專利名稱：自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類電機(jī)，包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、雙凸極電機(jī)、 感應(yīng)子電機(jī)等，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁阻類電機(jī)是通過(guò)磁阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。該類電機(jī)主要包括開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)、雙凸極電機(jī)、感應(yīng)子電機(jī)等。以雙凸極電機(jī)為例，轉(zhuǎn)子采用硅鋼片沖制疊壓而成，轉(zhuǎn)子 上有凸極結(jié)構(gòu)，無(wú)繞組，無(wú)電刷，因而該型電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的突出優(yōu)點(diǎn)，尤其 適合于高速運(yùn)行。另外，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)還具有其勵(lì)磁功率相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，因此雙凸極 電機(jī)在航空航天、艦船、綠色能源等各個(gè)領(lǐng)域的動(dòng)力系統(tǒng)及電源系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用前景。
但是該類電機(jī)也存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相對(duì)較高的缺點(diǎn)，在轉(zhuǎn)速較低時(shí)嚴(yán)重影響正常運(yùn)行。研究 表明可以通過(guò)采用轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)來(lái)降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在此稱為傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒磁阻類電機(jī)，該 結(jié)構(gòu)不能提供自風(fēng)冷卻功能。同時(shí)，由于該類電機(jī)是通過(guò)磁阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換， 尤其是雙凸極電機(jī)，其定子、轉(zhuǎn)子的磁通都是交變的，因此它存在明顯的渦流損耗，效率相 對(duì)較低，定子、轉(zhuǎn)子溫升明顯。這樣輕則會(huì)影響繞組壽命，重則會(huì)損壞繞組。通常的方法是 降低繞組電流密度選取、減小導(dǎo)磁體工作磁通密度選取、增大外部散熱面積等方法來(lái)減小溫 升，但是這會(huì)增大電機(jī)的體積重量，造成浪費(fèi)。這就限制了該類電機(jī)的應(yīng)用范圍，尤其是大 功率場(chǎng)合的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒磁阻類電機(jī)的基礎(chǔ)上，利用轉(zhuǎn)子凸極齒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種 具有軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀自風(fēng)冷卻功能轉(zhuǎn)子、能夠有效散除轉(zhuǎn)子熱量、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的新型 磁阻類電機(jī)。該電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極齒根據(jù)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)，使之具有自風(fēng)冷卻功能，定 子凸極齒根據(jù)轉(zhuǎn)子凸極齒形狀設(shè)計(jì)，使之產(chǎn)生降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的功能。
利用本發(fā)明可以在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)提高繞組電流密度選取、提高導(dǎo)磁體工作磁通密度選取， 減小外部散熱面積，最大限度地降低電機(jī)的體積重量、優(yōu)化電機(jī)的尺寸，節(jié)省資源，降低消 耗。尤其適合于低轉(zhuǎn)速、大功率的應(yīng)用場(chǎng)合。
本發(fā)明的自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類電機(jī)，包括開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、雙凸極電機(jī)、感應(yīng) 子電機(jī)等，適用于6n/4n極、或8n/6n極、或10n/8n極結(jié)構(gòu)，n為正整數(shù)，或其它各種基本 結(jié)構(gòu)，此處所謂的各種結(jié)構(gòu)名稱描述的是定子及轉(zhuǎn)子上凸極齒的個(gè)數(shù)，例如所謂的6/4極 是指定子有6個(gè)凸極齒，轉(zhuǎn)子有4個(gè)凸極齒，等等；同時(shí)適用于各種勵(lì)磁方式，包括電勵(lì)磁、 永磁體勵(lì)磁及混合勵(lì)磁，和各種工作方式，包括電動(dòng)工作及發(fā)電工作；同時(shí)適用于各種斜齒 結(jié)構(gòu)。以6/4極結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)為例。其它結(jié)構(gòu)的磁阻類電機(jī)的設(shè)計(jì)與此完全相同，所不同的 僅僅是轉(zhuǎn)子以及定子上凸極齒的個(gè)數(shù)不一樣。
該發(fā)明電機(jī)除了具有軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀自風(fēng)冷卻功能轉(zhuǎn)子以外，在(其它)電性能上 與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)是一致的，從電機(jī)橫截面上看每一個(gè)橫截面都是一致的，并 且與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)的橫截面一致。
但是，該發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子的凸極齒是軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜齒轉(zhuǎn)子凸極齒按軸流 風(fēng)機(jī)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)中吸氣的原理設(shè)計(jì)，以轉(zhuǎn)子凸極齒高中心與轉(zhuǎn)子中心軸線的距離G(轉(zhuǎn)子外半 徑與轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑的平均值)為半徑，以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心作與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等的圓柱面，該 圓柱面與凸極齒側(cè)面形成空間交線。將該圓柱面展開(kāi)成為平面，空間交線展成平面圓弧狀曲 線，內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，這樣即構(gòu)成了平面葉柵。圓弧狀葉片中心圓 弧線，簡(jiǎn)稱中弧線，其進(jìn)氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角稱為進(jìn)氣口角度A 其出氣口處切線與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線之間的夾角稱為出氣口角度"2。所述的圓弧狀曲線，
由進(jìn)口角度P和出口角度"2以及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度決定，〃 =tan—'g， "2:tarT1 C ， C2u=#， 式中的c為進(jìn)氣絕對(duì)速度，"為輪緣速度，丄u為輪緣功。
當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸極產(chǎn)生對(duì)氣體的抽吸力，將氣體引入電機(jī)內(nèi)部再由出口排出。在平面 葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形中，根據(jù)冷卻氣流量要求，確定進(jìn)氣絕對(duì)速度c，根據(jù)
轉(zhuǎn)速計(jì)算出輪緣速度f(wàn)/，由速度三角形確定相對(duì)速度方向a。使轉(zhuǎn)子凸極進(jìn)口角^a,避免進(jìn) 氣產(chǎn)生分離損失。圓弧狀中弧線出口角的要經(jīng)過(guò)氣動(dòng)設(shè)計(jì)確定，長(zhǎng)度根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度確定。 在進(jìn)氣口凸極上加裝一個(gè)整流罩，減小進(jìn)氣阻力。
為了保持電機(jī)(其它)電性能與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒雙凸極電機(jī)一致，以傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜一齒為 例，其它的斜齒方式與此一致轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑r!為半徑的圓柱切面平面展 開(kāi)圖上形成曲線LA,展開(kāi)圖的寬度為2Wl;定子凸極齒側(cè)面在以定子內(nèi)半徑^為半徑的圓 柱切面平面展開(kāi)圖上形成曲線LB,展開(kāi)圖的寬度為27ir4，將該展開(kāi)圖進(jìn)行縮小，寬度縮小到 2兀n,則原展開(kāi)圖上所有的點(diǎn)都按比例變化，原展開(kāi)圖上的曲線LB變成縮小展開(kāi)圖上的曲線 LC;曲線LA與曲線Lc符合將曲線La和曲線Lc左邊的端點(diǎn)重合在一起匯在一張圖上并在 該點(diǎn)處作一條水平線，該水平線與展開(kāi)圖的側(cè)面垂直。過(guò)曲線LA上的每一點(diǎn)可以作該水平 線的垂線，該垂線與曲線LA、曲線Lc相交的兩個(gè)交點(diǎn)形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將曲線LA上的每 一點(diǎn)到展開(kāi)圖底邊的距離與其在曲線Lc上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的距離相減，得到差值，以該差 值為到水平線的距離作一個(gè)點(diǎn)，將所有的這些點(diǎn)連接起來(lái)形成一條曲線，該曲線是一條直線， 與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑為半徑的圓柱切面平面展 開(kāi)圖上形成的曲線完全一致。
在滿足上述條件下，可以做到對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，既可以盡量多地帶走轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量， 又可以做到由于使空氣流動(dòng)而損失的能量達(dá)到最??；同時(shí)電機(jī)結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、沒(méi)有明顯增加其 復(fù)雜程度。


圖1: 6/4極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖 圖2: 6/4極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意3: 6/4極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙凸極電機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖
圖4:轉(zhuǎn)子以凸極齒高中心高度O(轉(zhuǎn)子外半徑與轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑的平均值)為半徑的圓柱剖面平 面展開(kāi)圖
圖5:電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形示意圖
圖6:轉(zhuǎn)子以外半徑n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖
圖7:定子以內(nèi)半徑r4為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖
圖8:定子以內(nèi)半徑r4為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖縮小為寬度為2;rn的縮小圖 圖9:曲線LA、 Lc之間關(guān)系示意圖
圖中標(biāo)號(hào)及符號(hào)說(shuō)明1、雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子；2、轉(zhuǎn)子凸極齒；3、轉(zhuǎn)子中心軸線；4、轉(zhuǎn) 子外半徑n; 5、轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑"6、轉(zhuǎn)子凸極齒高中心高度r2(轉(zhuǎn)子外半徑與轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑的平 均值)；7、以轉(zhuǎn)子凸極齒高中心高度o為半徑的圓柱面；8、以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱 面；9、定子內(nèi)半徑"；10、以定子內(nèi)半徑&為半徑的圓柱面；11、圓柱面7與凸極齒側(cè)面 形成的空間交線；12、空間交線11在展開(kāi)平面上的平面曲線；13、圓弧狀中弧線20的進(jìn)氣 口角度席14、進(jìn)氣絕對(duì)速度C; 15、輪緣速度C/; 16、相對(duì)速度方向a; 17、相對(duì)速度『； 18、轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA; 19、 定子凸極齒側(cè)面在以定子內(nèi)半徑,4為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LB; 20、圓 弧狀中弧線；21、圓弧狀中弧線進(jìn)氣口處切線；22、轉(zhuǎn)子中心安裝孔；23、轉(zhuǎn)子定位槽；24、 雙凸極電機(jī)定子；25、定子中心軸線；26、整流罩截面；27、定子定位槽；28、圓弧狀中弧 線出氣口處切線；29、轉(zhuǎn)子中心軸線平行線；30、圓弧狀中弧線20的出氣口角度的；31、 轉(zhuǎn)子中心軸線平行線；32、 LB縮成的曲線Lc; 33、水平線；34、 La與Lc的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的 距離之差形成的直線。
具體實(shí)施方案
以雙凸極電機(jī)為例，由于雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子上只有凸極齒和齒槽，沒(méi)有繞組，本發(fā)明提 出利用凸極齒和齒槽這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子凸極齒設(shè)計(jì)成軸流風(fēng)機(jī)的扇葉結(jié)抅形 狀，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠抽吸轉(zhuǎn)子一端(進(jìn)氣端)周圍的空氣進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)子齒槽，再?gòu)霓D(zhuǎn)子另一 端(出氣端)出去，直接帶走電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量從而冷卻電機(jī)。為了達(dá)到這個(gè)目的，可以依 據(jù)軸流風(fēng)機(jī)扇葉的工作原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子凸極齒的形狀。
圖1與圖2為6/4極結(jié)構(gòu)自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為6/4極結(jié)構(gòu) 自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子雙凸極電機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的標(biāo)號(hào)名稱1、雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子，2、轉(zhuǎn)子 凸極齒，3、轉(zhuǎn)子中心軸線，4、轉(zhuǎn)子外半徑n, 5、轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑^， 6、轉(zhuǎn)子凸極齒高中心高 度^(轉(zhuǎn)子外半徑與轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑的平均值)，7、以凸極齒高中心高度r2為半徑的圓柱面，8、 以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱面，11、圓柱面7與凸極齒側(cè)面形成的空間交線，18、轉(zhuǎn)子凸 極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA, 22、轉(zhuǎn)子中心 安裝孔，23、轉(zhuǎn)子定位槽，9、定子內(nèi)半徑 10、以定子內(nèi)半徑r4為半徑的圓柱面，24、 雙凸極電機(jī)定子，25、定子中心軸線，27、定子定位槽。其中凸極齒2是傾斜的，傾斜情況 符合圖4是將圖2所示的圓柱面7展開(kāi)成的平面圖，圖4中的平面圓弧狀曲線12是圖2 中圓柱面7與轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面形成空間交線11的平面展開(kāi)的圓弧曲線。內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線抅成平面圓弧狀葉片，平面圓弧狀葉片的中心圓弧曲線20的進(jìn)氣口處切線21與轉(zhuǎn)子 中心軸線平行線29之間的夾角為進(jìn)氣口角度"3，平面圓弧狀葉片的中心圓弧曲線20的出 氣口處切線28與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線31之間的夾角為出氣口角的30,圖中的標(biāo)號(hào)26為整 流罩截面。圖5為電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形示意圖，圖中的標(biāo)號(hào)名稱14、進(jìn)氣絕對(duì)速度C, 15、輪緣速度C/, 16、相對(duì)速度方向a, 17、相對(duì)速度『；圖6為圖2中以轉(zhuǎn)子外半徑n為 半徑的圓柱切面8的平面展開(kāi)圖。圖中的標(biāo)號(hào)18是轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑n為半
徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線La,圖7為圖3中以定子內(nèi)半徑t4為半徑的圓柱切
面IO的平面展開(kāi)圖，圖中的標(biāo)號(hào)19是定子凸極齒側(cè)面在以定子內(nèi)半徑Q為半徑的圓柱切面 10的平面展開(kāi)圖上形成的曲線LB。轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱切面平 面展開(kāi)圖的寬度為2Trn;定子凸極齒側(cè)面在以定子內(nèi)半徑/^為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖的 寬度為27rr4,將該展開(kāi)圖進(jìn)行縮小，圖8為定子以內(nèi)半徑r4為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖縮 小為寬度為2:tn的縮小圖，圖中的標(biāo)號(hào)32是LB縮成的曲線Lc; LA與Lc符合圖9為曲線 LA、 Lc之間關(guān)系示意圖，將LA和Lc左邊的端點(diǎn)重合在一起匯在一張圖上，并在該點(diǎn)處作一 條水平線，該水平線與展開(kāi)圖的側(cè)面垂直。過(guò)LA上的每一點(diǎn)可以作該水平線的垂線，該垂 淺與La、 Lc相交的兩個(gè)交點(diǎn)形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將la上的每一點(diǎn)到展開(kāi)圖底邊的距離與其 在Lc上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的距離相減，得到差值，以該差值為到水平線的距離作一個(gè)點(diǎn)，將 所有的這些點(diǎn)連接起來(lái)形成一條曲線，該曲線是一條直線。圖中的標(biāo)號(hào)18、轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè) 面在以轉(zhuǎn)子外半徑n為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線LA, 32、 LB縮成的曲線Lc; 33、水平線；34、 La與Lc的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的距離之差形成的直線。
本發(fā)明適用于各種結(jié)構(gòu)的磁阻類電機(jī)。對(duì)于該類電機(jī)在進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換計(jì)算、損耗計(jì) 算時(shí)與傳統(tǒng)計(jì)算過(guò)程相同，請(qǐng)參考電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)。在此僅給出轉(zhuǎn)子冷卻的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
首先根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的損耗P。然后根據(jù)該損耗確定冷卻氣流量2:
ca.Ara
其中，Q為空氣比熱容，Azk為空氣通過(guò)電機(jī)后的溫升。
在平面葉柵和對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)氣端速度三角形中，如圖5所示，根據(jù)由公式(l)確定的冷 卻氣流量0的要求，由公式(2)確定進(jìn)氣絕對(duì)速度C14。
C = i (2)
其中，p為進(jìn)氣氣流密度，^為進(jìn)氣端流道截面積。 根據(jù)轉(zhuǎn)速，由(3)式計(jì)算出輪緣速度t/15。
[/ = ,2 . (3)
其中，r2為轉(zhuǎn)子凸極齒高中心高度(轉(zhuǎn)子外半徑與轉(zhuǎn)子內(nèi)半徑的平均值)，W為電機(jī)轉(zhuǎn)子角速
度。再由速度三角形確定相對(duì)速度方向"16，即
a = tan-^ (4)
使轉(zhuǎn)子凸極進(jìn)口角/0=",避免進(jìn)氣產(chǎn)生分離損失。
根據(jù)所產(chǎn)生的動(dòng)能增量確定輪緣功丄u,
即 Zu=|pC2 (5)進(jìn)一步由i:u=f/c2u得 c2u = ， (6)
及 "2=tan—177^r~ (7)
計(jì)算得出氣口角度"2。
確定了進(jìn)氣口角度和出氣口角度，再結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度，就確定了平面葉柵中圓弧狀 葉片中弧線的形狀。根據(jù)圓弧狀葉片中弧線的形狀和硅鋼片的厚度(包括絕緣漆)以及轉(zhuǎn)子的 長(zhǎng)度，計(jì)算出轉(zhuǎn)子每片硅鋼片的偏轉(zhuǎn)角度。根據(jù)轉(zhuǎn)子凸極齒的形狀計(jì)算定子凸極齒的形狀， 計(jì)算出定子每片硅鋼片的偏轉(zhuǎn)角度，在沖制定子、轉(zhuǎn)子時(shí)同時(shí)沖出每片硅鋼片的定位槽，在 定子、轉(zhuǎn)子疊片式將每一片硅鋼片的根據(jù)定位槽固定壓實(shí)成型即可。
在進(jìn)氣端處為了減小氣阻，加裝一個(gè)整流罩，整流罩可以是半圓型、半橢圓形、弧狀曲 線或其它圓滑曲線。
權(quán)利要求
1、一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，其特征在于所述轉(zhuǎn)子凸極齒為軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀的傾斜齒，具體形狀是以轉(zhuǎn)子凸極齒高中心與轉(zhuǎn)子中心軸線的距離為半徑，以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心的圓柱面與凸極齒側(cè)面形成空間交線，該交線在該圓柱面展開(kāi)的平面圖上展成的曲線是圓弧狀曲線，內(nèi)外兩條圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，圓弧狀葉片的中心圓弧線由進(jìn)氣口角度β和出氣口角度α2決定；所述的進(jìn)氣口角度β是指以轉(zhuǎn)子中心軸線為中心，以轉(zhuǎn)子凸極齒高中心與轉(zhuǎn)子中心軸線的距離r2為半徑，作與轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相等的圓柱面(7)，該圓柱面(7)與凸極齒側(cè)面形成空間交線(11)，并將該圓柱面(7)展開(kāi)成為平面，則空間交線(11)展成為平面圓弧狀曲線(12)，內(nèi)外兩條平面圓弧狀曲線組成圓弧狀葉片，這樣即構(gòu)成了平面葉柵，圓弧狀葉片中心圓弧線(20)的進(jìn)氣口處切線(21)與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線(29)之間的夾角稱為進(jìn)氣口角度β；所述的出氣口角度α2是指平面圓弧狀葉片中心圓弧線(20)的出氣口處切線(28)與轉(zhuǎn)子中心軸線平行線(31)之間的夾角稱為出氣口角度α2；進(jìn)氣口角度出氣口角度式中的C為進(jìn)氣絕對(duì)速度，U為輪緣速度，Lu為輪緣功；所述的定子凸極齒的形狀，應(yīng)保持電機(jī)電性能與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒雙凸極電機(jī)一致，轉(zhuǎn)子凸極齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑r1為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成曲線LA，展開(kāi)圖的寬度為2πr1；定子凸極齒側(cè)面在以定子內(nèi)半徑r4為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成曲線LB，展開(kāi)圖的寬度為2πr4，將該展開(kāi)圖進(jìn)行縮小，寬度縮小到2πr1，則原展開(kāi)圖上所有的點(diǎn)都按比例變化，原展開(kāi)圖上的曲線LB變成縮小展開(kāi)圖上的曲線LC；曲線LA與曲線LC符合將曲線LA和曲線LC左邊的端點(diǎn)重合在一起匯在一張圖上并在該點(diǎn)處作一條水平線，該水平線與展開(kāi)圖的側(cè)面垂直。過(guò)曲線LA上的每一點(diǎn)可以作該水平線的垂線，該垂線與曲線LA、曲線LC相交的兩個(gè)交點(diǎn)形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將曲線LΛ上的每一點(diǎn)到展開(kāi)圖底邊的距離與其在曲線LC上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到底邊的距離相減，得到差值，以該差值為到水平線的距離作一個(gè)點(diǎn)，將所有的這些點(diǎn)連接起來(lái)形成一條曲線，該曲線是一條直線，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒結(jié)構(gòu)雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒側(cè)面在以轉(zhuǎn)子外半徑為半徑的圓柱切面平面展開(kāi)圖上形成的曲線完全一致。
全文摘要
一種自風(fēng)冷卻轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)磁阻類電機(jī)，屬磁阻類電機(jī)。該類電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子凸極齒為軸流風(fēng)機(jī)扇葉結(jié)構(gòu)形狀傾斜齒由進(jìn)氣口角度、出氣口角度以及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度決定，所述定子凸極齒結(jié)構(gòu)應(yīng)保持電機(jī)電性能與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子斜齒雙凸極電機(jī)一致。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸極齒產(chǎn)生對(duì)空氣的抽吸力，將空氣引入電機(jī)內(nèi)部再由出氣口排出，帶走電機(jī)轉(zhuǎn)子熱量，實(shí)現(xiàn)自風(fēng)冷卻目的。本發(fā)明適用于各種結(jié)構(gòu)的磁阻類電機(jī)，包括雙凸極電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、感應(yīng)子電機(jī)等。本發(fā)明能自動(dòng)散除磁阻類電機(jī)轉(zhuǎn)子熱量，降低電機(jī)體積重量、優(yōu)化電機(jī)尺寸。
文檔編號(hào)H02K9/00GK101442245SQ20081024341
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者周正貴, 宏 楊, 芳 王, 馬運(yùn)東 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)