單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電的制造方法
【專利摘要】單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，涉及電機(jī)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有磁阻電機(jī)由于在一個機(jī)械角度周期內(nèi)，電感的變化率為一次，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動大的問題。定子鐵心的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一定子鐵心齒、第二定子鐵心齒和第三定子鐵心齒，第一定子繞組纏繞在第一定子鐵心齒上，第二定子繞組纏繞在第二定子鐵心齒上，第三定子繞組纏繞在第三定子鐵心齒上，轉(zhuǎn)子鐵心套在電機(jī)輸出軸的外側(cè)，轉(zhuǎn)子鐵心的外側(cè)對稱設(shè)有第一轉(zhuǎn)子鐵心齒和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒的轉(zhuǎn)動軌跡為圓形，該圓形軌跡與三個定子鐵心齒的弧面所在的圓周之間存在等間距的氣隙。本發(fā)明適用于降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動。
【專利說明】單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]已有的單相開關(guān)磁阻電機(jī)如圖1所示，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，且定轉(zhuǎn)子鐵心齒數(shù)相等，定子鐵心各齒的極弧相等。通過對定子勵磁繞組依次通電，定子極與轉(zhuǎn)子極相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)子上既沒有繞組，也沒有永磁體，因此電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠。但是，由于單相開關(guān)磁阻電機(jī)定子鐵心的兩齒結(jié)構(gòu)，電機(jī)在一個電角度周期(機(jī)械角度180度)內(nèi)，電感的變化率為一次，使得單相開關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動大的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有磁阻電機(jī)由于在一個機(jī)械角度周期內(nèi)，電感的變化率為一次，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動大的問題，提出了單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)。
[0004]單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)包括定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、電機(jī)輸出軸、第一定子繞組、第二定子繞組、第三定子繞組、第一定子鐵心齒、第二定子鐵心齒、第三定子鐵心齒、第一轉(zhuǎn)子鐵心齒和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒，
[0005]定子鐵心的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一定子鐵心齒、第二定子鐵心齒和第三定子鐵心齒，第一定子繞組纏繞在第一定子鐵心齒上，第二定子繞組纏繞在第二定子鐵心齒上，第三定子繞組纏繞在第三定子鐵心齒上，轉(zhuǎn)子鐵心套在電機(jī)輸出軸的外側(cè)，轉(zhuǎn)子鐵心的外側(cè)對稱設(shè)有第一轉(zhuǎn)子鐵心齒和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒的轉(zhuǎn)動軌跡為圓形，該圓形軌跡與三個定子鐵心齒的弧面所在的圓周之間存在等間距的氣隙。
[0006]有益效果:本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)通過在定子鐵心內(nèi)側(cè)設(shè)置三個定子鐵心齒，同時對定子鐵心齒和定子鐵心繞組進(jìn)行限定，使轉(zhuǎn)子在一個機(jī)械角度周期內(nèi)，繞組電感的變化率為兩次，從而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動降低了 10%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為傳統(tǒng)的單相開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為單相三齒結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)繞組電流及磁力線方向示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度為0°時的磁力線分布示意圖；
[0011]圖5為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度為38°時的磁力線分布示意圖；
[0012]圖6為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度為90°時的磁力線分布示意圖；
[0013]圖7為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度為142°時的磁力線分布示意圖；
[0014]圖8為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的定子鐵心繞組的電感特性曲線圖；
[0015]圖9為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的電機(jī)矩角特性曲線圖；
[0016]圖10為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩時的電感值和電流值的曲線圖；
[0017]圖11為本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)矩曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一、結(jié)合圖2說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)包括定子鐵心1、轉(zhuǎn)子鐵心2、電機(jī)輸出軸4、第一定子繞組5、第二定子繞組
6、第三定子繞組7、第一定子鐵心齒8、第二定子鐵心齒9、第三定子鐵心齒10、第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒12，
[0019]定子鐵心I的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一定子鐵心齒8、第二定子鐵心齒9和第三定子鐵心齒10，第一定子繞組5纏繞在第一定子鐵心齒8上，第二定子繞組6纏繞在第二定子鐵心齒9上，第三定子繞組7纏繞在第三定子鐵心齒10上，轉(zhuǎn)子鐵心2套在電機(jī)輸出軸4的外側(cè)，轉(zhuǎn)子鐵心2的外側(cè)對稱設(shè)有第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒12，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒12的轉(zhuǎn)動軌跡為圓形，該圓形軌跡與三個定子鐵心齒的弧面所在的圓周之間存在等間距的氣隙3。
[0020]【具體實施方式】二、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，所述第一定子鐵心齒8、第二定子鐵心齒9和第三定子鐵心齒10中每兩個相鄰的定子鐵心齒的中心軸線的夾角為120°。
[0021]【具體實施方式】三、本【具體實施方式】與【具體實施方式】二所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一定子鐵心齒8的寬度與第二定子鐵心齒9的寬度相等，第三定子鐵心齒10的寬度為第一定子鐵心齒8的寬度的一倍。
[0022]【具體實施方式】四、本【具體實施方式】與【具體實施方式】三所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一定子鐵心齒8的極弧系數(shù)與第二定子鐵心齒9的極弧系數(shù)相同，第三定子鐵心齒10的極弧系數(shù)為第一定子鐵心齒8的極弧系數(shù)的一倍，第三定子鐵心齒10的極弧大于或等于120°。
[0023]【具體實施方式】五、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11的寬度與第二轉(zhuǎn)子鐵心齒12的寬度相等，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11的極弧系數(shù)與第二轉(zhuǎn)子鐵心齒12的極弧系數(shù)相同，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒11的極弧大于或等于90。。
[0024]【具體實施方式】六、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一定子繞組5、第二定子繞組6和第三定子繞組7均采用串聯(lián)連接方式。
[0025]【具體實施方式】七、本【具體實施方式】與【具體實施方式】六所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一定子繞組5的匝數(shù)、第二定子繞組6的匝數(shù)和第三定子繞組7的匝數(shù)相同。
[0026]【具體實施方式】八、結(jié)合圖3說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】與【具體實施方式】七所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的區(qū)別在于，第一定子繞組5的勵磁方向與第二定子繞組6的勵磁方向相同，第三定子繞組7的勵磁方向與第一定子繞組5的勵磁方向相反。
[0027]本發(fā)明所述單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)的定子鐵心齒的個數(shù)為3個，電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子鐵心繞組的電感變化次數(shù)為四次，即在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個機(jī)械角度周期(180° )，定子鐵心繞組的電感變化率為兩次，如圖8所示即為一個機(jī)械角度周期內(nèi)定子鐵心繞組的電感特性曲線圖，當(dāng)電感變化為O時，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也為0，當(dāng)電感變化為上升變化時，施加勵磁電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出正轉(zhuǎn)矩；當(dāng)電感變化為下降變化時，施加勵磁電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩，在一個機(jī)械角度周期內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度分別為0°、38°、90°和142°時，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角度位于上述四個角度時，電機(jī)內(nèi)部磁力線分布示意圖如圖4、圖
5、圖6和圖7所示。
[0028]如圖9和圖10所示，欲使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩，可以在定子鐵心繞組電感上升區(qū)域施加勵磁電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，因此，定子鐵心繞組電感位于上升區(qū)域時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度應(yīng)為1° -38°或90° -142° ;欲使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為負(fù)轉(zhuǎn)矩，可以再定子鐵心繞組電感下降區(qū)域施加勵磁電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動，因此，定子鐵心繞組電感位于下降區(qū)域時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度應(yīng)為38° -90°和142° -180°，圖10中，A曲線表示電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩時，定子鐵心繞組的電感值曲線，B曲線表示電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩時，勵磁電流的施加曲線圖。如圖11所示，當(dāng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為O時，電機(jī)轉(zhuǎn)子依靠轉(zhuǎn)子自身慣性繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
【權(quán)利要求】
1.單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，它包括定子鐵心(I)、轉(zhuǎn)子鐵心(2)和電機(jī)輸出軸(4)，其特征在于，它還包括第一定子繞組(5)、第二定子繞組(6)、第三定子繞組(7)、第一定子鐵心齒(8)、第二定子鐵心齒(9)、第三定子鐵心齒(10)、第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒(12)， 定子鐵心(I)的內(nèi)側(cè)設(shè)有第一定子鐵心齒(8 )、第二定子鐵心齒(9 )和第三定子鐵心齒(10)，第一定子繞組(5)纏繞在第一定子鐵心齒(8)上，第二定子繞組(6)纏繞在第二定子鐵心齒(9)上，第三定子繞組(7)纏繞在第三定子鐵心齒(10)上，轉(zhuǎn)子鐵心(2)套在電機(jī)輸出軸(4)的外側(cè)，轉(zhuǎn)子鐵心(2)的外側(cè)對稱設(shè)有第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒(12)，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)和第二轉(zhuǎn)子鐵心齒(12)的轉(zhuǎn)動軌跡為圓形，該圓形軌跡與三個定子鐵心齒的弧面所在的圓周之間存在等間距的氣隙(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述第一定子鐵心齒(8)、第二定子鐵心齒(9)和第三定子鐵心齒(10)中每兩個相鄰的定子鐵心齒的中心軸線的夾角為120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一定子鐵心齒(8)的寬度與第二定子鐵心齒(9)的寬度相等，第三定子鐵心齒(10)的寬度為第一定子鐵心齒(8)的寬度的一倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一定子鐵心齒(8)的極弧系數(shù)與第二定子鐵心齒(9)的極弧系數(shù)相同，第三定子鐵心齒(10)的極弧系數(shù)為第一定子鐵心齒(8)的極弧系數(shù)的一倍，第三定子鐵心齒(10)的極弧大于或等于120°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)的寬度與第二轉(zhuǎn)子鐵心齒(12)的寬度相等，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)的極弧系數(shù)與第二轉(zhuǎn)子鐵心齒(12)的極弧系數(shù)相同，第一轉(zhuǎn)子鐵心齒(11)的極弧大于或等于90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一定子繞組(5)、第二定子繞組(6 )和第三定子繞組(7 )均采用串聯(lián)連接方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一定子繞組(5)的匝數(shù)、第二定子繞組(6)的匝數(shù)和第三定子繞組(7)的匝數(shù)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單相三齒結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)，其特征在于，第一定子繞組(5)的勵磁方向與第二定子繞組(6)的勵磁方向相同，第三定子繞組(7)的勵磁方向與第一定子繞組(5)的勵磁方向相反。
【文檔編號】H02K1/14GK103545946SQ201310572490
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】吳紅星, 楊旭強(qiáng), 候云鵬, 孫青杰, 馬曉光, 劉華春 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)