各相凸極集中布置的定子鐵芯及各相凸極集中布置的電機的製作方法

2024-03-10 03:33:15 4

【
技術領域：
】本發明涉及電機領域，尤其涉及各相凸極集中布置的定子鐵芯及各相凸極集中布置的電機。
背景技術：
：現有的電機各相凸極都是交錯布置的，即任一相的一對磁極線圈必然與另一相的一對磁極線圈相交，現有的電機設計理論還沒有關於各相凸極集中布置的設計。對於永磁電機或開關磁阻電機，交錯布置的磁極線圈都會導致分相接線工作較為複雜。特別是對於開關磁阻電機，各相凸極交錯布置，軛部為公共磁路，單相通電時，相間互感較弱，此時磁鏈較為簡單，控制計算也相對容易，當換相時兩相存在重疊工作區域，兩相需要共用軛部磁路並交換使用凸極磁路，此時便產生比較嚴重的相間互感，導致磁場極度複雜難以準確計算，進而導致控制策略複雜。因此，能不能設計一種各相凸極集中布置的電機，是現有電機急需解決的技術問題。技術實現要素：為了改進現有技術的不足，本發明的目的是提供一種各相凸極集中布置的定子鐵芯及一種各相凸極集中布置的電機，該電機通過凸極集中布置能夠簡化分相接線工作以及減少相間互感。本發明為解決其技術問題而採用的技術方案是：一種各相凸極集中布置的定子鐵芯，該定子鐵芯的凸極分q相n組布置，每組每相有z個凸極且z個凸極相鄰集中布置，其中q、n、z均為自然數，且q≥2，z≥2；所述凸極在定子鐵芯的圓周方向上的布置順序為第1組凸極、第2組凸極、…、第n組凸極，每組內的凸極的布置順序為第1相凸極、第2相凸極、…、第q相凸極。如將上述定子鐵芯應用於相數為q，轉子鐵芯凸極數為y的開關磁阻電機中，則優選地，轉子鐵芯凸極數y為y＝n(qz+1)，相數q≥3，且更優選地，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。如將上述定子鐵芯應用於相數為q，轉子鐵芯磁極數為y的永磁電機，則優選地，轉子鐵芯磁極數y為y＝n(qz+1)且y取偶數，且更優選地，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。優選地，上述定子鐵芯中，凸極的分組數n為偶數，目的使各相作用轉矩對稱。優選地，上述定子鐵芯中，每組每相的凸極數z＝2個，目的使各相繞組繞制極數較少較簡單。本發明還保護使用上述定子鐵芯作為主要組成部分的電機，電機的種類可以為開關磁阻電機或永磁電機，所述電機包括定子鐵芯、轉子鐵芯和繞組，所述定子鐵芯為各相凸極集中布置的定子鐵芯，所述定子鐵芯的凸極分q相n組布置，每組每相有z個凸極且z個凸極相鄰集中布置，其中q、n、z均為自然數，且q≥2，z≥2；所述凸極在定子鐵芯的圓周方向上的布置順序為第1組凸極、第2組凸極、…、第n組凸極，每組內的凸極的布置順序為第1相凸極、第2相凸極、…、第q相凸極；所述繞組分別集中繞裝在定子鐵芯每組每相凸極上。當上述電機為開關磁阻電機時，假設轉子鐵芯凸極數為y，則y＝n(qz+1)，q≥3，且優選地，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。當上述電機為永磁電機時，假設轉子鐵芯磁極數為y，則y＝n(qz+1)且y取偶數，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。當上述電機為永磁電機時，所述定子鐵芯是一個圓形的整體，即與普通的定子鐵芯類似，相與相之間都具有公共軛部。也可以由n×q個獨立的單相模塊圍成圓形組成，相與相之間沒有公共軛部。本發明的原理是：通過將每一相的凸極集中布置，各相線圈就能集中布置在各相凸極上，相與相之間線圈不用交錯，從而能夠簡化分相接線工作。特別是開關磁阻電機，各相凸極集中布置，兩相通電時，各相使用的是各相自身的凸極磁路，故能夠顯著減少相間互感。由於採用上述技術方案，本發明的有益效果為：本發明公開了一種各相凸極集中布置的定子鐵芯及各相凸極集中布置的電機，其能簡化分相接線工作，特別是對開關磁阻電機能減少相間互感，同時開闢了一種新的電機設計理論。【附圖說明】圖1是本發明中的各相凸極集中布置的定子鐵芯的一種結構示意圖。圖2是本發明的各相凸極集中布置的開關磁阻電機的一種結構示意圖。圖3是本發明的各相凸極集中布置的永磁電機的一種結構示意圖。圖4是本發明的各相凸極集中布置的永磁電機的另一種結構示意圖。圖中標記的含義是：10-各相凸極集中布置的定子鐵芯，11-第1相凸極，12-第2相凸極，13-第3相凸極，20-轉子鐵芯，30-繞組。【具體實施方式】為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過具體實施例並結合附圖1-4，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。為了簡化電機的分相接線工作以及減少相與相之間的相間互感，本發明提供了一種各相凸極集中布置的定子鐵芯，其設計的基本原則為：將定子鐵芯的凸極分q相n組布置，每組每相有z個凸極且z個凸極相鄰集中布置，其中q、n、z均為自然數，且相數q≥2，每組每相凸極數z≥2；所有的凸極在定子鐵芯的圓周方向上的布置順序為第1組凸極、第2組凸極、…、第n組凸極，每組內的凸極的布置順序為第1相凸極、第2相凸極、…、第q相凸極。見圖1，示出的是相數q為3，分組數n為2，每組每相凸極數z為2時，定子鐵芯的結構示意圖。其布置的順序為沿逆時針方向依次為第一組第1相凸極11(該相2個凸極相鄰集中布置)、第一組第2相凸極12(該相2個凸極相鄰集中布置)、第一組第3相凸極13(該相2個凸極相鄰集中布置)；第二組第1相凸極11(該相2個凸極相鄰集中布置)、第二組第2相凸極12(該相2個凸極相鄰集中布置)、第二組第3相凸極13(該相2個凸極相鄰集中布置)。如將上述定子鐵芯應用於相數為q，轉子鐵芯凸極數為y的開關磁阻電機中，則優選地，轉子鐵芯凸極數y為y＝n(qz+1)，相數q≥3，且更優選地，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。當然，這是對於a和b的最優化的取值，本領域技術人員可以根據計算所得作微小的改動。如將上述定子鐵芯應用於相數為q，轉子鐵芯磁極數為y的永磁電機，則優選地，轉子鐵芯磁極數y為y＝n(qz+1)且y取偶數，且更優選地，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。同樣，這也是對於a和b的最優化的取值，本領域技術人員可以根據計算所得作微小的改動。本發明的各相凸極集中布置的定子鐵芯可應用於開關磁阻電機中，該電機包括定子鐵芯、轉子鐵芯和繞組，定子鐵芯的凸極分q相n組布置，每組每相有z個凸極且z個凸極相鄰集中布置，其中q、n、z均為自然數，且q≥3，z≥2；所有凸極在定子鐵芯的圓周方向上的布置順序為第1組凸極、第2組凸極、…、第n組凸極，每組內的凸極的布置順序為第1相凸極、第2相凸極、…、第q相凸極；繞組分別集中繞裝在每組每相凸極上。假設轉子鐵芯凸極數為y，則y＝n(qz+1)，q≥3，且每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。採用本發明的技術方案，各參數取值不同時，該磁阻電機部分實例設計參數參考表格1-2，本領域技術人員可以根據相關參數設計製作不同的磁阻電機。表1相數q3333344…每組各相凸極數z2223322…分組數n1231212…轉子凸極數y＝n(qz+1)714211020918…相鄰凸極夾角a＝360/y51.425.717.136.018.040.020.0…相間機械角b＝360/nq120.060.040.0120.060.090.045.0…表2相數q3334455…每組各相凸極數z2222222…分組數n，n為偶數2462424…轉子凸極數y＝n(qz+1)14284218362244…相鄰凸極夾角a＝360/y25.712.98.620.010.016.48.2…相間機械角b＝360/nq60.030.020.045.022.536.018.0…見圖2，示出的是相數q為3，定子鐵芯10的凸極分組數n為2，每組每相凸極數z為2；轉子鐵芯20凸極數y為14時，磁阻電機的結構示意圖，繞組30分別集中繞裝在定子鐵芯10每組每相的凸極上。其中，定子鐵芯10的凸極結構與圖1所示的相同，每組每相內的兩個凸極之間的夾角a均為25.7°，相鄰兩相之間的相間機械角b均為60°。本發明的各相凸極集中布置的定子鐵芯可應用於永磁電機中，該電機包括定子鐵芯、轉子鐵芯和繞組，定子鐵芯的凸極分q相n組布置，每組每相有z個凸極且z個凸極相鄰集中布置，其中q、n、z均為自然數，且q≥2，z≥2；所有凸極在定子鐵芯的圓周方向上的布置順序為第1組凸極、第2組凸極、…、第n組凸極，每組內的凸極的布置順序為第1相凸極、第2相凸極、…、第q相凸極；繞組分別集中繞裝在每組每相凸極上。假設轉子鐵芯磁極數為y，則y＝n(qz+1)且y取偶數，每組每相中相鄰的凸極之間的夾角均為a＝360/y，相鄰相相間機械角為b＝360/nq。採用本發明的技術方案，各參數取值不同時，該磁阻電機部分實例設計參數參考表格3，本領域技術人員可以根據相關參數設計製作不同的永磁電機。表3相數q22334…每組各相凸極數z23232…分組數n22212…轉子磁極數y＝n(qz+1)，y為偶數1014141018…相鄰凸極夾角a＝360/y3625.725.736.020.0…相間機械角b＝360/nq90.090.060120.045.0…見圖3，示出的是相數q為3，定子鐵芯10的凸極分組數n為2，每組每相凸極數z為2；轉子鐵芯20磁極數y為14時，永磁電機的結構示意圖，繞組30分別集中繞裝在定子鐵芯10每組每相的凸極上。其中，定子鐵芯10的凸極結構與圖1所示的相同，每組每相內的兩個凸極之間的夾角a均為25.7°，相鄰兩相之間的相間機械角b均為60°。以上示出的定子鐵芯均為圓形整體的情況，即相與相之間、凸極與凸極之間均具有公共軛部。在永磁電機中，還可以採用由n×q個獨立的單相模塊圍繞組成，即相與相之間沒有公共軛部的定子鐵芯10，其結構可以參考圖4，圖中由2個凸極通過軛部連接的單獨的模塊即為單相模塊，該永磁電機的定子鐵芯10，共有6個單相模塊分3相2組在圓周方向上按序布置，轉子鐵芯20磁極數為14個，繞組30集中繞裝在單相模塊的凸極上，實際生產電機的時候，可以在電機機殼的圓周方向上開設若干個容納單相模塊的凹槽，將單相模塊固定在凹槽中即可。本發明通過將每一相的凸極集中布置，各相線圈就能集中布置在各相凸極上，相與相之間線圈不用交錯，從而能夠簡化分相接線工作。特別是開關磁阻電機，各相凸極集中布置，兩相通電時，各相使用的是各相自身的凸極磁路，故能夠顯著減少相間互感。以上所述僅是本發明優選的實施方式的描述，應當指出由於文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對於本領域普通的技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。當前第1頁12