CN218040941U

CN218040941U - 一种分区布相的开关磁阻电机

Info

Publication number: CN218040941U
Application number: CN202222398026.9U
Authority: CN
Inventors: 顾志强; 李运忠; 欧龙君; 李东霖; 顾海涛
Original assignee: Shenzhen Huayin Power Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Huayin Power Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2032-09-09

Abstract

本实用新型属于开关磁阻电机领域，公开了一种分区布相的开关磁阻电机，包含转子铁芯、定子铁芯、集中式绕组，转子铁芯周向均匀设置m个转子凸极，定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿极与n个转子凸极对应，并且n＝(m‑1)/3或者n＝(m‑2)/3，定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼，齿翼与转子凸极极顶的距离大于齿顶与转子凸极极顶的距离，每个相分区均只安装一相集中式绕组，每一相集中式绕组均为集中式安装到每一齿上，通过分区布相技术减少相间漏磁产生的反向转矩，实现改善开关磁阻电机转矩脉动、噪音和效率，通过增加齿翼形成阶梯气隙进一步改善转矩脉动，同时提高绕组绕制的生产效率。

Description

一种分区布相的开关磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及一种分区布相的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单、可靠性高、成本低、容错能力强、调速范围广等一系列优点，但也存在转矩脉动大、噪音高、效率低的问题，技术人员常把上述问题主要归结于凸极交叠过程电流变化非线性、转矩由脉冲转矩叠加、相间存在互感、定子铁芯受力脉动变形等原因，实际上从目前的解决效果来看，主要原因尚不明确，技术人员对开关磁阻电机的认识仍不充分。

开关磁阻电机定子铁芯采用开放式矩形齿结构，还存在绕组固定困难的问题。

能否找出开关磁阻电机缺点问题的真正原因，改善开关磁阻电机转矩脉动、噪音和效率，是现有技术急需解决的问题。

实用新型内容

为了改进现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种分区布相的开关磁阻电机，通过分区布相技术减少相间漏磁产生的反向转矩，增加齿翼形成阶梯气隙，能够改善开关磁阻电机转矩脉动、噪音和效率。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种分区布相的开关磁阻电机，包括转子铁芯、定子铁芯、集中式绕组，所述转子铁芯周向均匀设置m个转子凸极，m为自然数，m≥7；所述定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿构成n个定子齿极与n个转子凸极对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3；所述定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼，且所述齿翼与转子凸极极顶的距离大于齿顶与转子凸极极顶的距离，使定子铁芯和转子铁芯之间形成阶梯气隙；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组，每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上。

本实用新型中，进一步地，所述齿翼越远离齿顶，与转子铁芯之间形成的气隙越大。

本实用新型中，进一步地，每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上，并使相绕组通电励磁时，相邻相之间的相邻定子齿的励磁极性相同。

本实用新型中，进一步地，所述定子铁芯为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块，三个独立铁芯模块组合成所述定子铁芯。

本实用新型中，进一步地，所述定子铁芯的定子齿设置在定子轭部上，定子轭部于三个相分区的分界处的径向有效厚度小于其他部位厚度的1/2。

本实用新型的原理是：现有技术的开关磁阻电机的定子铁芯的各相齿极都是交错布置的，即任一相的一对齿极线圈必然与另一相的一对齿极线圈磁路相交，存在共用磁路，换相通电时，上一相定子齿与转子凸极对齐气隙较小，下一相定子齿与转子凸极未对齐气隙较大，下一相通电磁路经过上一相的磁路，由于上一相的气隙磁阻小于下一相的气隙磁阻，并且相交磁路最短，因此造成从上一相磁路漏磁，产生漏磁反向转矩，从而导致开关磁阻电机转矩脉动大、噪音高和效率低。而本实用新型通过采用分区布相技术，相分区内定子齿与转子凸极构成独立且最短的闭合磁路，相与相之间不存在共用磁路，故可减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过采用分区布相技术减少相间漏磁产生的反向转矩，改善开关磁阻电机转矩脉动、噪音和效率；并通过增加齿翼形成阶梯气隙，阶梯状气隙产生阶梯磁阻，形成较均匀的变电感和变磁阻，进一步改善转矩脉动。

2、本实用新型通过将定子铁芯设计为分体式结构，不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型一种分区布相的开关磁阻电机的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中定子铁芯结构示意图。

图3是本实用新型实施例2中定子铁芯的铁芯模块结构示意图。

图中标记的含义是：10-转子铁芯，11-转子凸极，20-定子铁芯，21-定子齿，22-齿翼，23-铁芯模块，30-集中式绕组。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并结合附图1-3，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的目的在于对现有开关磁阻电机进行改进，改善其转矩脉动大、噪音高、效率低的问题。参见图1，本实用新型的开关磁阻电机包括转子铁芯10、定子铁芯20、集中式绕组30，所述转子铁芯10周向均匀设置m个转子凸极11，m为自然数，m≥7；所述定子铁芯20周向均匀设置三个相分区，分别为U相、V相和W相，每个相分区均居中设置n个定子齿21构成n个定子齿极与n个转子凸极11对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3，其中m的取值必须保证n为自然数，例如常见的取值情况可以是：m＝7，n＝(m-1)/3＝2；m＝8，n＝(m-2)/3＝2；m＝10，n＝(m-1)/3；m＝11，(m-2)/3＝3；m＝13，n＝(m-1)/3＝4；m＝14，n＝(m-2)/3＝4；m＝16，n＝(m-1)/3＝5；所述定子齿21端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼22，且所述齿翼22与转子凸极11极顶的距离大于所述齿顶与转子凸极11极顶的距离，使定子铁芯20和转子铁芯10之间形成阶梯气隙；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组30，每一相所述集中式绕组30均为集中式安装到每一定子齿21上。本实用新型附图示出的为内转子式电机，其也可以是一种外转子式电机。

通过该设计，在绕组中通以电流，相分区内定子齿21与转子凸极11构成独立且最短的闭合磁路，参见图1中虚线所示的磁路，相与相之间不存在共用磁路，故可减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。通过增加齿翼22形成阶梯气隙，阶梯状气隙产生阶梯磁阻，形成较均匀的变电感和变磁阻，进一步改善转矩脉动。

本实用新型一些优选的实施例中，所述齿翼22越远离齿顶，与转子铁芯10之间形成的气隙越大。进一步形成阶梯气隙，从而形成较均匀的变电感和变磁阻，改善转矩脉动。

本实用新型一些优选的实施例中，每一相所述集中式绕组30均为集中式安装到每一定子齿21上，并使相绕组通电励磁时，相邻相之间的相邻定子齿21的励磁极性相同。通过该设计，相邻相之间同性相斥阻断相间磁路，可进一步减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。

本实用新型一些优选的实施例中，所述定子铁芯20为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块23，三个独立铁芯模块23组合成一个定子铁芯20。通过该设计，不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块23上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

本实用新型一些优选的实施例中，所述定子铁芯的定子齿设置在定子轭部上，定子轭部于三个相分区的分界处的径向有效厚度小于其他部位厚度的1/2。通过该设计，相邻相之间减少磁路截面积，可进一步减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。

实施例1

参见图1，本实施例的开关磁阻电机包括转子铁芯10、定子铁芯20、集中式绕组30，转子铁芯10周向均匀设置10个转子凸极11；所述定子铁芯20周向均匀设置三个相分区，分别为U相、V相和W相，每个相分区均居中设置3个定子齿21构成3个定子齿极与3个转子凸极11对应；定子齿21端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼22，且所述齿翼22与转子凸极11极顶的距离大于所述齿顶与转子凸极11极顶的距离，使定子铁芯20和转子铁芯10之间形成阶梯气隙，并且齿翼22越远离齿顶，与转子铁芯10之间形成的气隙越大，进一步形成阶梯气隙，从而形成较均匀的变电感和变磁阻，改善转矩脉动；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组30，每一相集中式绕组30均为集中式安装到每一定子齿21上。

该实施例中，优选每一相集中式绕组30均为集中式安装到每一定子齿21上，并使相绕组通电励磁时，相邻相之间的相邻定子齿21的励磁极性相同。通过该设计，相邻相之间同性相斥阻断相间磁路，可进一步减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。

该实施例中，定子铁芯的定子齿设置在定子轭部上，定子轭部于三个相分区的分界处的径向有效厚度小于其他部位厚度的1/2，从而使相邻相之间减少磁路截面积，可进一步减少相间漏磁负转矩，从而改善转矩脉动和提高效率。

实施例2

参见图2和图3，本实用新型与实施例1的不同之处在于定子铁芯20为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块23，三个独立铁芯模块23组合成所述定子铁芯20。通过该设计，不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块23上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

任何实用新型创造均是通过对现有技术的运用和组合以创造出新的事物，对于众多技术问题的主次判断，以及对于众多技术手段的运用组合，是存在无限可能的，以上所述仅是本实用新型优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种分区布相的开关磁阻电机，其特征在于：包括转子铁芯、定子铁芯、集中式绕组，所述转子铁芯周向均匀设置m个转子凸极，m为自然数，m≥7；所述定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿构成n个定子齿极与n个转子凸极对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3；所述定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼，且所述齿翼与转子凸极极顶的距离大于所述齿顶与转子凸极极顶的距离，使定子铁芯和转子铁芯之间形成阶梯气隙；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组，每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上。

2.根据权利要求1所述的一种分区布相的开关磁阻电机，其特征在于：所述齿翼越远离齿顶，与转子铁芯之间形成的气隙越大。

3.根据权利要求1所述的一种分区布相的开关磁阻电机，其特征在于：每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上，并使相绕组通电励磁时，相邻相之间的相邻定子齿的励磁极性相同。

4.根据权利要求1所述的一种分区布相的开关磁阻电机，其特征在于：所述定子铁芯为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块，三个独立铁芯模块组合成所述定子铁芯。

5.根据权利要求1所述的一种分区布相的开关磁阻电机，其特征在于：所述定子铁芯的定子齿设置在定子轭部上，定子轭部于三个相分区的分界处的径向有效厚度小于其他部位厚度的1/2。