一種雙凸極電機的鐵心轉子的製作方法
2023-10-18 18:37:54 1
專利名稱：：一種雙凸極電機的鐵心轉子的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及雙凸極電機，屬於電機製造
技術領域：
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背景技術：
：電機是傳動系統中必不可少的重要部分，性能優越的電機可以使整個傳動系統有更廣闊的應用前景。雙凸極電機是一類比較獨特的電機，其定子和轉子都採用凸極結構。常見的雙凸極電機包括開關磁阻電機、永磁型開關磁阻電機(亦稱雙凸極永磁電機)、永磁開關磁鏈電機(亦稱磁通切換永磁電機)、混合勵磁開關磁鏈電機以及磁鏈反轉永磁電機等。還有一些其他形式或名稱的雙凸極電機。這類雙凸極電機的共同點是均採用凸極式鐵心轉子(圖l)。轉子僅由矽鋼片疊壓而成，沒有任何形式的繞組、永磁體、滑環等。凸極式鐵心轉子具有結構簡單、牢固、容錯能力強等優點。可以是內轉子，也可以是外轉子；可以是直齒形式，也可以是斜齒形式；相鄰兩個齒可以是等寬的(亦稱周向均勻齒)，也可以是不等寬的(亦稱周向大小齒)；轉子齒的周向分布可以是均勻的，也可以是不均勻的。但是，傳統凸極式鐵心轉子有一個共同點，就是任何一個齒在軸向都是均勻寬度的。此類電機的雙凸極結構使得輸出轉矩存在脈動分量，繼而產生振動和噪聲，導致電機運行惡化，進而影響整個系統的控制性能。轉矩脈動過大時會嚴重影響電機的性能，甚至造成電機無法正常工作。因此，高性能電機必須儘可能地削弱轉矩脈動。目前，通過對凸極式鐵心轉子進行斜齒、周向大小齒、齒的周向不均勻分布等設計手段來削弱轉矩脈動，但同時往往也會降低有效轉矩，或者影響轉子的動平衡性能。
發明內容本實用新型的目的是提出一種能有效削弱轉矩脈動的雙凸極電機的鐵心轉子。本實用新型的雙凸極電機的鐵心轉子，其凸極式鐵心轉子由軸向n段不同齒寬的矽鋼片疊壓而成，設n段齒寬分別為l3p|32，...，Pn，且每一段齒寬所對應的軸向長度分別為L"L2，...，Ln，則各段的齒寬和長度滿足formulaseeoriginaldocumentpage3[0007]其中，Tnk表示單位長度下齒寬Pn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量幅值；9表示定轉子之間相對位置；L表示電極鐵心轉子總的軸向長度；9nk表示單位長度下齒寬Pn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量相位角；TtripPk表示總的脈動轉矩；min為最小值；[0008]上述n段不同齒寬所處的位置關於軸向中點平面對稱，n段不同齒寬所對應的軸向長度關於軸向中點平面對稱。本實用新型的有益效果本實用新型結構簡單，易於實現，通過轉子鐵心軸向大小齒的組合，可以削弱電機轉矩脈動，提高電機運行穩定性，降低電機噪聲與振動，使得雙凸極電機在各個領域中得到更廣泛應用。圖1是傳統凸極式鐵心轉子示意圖；圖2是本實用新型的雙凸極電機的鐵心轉子示意圖；圖3是本實用新型的一種具體實例示意圖；圖4是凸極式鐵心轉子的輸出轉矩波形圖，其中(a)為傳統的凸極式鐵心轉子齒寬為17.5度產生的輸出轉矩波形圖，(b)為傳統的凸極式鐵心轉子齒寬為23.5度產生的輸出轉矩波形圖，(c)為圖3實例的凸極式鐵心轉子產生的輸出轉矩波形圖。具體實施方式參照圖2，本實用新型的雙凸極電機的鐵心轉子由軸向n段不同齒寬的矽鋼片疊壓而成，設n段齒寬分別為^，h，...，Pn，且每一段齒寬所對應的軸向長度分別為k，L2，...，Ln，則各段的齒寬和長度滿足S，2]Zr"*sin(^+^t)=min其中，Tnk表示單位長度下齒寬Pn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量幅值；9表示定轉子之間相對位置；L表示電極鐵心轉子總的軸向長度；9nk表示單位長度下齒寬Pn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量相位角；TtripPk表示總的脈動轉矩；min為最小值。上述n段不同齒寬所處的位置關於軸向中點平面對稱，n段不同齒寬所對應的軸向長度關於軸向中點平面對稱。圖例中，鐵心轉子有齒寬等於1^，P2，P3，！34四種矽鋼片；齒寬等於！^的矽鋼片疊壓了2段鐵心(即1.1和1.7)，齒寬等於132的矽鋼片疊壓了2段鐵心段(即1.2和1.6)，齒寬等於133的矽鋼片疊壓了2段鐵心(即1.3和1.5)，齒寬等於134的矽鋼片疊壓了1段鐵心(即1.4)。鐵心段1.1和鐵心段1.7所處的位置關於軸向中點平面對稱，鐵心段l.1和鐵心段1.7所對應的軸向長度關於軸向中點平面對稱；同樣的，鐵心段1.2和鐵心段1.6所處的位置及軸向長度也關於軸向中點平面對稱；鐵心段1.3和鐵心段1.5所處的位置及軸向長度也關於軸向中點平面對稱。鐵心段1.4位於軸的最中間，僅為一段，其自身也同樣關於軸的中點平面對稱。圖3是本實用新型的一種具體實例，此例中，鐵心轉子由軸向5段共兩種齒寬的矽鋼片依次疊壓而成，第一段齒寬P工為23.5度，長度k為12mm;第二段齒寬P2為17.5度，長度L2為12mm;第三段齒寬P3為23.5度，長度L3為12mm;第四段齒寬|34為17.5度，長度L4為12mm;第五段齒寬P5為23.5度，長度L5為12mrn，各段的齒寬和長度滿足''=1，2廣/)=1,2,.如1,2,-.'=12*(-0.4)/60+12*0.6/60+〗12*(-0.4)/60+12*0.6/60+12*(-0.4)/60=0￡=12+12+12+12+12=60ww發明的凸極式鐵心轉子與傳統的凸極式鐵心轉子產生的輸出轉矩波形比較見圖4。傳統的均勻齒寬的凸極式鐵心轉子，轉子齒寬為17.5度的有效轉矩為3Nm，轉矩脈動的峰_峰值為0.6N.m(圖a);轉子齒寬為23.5度的有效轉矩亦為3Nm，轉矩脈動的峰-峰值為0.4N.m(圖b)，並且轉矩脈動分量與齒寬為17.5度的情況呈相反相位，即相當於_0.4N.m。採用圖3實例的凸極式鐵心轉子後，電機的有效輸出轉矩仍是3Nm，但轉矩脈動降低到僅0.04Nm(圖c)。由此可見，本實用新型可以明顯削弱電機轉矩脈動，提高電機運行穩定性，從而降低電機噪聲與振動。權利要求一種雙凸極電機的鐵心轉子，其特徵是凸極式鐵心轉子由軸向n段不同齒寬的矽鋼片疊壓而成，設n段齒寬分別為β1，β2，...，βn，且每一段齒寬所對應的軸向長度分別為L1，L2，...，Ln，則各段的齒寬和長度滿足Tt_ripple=iLinT(n)=iLinkTnksin(k+nk)=minL=iLi其中，Tnk表示單位長度下齒寬βn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量幅值；θ表示定轉子之間相對位置；L表示電極鐵心轉子總的軸向長度；θnk表示單位長度下齒寬βn所對應下的轉矩脈動的第k次諧波分量相位角；Tt_ripple表示總的脈動轉矩；min為最小值；上述n段不同齒寬所處的位置關於軸向中點平面對稱，n段不同齒寬所對應的軸向長度關於軸向中點平面對稱。專利摘要本實用新型公開的雙凸極電機的鐵心轉子，其凸極式鐵心轉子由軸向n段不同齒寬的矽鋼片疊壓而成，設n段齒寬分別為β1，β2，...，βn，且每一段齒寬所對應的軸向長度分別為L1，L2，...，Ln，則各段的齒寬和長度滿足上述n段不同齒寬所處的位置關於軸向中點平面對稱，n段不同齒寬所對應的軸向長度關於軸向中點平面對稱。本實用新型通過轉子鐵心軸向大小齒的組合，可以削弱電機轉矩脈動，提高電機運行穩定性，降低電機噪聲與振動。文檔編號H02K1/22GK201466822SQ200920121249公開日2010年5月12日申請日期2009年6月1日優先權日2009年6月1日發明者汪昱,沈建新,王燦飛,費偉中申請人:浙江大學