一種8/9結構開關磁阻電機的製作方法
2023-10-29 18:44:38 3
本實用新型涉及汽車製造的磁阻電機領域，具體說是一種8/9結構開關磁阻電機。
背景技術：
開關磁阻電機的研究起於150年前，由於最近幾十年微控制器的發展，開關磁阻電機被廣泛關注。不同於其它種類的電機，開關磁阻電機是一種雙凸極，單勵磁結構的電機，結構簡單，容錯性能好。開關磁阻電機需要換向器工作，所以開關磁阻電機能在不同的速度等級下運行。但開關磁阻電機轉矩脈動和噪聲大，輸出轉矩低等缺點，開關磁阻電機的市場佔有率被忽略了。為了與其它種類的電機競爭，現有存在的問題必須得以解決並且展示出開關磁阻電機的優點。通過智能控制和優化電機的結構尺寸可以有效的降低電機的轉矩脈動，提高電機的效率。與其它電機一樣，開關磁阻電機也遵守機電能量守恆定律，電機的磁路系統對電機的能量轉化發揮著重大的作用。應用一個好的磁性材料和降低磁通路徑有利於減少電機的能量損耗。
傳統8/6結構的開關磁阻電機，相對的兩個勵磁極構成一相，磁通路徑較長，其定子、轉子是雙凸極結構，並在電機轉動換相過程中會發生磁通逆轉，致使電機的輸出轉矩降低、鐵耗增加，風摩損耗增加，以及效率降低等等。傳統分塊定子開關磁阻電機，鐵心利用率低，轉矩小。而傳統分塊轉子開關磁阻電機，其繞組採用分布繞組，導致電機繞組端部增長，銅耗增大。因此，在電機結構的設計過程中，如何增大電機的輸出轉矩，降低損耗、提高輸出效率成為電機設計的較大障礙。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種8/9結構開關磁阻電機，其結構簡單、設計合理、便於安裝和實施，從根本上解決了上述問題，其具有結構簡單緊湊、使用方便快捷、輸出轉矩增大、電機銅耗小和鐵心損耗小的優點。
為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：該一種8/9結構開關磁阻電機，包括殼體、定子和轉子，其技術要點是：採用的磁組電機是定子是四相八極，轉子是九極的的帶有分塊轉子的開關磁阻電機，定子固定在殼體上，定子上交替的設置有勵磁極和輔助極，共計八個，勵磁極的寬度是輔助極寬度的兩倍，勵磁繞組分別單獨纏繞在A、B、C、D四個勵磁極上，轉子包括九個獨立的轉子極和一個非導磁體，非導磁體的截面為圓形，各轉子極均勻的鑲嵌在非導磁體裡，且各獨立的轉子極和與它相鄰的勵磁極、輔助極形成獨立的磁通迴路，轉子的內部設置有電機軸，電機軸通過轉子中心帶動轉子運動。
本實用新型的優點及有益效果是：短磁通路徑的電機更易於降低磁動勢，電機的轉子不是凸極結構，而是圓形結構，有利於降低風摩損耗，具有輸出轉矩大，電磁利用率高，鐵心損耗小的優點。由於採用短磁通路徑，在定子和轉子中，磁通無逆轉，在電機轉動換相過程中，具有不會產生負轉矩的優點。電機採用單相集中繞組，電機匝數減少，且端部繞組較少，可忽略不計，同一輸入條件下，電機銅耗小、鐵心損耗小、輸出轉矩大，所以電機的輸出效率高。
附圖說明
圖1為本實用新型8/9結構開關磁阻電機的轉子和定子結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例A相繞組磁通路示意圖；
圖3為本實用新型實施例中本實用新型開關磁阻電機與傳統開關磁阻電機的輸出轉矩對比示意圖；
圖4為本實用新型實施例中本實用新型開關磁阻電機與傳統開關磁阻電機的鐵心損耗對比示意圖，其中，(a)為傳統開關磁阻電機鐵心損耗示意圖；(b)為實用新型開關磁阻電機鐵心損耗示意圖；
圖中序號說明如下：1定子、11勵磁極、12輔助極、2轉子、21轉子極、22非導磁體、3電機軸。
具體實施方式
下面結合附圖1～4和對本實用新型作詳細說明， 以下描述僅作為示範和解釋，並不對本實用新型作任何形式上的限制。
本實用新型的技術方案為：一種8/9結構開關磁阻電機，包括殼體、定子1和轉子2，其中採用的是定子1是四相八極，轉子2是九極的帶有分塊轉子的開關磁阻電機，定子1固定在殼體上，定子1上交替的設置有勵磁極11和輔助極12，共計八個，勵磁極11的寬度是輔助極12寬度的兩倍，勵磁繞組分別單獨纏繞在A、B、C、D四個勵磁極上，轉子2包括九個獨立的轉子極21和一個非導磁體22，各轉子極均勻的鑲嵌在非導磁體22裡，且各獨立的轉子極21和與它相鄰的勵磁極11、輔助極12形成獨立的磁通迴路，轉子的內部設置有電機軸3，電機軸3通過轉子中心帶動轉子運動。
工作原理如下：本實施例的8/9結構開關磁阻電機，如圖1所示，包括殼體、定子1和轉子2，定子1固定在殼體上，電機軸3通過轉子2中心帶動轉子運動。定子1上交替的設置有勵磁極11和輔助極12，共計八個，勵磁極11的寬度是輔助極12寬度的2倍，輔助極是等寬T型結構。新電機結構相對的勵磁極不是同一相勵磁極，而是分別獨立地構成一相勵磁極，形成A、B、C、D 4相勵磁極，繞組分別獨立纏繞在四個勵磁極上。轉子2包括九個獨立的轉子極21和非導磁體22，其中，非導磁體22的截面為圓形，由鋁製材料製成。各轉子極21可均勻的鑲嵌在非導磁體22裡，且各獨立的轉子極21和與它相鄰的勵磁極、輔助極形成獨立的磁通迴路，如圖2所示。
通過勵磁線圈纏繞方式的不同，使磁力線通過勵磁極和其相鄰的兩個輔助極形成一個閉合的短磁通路徑（這裡所說的短磁通路徑是與傳統的勵磁迴路相比，以A相繞組為例，傳統的勵磁迴路是從凸極開始，流入與其徑向相對的第二凸極後，再回到第一凸極，這種方式所形成的勵磁路徑相對本實施例而言較長）。每個定子齒槽中的導體只產生自身的磁動勢，槽與槽之間的繞組產生的互感很小，可以忽略不計。在這種電機結構下，端部繞組較少，銅耗小，電機的磁通路徑很短，並且在定子和轉子中沒有發生磁通逆轉的現象，降低了電機的鐵心損耗。
本實用新型8/9結構開關磁阻電機與傳統8/6開關磁阻電機的輸出轉矩相比，兩種電機的尺寸和輸入參數相同。因為傳統8/6開關磁阻電機的轉子極距是45°，而實用新型樣機轉子極距為40°，轉子極距不一致，故用單位角度(PU)作為標準對比電機轉矩；如圖3所示，傳統8/6開關磁阻電機的平均輸出轉矩是1.6048N•m，而樣機的平均輸出轉矩是1.955N•m，輸出轉矩提高了21.9%。
本實用新型8/9結構開關磁阻電機與傳統8/6開關磁阻電機的鐵心損耗對比圖。傳統電機鐵心損耗大，在換相期間發生磁通逆轉。樣機的鐵耗較小且恆定，無磁通逆轉，如圖4(a)和4(b)所示。
本實用新型的優點及有益效果是：該電機為8/9結構開關磁阻電機，定子是4相8極，而轉子是9極的帶有分塊轉子的開關磁阻電機。勵磁繞組分別纏繞在四個獨立的勵磁極上，其顯著特點是其電機結構不同於傳統4相開關磁阻電機，實用新型樣機的一個定子極相對的勵磁極不是同一相勵磁極，而是分別獨立地構成一相勵磁極，形成A、B、C、D 4相勵磁極，端部繞組較少，可忽略不計。轉子包括九個獨立的轉子極和一個非導磁體，轉子極鑲嵌在非導磁體裡，且各獨立的轉子極和與它相鄰的勵磁極、輔助極形成獨立的閉合磁通迴路，該轉子結構是將一系列離散的轉子極鑲嵌在鋁質的非導磁體裡，使每個轉子極與轉子極之間的電磁隔離，使轉子在任何位置下，電機的磁通路徑都是最短的。該定子輔助極是等寬T型結構，此結構使磁通路徑更短，磁阻更小，相比於長磁通路徑，短磁通路徑的電機更易於降低磁動勢。電機的轉子不是凸極結構，而是圓形結構，有利於降低風摩損耗，具有輸出轉矩大，電磁利用率高，鐵心損耗小的優點。由於採用短磁通路徑，在定子和轉子中，磁通無逆轉，在電機轉動換相過程中，具有不會產生負轉矩的優點。電機採用單相集中繞組，電機匝數減少，且端部繞組較少，可忽略不計，同一輸入條件下，電機銅耗小、鐵心損耗小、輸出轉矩大，所以電機的輸出效率高。