(yīng)的定子凸極(齒)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)為直槽轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子齒為平行齒，轉(zhuǎn)子(2)上既無永磁體也無繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于所述定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)均由硅鋼片壓疊而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于所述定子(1)的定子凸極上開有槽楔G)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)，其包括定子、轉(zhuǎn)子和三相集中電樞繞組，定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的凸極為轉(zhuǎn)子齒，轉(zhuǎn)子齒的齒頂面開設(shè)有輔助凹槽。本實(shí)用新型通過在開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒的齒頂面開設(shè)輔助凹槽，解決了開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)H02K1/24GK202282656SQ20112040726
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者俞賢萍, 吳中澤, 張義蓮, 花為 申請(qǐng)人:常州華陽電子科技有限公司, 江蘇華陽電器有限公司