CN105762953A - 一种级联式轴向励磁开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，涉及电机技术领域。转子设若干条状的转子硅钢片叠合体，长度方向与转子轴的轴线方向一致，转子硅钢片叠合体设有凸起部沿转子轴的直径方向伸展，定子与凸起部相对应位置连接有环形定子线圈。本发明解决了现有技术中开关磁阻电机在运转过程中转矩脉动大使壳体产生径向形变进而产生噪声的技术问题。本发明有益效果为：轴向励磁受力沿圆周均匀分布，降低扭矩脉动，定子壳体不形变，降低运行振动和噪音。磁力线穿过气隙部分平行于转子轴励磁效率高。定子线圈数量少，制造工艺简单，节约了成本，提高了生产效率。通过定子和转子的不同组合，就能获得不同相的电机，实用方便。

Description

一种级联式轴向励磁开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种励磁开关磁阻电机结构。

背景技术

开关磁阻电机因为结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，所以被广泛使用。由于开关磁阻电机传统结构的极对数少，而且输出扭矩与角度为非线性关系，因此在运转过程中转矩脉动较大。在绕组通电对转子进行吸引时，通电定子极对会承受很高的径向力，会使壳体产生轻微的径向形变，形变在绕组断电时又会弹性恢复。电机运行过程中由于在不停的进行绕组通、断电工作，壳体就会产生相应的形变、恢复振动，进而产生噪声。针对开关磁阻电机的转矩脉动大产生噪声大的缺点，已经有许多技术改进。中国专利授权公告号CN2857322Y，授权公告日2007年1月10日，名称为“降低噪音和转矩脉动的开关磁阻电动机”的实用新型专利，就是其中的一种技术方案。它由多层级联同轴安排的多个的单相开关磁阻电动机构成，各个层的开关磁阻电动机在轴向上依次上下间隔开安装，单相电动机的转子有相同的磁极数和实质上相同的结构，全部转子同轴地安装在同一个转动轴上，各层单相电动机的定子磁极与转子有相同的磁极数，定子结构都相同并且围绕各自对应的转子同心地安排，开关磁阻电动机的相邻相的定子、转子磁极径向中心线相交的交角在空间上总共相互错开总相数分之一个转子极距，总相数为构成所述开关磁阻电动机的所述多个单相开关磁阻电动机的总数。该结构提出了一种由多层级联同轴安排的多个的单相开关磁阻电机结构，但是仍然是径向（垂直于转子轴）的励磁方法，所以，只能分散转子磁极与定子磁极对应产生的径向拉力。对降低由于定子磁轭形变造成的噪音效果有限。

发明内容

为了解决现有技术中开关磁阻电机在运转过程中转矩脉动大使壳体产生径向形变进而产生噪声的技术问题，本发明提供一种定子与壳体不会产生形变，降低运行振动和噪音的级联式轴向励磁开关磁阻电机。

本发明的技术方案是：一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，它包括定子和***定子的转子，转子包括转子轴和若干条状的转子硅钢片叠合体，转子硅钢片叠合体长度方向与转子轴的轴线方向一致，转子硅钢片叠合体设有若干凸起部，凸起部沿转子轴的直径方向伸展，定子与凸起部相对应位置连接有定子线圈，定子线圈为环形，定子线圈的圆心落在转子轴的轴线上。电机轴向励磁受力，避免壳体产生径向形变振动，降低运行振动和噪音。绕组数量少，工艺简单，制造成本低。

作为优选，定子包括若干个定子单元，定子单元数量与每条转子硅钢片叠合体的凸起部数量相等；增加相数只需要增加定子单元，方便组合成不同相的电机，既实用方便又节约制造成本。

作为优选，转子轴设有转子槽，转子槽贯通转子轴端面，转子硅钢片叠合体与转子槽卡接；不同的转子轴与转子硅钢片叠合体搭配，组合成多种相、极的电机转子，通用性好。

作为优选，定子单元包括圆筒状的壳体、U状的定子硅钢片叠合体和环形的定子硅钢片卡环，定子硅钢片卡环嵌入壳体端面且与定子硅钢片叠合体侧壁卡接；装配工艺简单，减少劳动强度。

作为优选，凸起部嵌入定子硅钢片叠合体，凸起部的侧面与定子硅钢片叠合体形成气隙；磁力线穿过气隙的部分平行于轴向，励磁效率高，涡流小，转子和定子受力沿圆周分布，受力均匀，降低扭矩脉动。

作为优选，定子线圈与定子硅钢片叠合体卡接；无需进行繁琐的绕组镶槽工艺，提高生产效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：轴向励磁，转子和定子受力沿圆周分布，受力均匀，降低扭矩脉动，定子壳体不会产生形变，降低了运行振动和噪音。磁力线穿过气隙的部分平行于转子轴线，励磁效率高，涡流小。不需要定子每个磁极上有绕组线圈，减少了定子线圈数量，定子线圈为圆环无需进行繁琐的绕组镶槽工艺，节约了成本，提高了生产效率。只需要通过改变定子和转子的不同组合，就能获得不同相的电机，既实用又方便。

附图说明

附图1为本发明连接示意图；

附图2为本发明***图；

附图3为转子***图；

附图4为定子单元***图；

附图5为图1中E-E向剖视图；

附图6为凸起部与定子硅钢片叠合体重叠时示意图；

附图7为图1中D的放大图。

图中：1-转子；2-定子单元；3-端板；11-转子轴；12-转子硅钢片叠合体；13-转子硅钢片卡环；21-壳体；22-定子硅钢片叠合体；23-定子硅钢片卡环；24-定子线圈；111-转子槽；121-凸起部；131-转子卡环凹槽；211-壳体凹槽；221-定子硅钢片凹槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1、2、3和4所示，一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，它包括定子和转子1。定子和转子1套接。本实施例以三相六极开关磁阻电机为例说明。转子1包括转子轴11、转子硅钢片叠合体12和转子硅钢片卡环13。转子轴11为阶梯圆柱体，两头细中间粗。转子轴11设有转子槽111。转子槽111数量与电机极数相等。本实施例转子槽111有六条。转子硅钢片叠合体12长度方向与转子轴11的轴线方向一致，均布于转子轴11中间段圆柱体表面。转子槽111贯通转子轴11间段圆柱体两端面。转子硅钢片叠合体12呈条状。转子硅钢片叠合体12设有若干凸起部121。凸起部121位于转子硅钢片叠合体12的一个平面上，沿转子轴11的直径方向伸展。凸起部121数量与电机相数相等。本实施例为三相电机，每条转子硅钢片叠合体12有三个凸起部121。凸起部121的形状大小相同，本实施例为长方体。三个凸起部121间距相等。转子硅钢片叠合体12由多片硅钢薄片堆叠而成。每片硅钢薄片为半个“非”形。转子硅钢片卡环13为圆环，内壁设有转子卡环凹槽131。转子卡环凹槽131贯通转子硅钢片卡环13两端面。每一道转子槽111卡接一条转子硅钢片叠合体12。转子硅钢片叠合体12设凸起部121的对应面与转子卡环凹槽131卡接。安装转子1，在两个凸起部121之间的凹面卡接转子硅钢片卡环13，然后将转子硅钢片叠合体12卡入转子槽111，整体浸胶固化处理即形成转子1。

定子包括若干个定子单元2。定子单元2的数量由电机的相数来定与每条转子硅钢片叠合体12的凸起部121数量相等，本实施例为三相电机，每条转子硅钢片叠合体12有三个凸起部121，所以定子单元2有三个。定子单元2包括圆筒状的壳体21、U状的定子硅钢片叠合体22、环形的定子硅钢片卡环23和定子线圈24。壳体21圆筒内壁设有壳体凹槽211。壳体凹槽211贯通壳体21两端面。壳体凹槽211数量与电机极数相等，本实施例壳体凹槽211有六个，均布于壳体21圆筒内壁。壳体21两端面分别设有凹陷壳体21端面的端面凹槽。端面凹槽沿壳体21端面一周。定子硅钢片叠合体22由多片呈U状的硅钢薄片堆叠而成，整体定子硅钢片叠合体22呈U状，中间形成U形槽。本实施例定子硅钢片叠合体22有六个，每个定子硅钢片叠合体22的底部与壳体凹槽211卡接。定子与凸起部121相对应位置连接有定子线圈24。每个壳体21设一个定子线圈24。定子线圈24为环形。定子线圈24以圆环中轴线为中心画圆绕线。定子线圈24与U形槽内侧壁卡接。定子线圈24的圆心落在转子轴11的轴线上。每个壳体21连接两片定子硅钢片卡环23。定子硅钢片叠合体22的U形槽两个外侧壁各设一个定子硅钢片凹槽221。定子硅钢片卡环23与定子硅钢片凹槽221卡接。定子硅钢片卡环23嵌入壳体21端面且与定子硅钢片叠合体22侧壁卡接。壳体21还设有连接孔。连接孔贯通圆筒状壳体21两端面。安装时，将模具上绕好的定子线圈24卡入定子硅钢片叠合体22的U形槽，然后将定子硅钢片叠合体22卡入壳体凹槽211，再将两片定子硅钢片卡环23分别与端面凹槽和定子硅钢片凹槽221卡接，整体浸胶固化处理即形成一个定子单元2。

组装转子1和定子。图1中A、B、C分别表示A相线圈、B相线圈、C相线圈。转子1***定子单元2。使得靠近转子轴11左端轴头的凸起部121与A相线圈套接、中间的凸起部121与B相线圈套接、靠近转子轴11右端轴头的凸起部121与C相线圈套接。三个定子单元2中的定子硅钢片叠合体22对齐。本实施例三相六极电机为例，转子1转一周为360°，360°÷3相÷6极＝20°。分别将设A相线圈的定子单元2顺时针转动20°，设C相线圈的定子单元2逆时针转动20°。在转子轴11的两端分别连接轴承。轴承外圈分别与端板3固定，螺钉穿过连接孔将定子单元2与端板3固定，电机组装完成。

如图1、5、6、和7所示，图5表示为C相线圈未通电时转子1和定子单元2的位置，C相线圈对应的凸起部121未进入卡接C相线圈的硅钢片叠合体22的U形槽中。当C相线圈通电，定子线圈24产生磁场，转子1开始旋转。凸起部121嵌入定子硅钢片叠合体22。在磁场里作用下凸起部121落入定子硅钢片叠合体22的U形槽中（如图6所示）。环形定子线圈24内壁与凸起部121顶端不相碰。凸起部121的侧面与定子硅钢片叠合体22形成气隙。图7中带箭头的虚线表示磁力线。磁力线穿过气隙的部分平行于转子1轴线。此时，A相线圈对应的凸起部121未进入卡接A相线圈的硅钢片叠合体22的U形槽中，位置关系与图5类似。C相线圈断电，同时A相线圈通电，定子线圈24产生磁场，转子1继续旋转。在磁场里作用下A相线圈对应的凸起部121落入定子硅钢片叠合体22的U形槽中。A相线圈断电，同时B相线圈通电。如此循环，转子1不停旋转。至于电机反转只要改变控制相线圈通电顺序即可，不再赘述。

Claims (6)

1.一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，它包括定子和***定子的转子（1），其特征在于：所述转子（1）包括转子轴（11）和若干条状的转子硅钢片叠合体（12），转子硅钢片叠合体（12）长度方向与转子轴（11）的轴线方向一致，转子硅钢片叠合体（12）设有若干凸起部（121），凸起部（121）沿转子轴（11）的直径方向伸展，所述定子与凸起部（121）相对应位置连接有定子线圈（24），定子线圈（24）为环形，定子线圈（24）的圆心落在所述转子轴（11）的轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，其特征在于：所述定子包括若干个定子单元（2），定子单元（2）数量与每条转子硅钢片叠合体（12）的凸起部（121）数量相等。

3.根据权利要求1所述的一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，其特征在于：所述转子轴（11）设有转子槽（111），转子槽（111）贯通转子轴（11）端面，转子硅钢片叠合体（12）与转子槽（111）卡接。

4.根据权利要求2所述的一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，其特征在于：定子单元（2）包括圆筒状的壳体（21）、U状的定子硅钢片叠合体（22）和环形的定子硅钢片卡环（23），定子硅钢片卡环（23）嵌入壳体（21）端面且与定子硅钢片叠合体（22）侧壁卡接。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，其特征在于：凸起部（121）嵌入定子硅钢片叠合体（22），凸起部（121）的侧面与定子硅钢片叠合体（22）形成气隙。

6.根据权利要求1或4所述的一种级联式轴向励磁开关磁阻电机，其特征在于：定子线圈（24）与定子硅钢片叠合体（22）卡接。