無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機的製作方法

2023-06-25 10:09:11 2

專利名稱：無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機，屬於電機類的開關磁阻電機領域。
背景技術：
開關磁阻電機的結構簡單、堅固、成本低、工作可靠、控制靈活、容錯能力強，具有高溫和高速適應性等優點。 但開關磁阻電機凹凸極結構的轉子使得高速運行時的風阻大，油冷卻條件下高速運行時的阻力更大，為了降低風(油)阻，可以增加轉子槽楔或在轉子中加填充物，雖然降低風(油)阻的效果明顯，但對工藝的要求高，也增加了轉子結構的複雜性。同時為了提高效率，減小鐵心損耗，可以採用短磁路結構即磁通經過相鄰定、轉子齒極閉合，但一般需採用較多的相數或較多的定轉子極數，使得電機和控制器的成本增加，且不適宜高速運行。
目前國際上研究的三相6/4結構和三相12/8結構的分段轉子開關磁阻電機，由於採用全槽分布的定子繞組及非凹凸分段式轉子組件結構，使得轉子高速運行時的風阻大大減小，特有的短磁路結構使得鐵心損耗大大減小。但是全槽分布的分段轉子開關磁阻電機定子各繞組跨越多個定子齒，各繞組在定子端部交疊，電機整個繞組的端部很大，降低了繞組的利用率並增加了電機的端部效益，同時也降低了電機的可靠性，使得電機的整體性能降低。 英國紐卡斯爾大學的Barrie C. Mecrow教授提出了三相12/10結構的單齒繞組分
段轉子開關磁阻電機，其特點是定子採用大小齒結構，定子各繞組不再採用全槽分布繞組
而是直接繞在各定子大齒上，使得各繞組不再跨越多個定子齒，端部繞組無交疊，繞組端部
很小，提高了繞組的利用率，但是其相對多的轉子極數，不僅使得轉子結構複雜、強度降低，
而且每轉步距數增多，功率變換器開關頻率增加，從而增加了電機和控制器的成本。 中國專利申請號為200910025738. 2所提出的一種分段轉子開關磁阻電機，其定
子各繞組纏繞在徑向定子相鄰定子齒間的軛上，繞組端部小且無交疊、繞組利用率高，但其
繞組纏繞在定子軛上，實際增大了電機的體積，且繞組需採用穿線方式繞制，繞線不易實現
自動化。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種繞組端部小且無交疊、繞組利用率高、結構簡單的無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機。 本發明的無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機，該電機可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結構，包括徑向定子、定子繞組、分段轉子鐵心塊和不導磁的轉子套，分段轉子上呈扇形的分段轉子鐵心塊嵌入在不導磁的轉子套中組成圓柱形結構轉子，相對的兩個定子繞組串聯或並聯連接為一相繞組，或依次相間90度的四個定子繞組串聯或並聯或兩串兩並連接為一相繞組，定子繞組分別集中纏繞在徑向定子的每個齒極上，相鄰的兩個定子繞組的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。 本發明的分段轉子開關磁阻電機定子繞組集中纏繞在徑向定子的各個齒極上，繞組端部小且無交疊，繞組利用率高，結構簡單，繞組繞線容易。


圖1是本發明的無交疊繞組三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機截面結構示意圖。 圖2是本發明的無交疊繞組三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最小時的磁場力線分布圖。 圖3是本發明的無交疊繞組三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最大時的磁場力線分布圖。 圖4是本發明的無交疊繞組三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。 圖5是本發明的無交疊繞組四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機的截面結構示意圖。 圖6是本發明的無交疊繞組四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最小時的磁場力線分布圖。 圖7是本發明的無交疊繞組四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最大時的磁場力線分布圖。 圖8是本發明的無交疊繞組四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。 圖9是本發明的無交疊繞組三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機的截面結構示意圖。 圖10是本發明的無交疊繞組三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最小時的磁場力線分布圖。 圖11是本發明的無交疊繞組三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機定子齒上A相繞組自感最大時的磁場力線分布圖。 圖12是本發明的無交疊繞組三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。
圖1、圖5、圖9中1、徑向定子；2、定子繞組；3、分段轉子鐵心塊；4、不導磁的轉子套。
具體實施例方式
本發明的無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結構，其工作原理相同，下面依次進行介紹。 如圖1所示是本發明三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機的截面結構示意圖，包括徑向定子1、定子繞組2、分段轉子鐵心塊3和不導磁的轉子套4，徑向定子1由矽鋼片疊壓而成，為六齒結構，四個呈扇形的轉子鐵心塊3也均用矽鋼片疊壓而成，轉子鐵心塊3嵌入在不導磁的轉子套4中，徑向定子1的六個齒極上均集中纏繞一個定子繞組2，相鄰的定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。相對的定子繞組al、 a2，定子 繞組bl、b2和定子繞組cl、c2分別串聯或並聯連接為A相、B相和C相共三相繞組，各相繞 組通過外電路連接並在各相繞組的自感上升期通以電流，電機定子齒對轉子產生吸力，拖 動電機轉子運轉，驅動負載運行。 如圖5所示是本發明四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機的截面結構示意圖，包 括徑向定子1、定子繞組2和分段轉子鐵心塊3和不導磁的轉子套4，徑向定子1由矽鋼片 疊壓而成，為八齒結構，六個呈扇形的轉子鐵心塊3也均用矽鋼片疊壓而成，轉子鐵心塊3 嵌入在不導磁的轉子套4中，徑向定子1的八個齒極上均集中纏繞一個定子繞組2，相鄰的 定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。相對的定子繞組al、a2，定子 繞組bl、 b2，定子繞組cl、 c2和定子繞組dl、 d2分別串聯或並聯連接為A相、B相、C相和 D相共四相繞組，各相繞組通過外電路連接並在各相繞組的自感上升期通以電流，電機定子 齒對轉子產生吸力，拖動電機轉子運轉，驅動負載運行。 如圖9所示是本發明三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機的截面結構示意圖，包 括徑向定子1、定子繞組2和分段轉子鐵心塊3和不導磁的轉子套4，徑向定子1由矽鋼片 疊壓而成，為十二齒結構，八個呈扇形的轉子鐵心塊3也均用矽鋼片疊壓而成，轉子鐵心塊 3嵌入在不導磁的轉子套4中，徑向定子1的十二個齒極上均集中纏繞一個定子繞組2，相 鄰的定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。依次相間90度的定子 繞組al、 a2、 a3、 a4，定子繞組bl、 b2、 b3、 b4和定子繞組cl、 c2、 c3、 c4分別串聯或並聯或 兩串兩並連接為A相、B相和C相共三相繞組，各相繞組通過外電路連接並在各相繞組的自 感上升期通以電流，電機定子齒對轉子產生吸力，拖動電機轉子運轉，驅動負載運行。
當定子齒軸線與和它正對的轉子鐵心塊軸線對齊時，定子齒上相應的定子繞組的 自感最小，此時定義為轉子零度角位置，6/4、8/6、12/8結構電機定子齒上A相繞組自感最 小時的磁場力線分布圖分別如圖2、圖6、圖10所示；當定子齒軸線與相鄰兩轉子齒塊間不 導磁的轉子套軸線對齊時，定子齒上相應的定子繞組的自感最大，6/4、8/6、12/8結構電機 定子齒上A相繞組自感最大時的磁場力線分布圖分別如圖3、圖7、圖11所示；圖4所示是 本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。圖8所示 是本發明的四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。圖12 所示是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機各相繞組自感和電流極性示意圖。
權利要求
一種無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機，該電機可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結構，包括徑向定子(1)、定子繞組(2)、分段轉子鐵心塊(3)和不導磁的轉子套(4)，分段轉子上呈扇形的分段轉子鐵心塊(3)嵌入在不導磁的轉子套(4)中組成圓柱形結構轉子，相對的兩個定子繞組(2)串聯或並聯連接為一相繞組，或依次相間90度的四個定子繞組(2)串聯或並聯或兩串兩並連接為一相繞組，其特徵在於所述定子繞組(2)分別集中纏繞在徑向定子(1)的每個齒極上，相鄰的兩個定子繞組(2)的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。
全文摘要
本發明公開了一種無交疊繞組分段轉子開關磁阻電機，屬於開關磁阻電機領域。該電機可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結構，包括徑向定子、定子繞組、分段轉子鐵心塊和不導磁的轉子套，分段轉子上呈扇形的分段轉子鐵心塊嵌入在不導磁的轉子套中組成圓柱形結構轉子，在6/4或8/6結構中相對的兩個定子繞組串聯或並聯連接為一相繞組，在12/8結構中依次相間90度的四個定子繞組串聯或並聯或兩串兩並連接為一相繞組，定子繞組分別集中纏繞在徑向定子的每個齒極上，相鄰的兩個定子繞組的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。本發明中的各相繞組在電機端部無交疊，使繞組端部小，繞組利用率高。
文檔編號H02K29/00GK101702562SQ20091018543
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月9日 優先權日2009年11月9日
發明者範娜, 許培林, 連廣坤, 鄧智泉, 陳小元 申請人:南京航空航天大學