單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電的制造方法
【專利摘要】單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，涉及電機(jī)領(lǐng)域。它是為了解決傳統(tǒng)單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、輸出轉(zhuǎn)矩密度低、不能輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題。本發(fā)明為圓筒結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電機(jī)輸出軸，所述定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙；轉(zhuǎn)子固定在電機(jī)輸出軸外側(cè)；定子包括定子鐵芯、前段上行定子繞組、前段下行定子繞組、后段下行定子繞組、后段上行定子繞組；轉(zhuǎn)子包括永磁鐵、前段轉(zhuǎn)子鐵心和后段轉(zhuǎn)子鐵心，永磁鐵為環(huán)形永磁體；本發(fā)明中，單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)減小了20%，輸出轉(zhuǎn)矩密度同比提高了10%，能夠讓單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能夠輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩；同時(shí)降低了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)制造工藝和成本。本發(fā)明適用于電機(jī)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種磁阻電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的兩相開(kāi)關(guān)磁阻電機(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，定轉(zhuǎn)子鐵心為單段鐵心。通過(guò)對(duì)定子勵(lì)磁繞組依次通電，繞組勵(lì)磁電流為單方向電流，定子極與轉(zhuǎn)子極相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子上既沒(méi)有繞組，也沒(méi)有永磁體，因此電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。但是，由于單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子鐵芯的兩齒結(jié)構(gòu)，電機(jī)在一個(gè)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、輸出轉(zhuǎn)矩密度低、不能輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、輸出轉(zhuǎn)矩密度低、不能輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題，進(jìn)而提供了單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
[0004]單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，它為圓筒結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電機(jī)輸出軸4，所述定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙5 ;轉(zhuǎn)子固定在電機(jī)輸出軸4外側(cè)；
[0005]定子包括定子鐵芯1、前段上行定子繞組2、前段下行定子繞組6、后段下行定子繞組7、后段上行定子繞組9 ;所述定子鐵芯I沿軸向分為兩段，分別為前段和后段，所述兩段結(jié)構(gòu)為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中前段定子鐵芯I內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有前段上行定子繞組2和前段下行定子繞組6 ;后段定子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有后段下行定子繞組7和后段上行定子繞組9 ;其中上行定子繞組2和后段上行定子繞組9軸向相鄰，所述前段下行定子繞組6和后段下行定子繞組7軸向相鄰；
[0006]轉(zhuǎn)子包括永磁鐵11、前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10，永磁鐵11為環(huán)形永磁體，其充磁方向?yàn)檠剌S向充磁，所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后前段轉(zhuǎn)子鐵心10之間夾固有永磁鐵11 ;所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3的外表面沿圓周方向均勻分布設(shè)置有兩個(gè)形狀相同的扇形齒；
[0007]所述轉(zhuǎn)子扇形齒極弧比定子齒極弧大6度；所述永磁體11嵌在前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10之間。
[0008]本發(fā)明中，單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)減小了 20%，輸出轉(zhuǎn)矩密度同比提高了10%，能夠讓單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能夠輸出連續(xù)轉(zhuǎn)矩；同時(shí)降低了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)制造工藝和成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的軸向剖視圖；
[0010]圖2為圖1的左視圖；
[0011]圖3為永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線路徑示意圖；[0012]圖4為永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)和繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)疊加后產(chǎn)生的磁力線路徑示意圖；
[0013]圖5為電機(jī)繞組電流的方向示意圖；
[0014]圖6為電機(jī)繞組電流的方向示意圖；
[0015]圖7為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在90-180度時(shí)，定子的繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向示意圖；
[0016]圖8為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在0-90度定子的磁性示意圖；
[0017]圖9為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在90-180度時(shí)，H橋電流的流通路徑示意圖；
[0018]圖10為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在0-90度時(shí)，H橋電流的流通路徑示意圖；
[0019]圖11為電機(jī)繞組電流和輸出轉(zhuǎn)矩的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，它為圓筒結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電機(jī)輸出軸4，所述定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙5 ;轉(zhuǎn)子固定在電機(jī)輸出軸4外側(cè)；
[0021]定子包括定子鐵芯1、前段上行定子繞組2、前段下行定子繞組6、后段下行定子繞組7、后段上行定子繞組9 ;所述定子鐵芯I沿軸向分為兩段，分別為前段和后段，所述兩段結(jié)構(gòu)為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中前段定子鐵芯I內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有前段上行定子繞組2和前段下行定子繞組6 ;后段定子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有后段下行定子繞組7和后段上行定子繞組9 ;其中上行定子繞組2和后段上行定子繞組9軸向相鄰，所述前段下行定子繞組6和后段下行定子繞組7軸向相鄰；
[0022]轉(zhuǎn)子包括永磁鐵11、前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10，永磁鐵11為環(huán)形永磁體，其充磁方向?yàn)檠剌S向充磁，所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10之間夾固有永磁鐵11 ;所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述前段轉(zhuǎn)子鐵心3的外表面沿圓周方向均勻分布設(shè)置有兩個(gè)形狀相同的扇形齒；
[0023]所述轉(zhuǎn)子扇形齒極弧比定子齒極弧大6度；所述永磁體11嵌在前段轉(zhuǎn)子鐵心3和后段轉(zhuǎn)子鐵心10之間。
[0024]本實(shí)施方式中，永磁體磁路方向分上下兩路，如圖3所示，上路磁路由永磁體N極一〉后段轉(zhuǎn)子上行鐵心軛部一〉后段轉(zhuǎn)子上行鐵心齒部一〉后段定轉(zhuǎn)子上行氣隙一〉后段定子上行齒部一〉后段定子上行軛部一〉兩段定子上行中間軛部一〉前部定子上行軛部一>前部定子上行齒部一〉前段定轉(zhuǎn)子上行氣隙一〉前段轉(zhuǎn)子上行齒部一〉前段轉(zhuǎn)子上行軛部一〉永磁體S極；下路磁路由永磁體N極一〉后段轉(zhuǎn)子下行鐵心軛部一〉后段轉(zhuǎn)子下行鐵心齒部一〉后段定轉(zhuǎn)子下行氣隙一〉后段定子下行齒部一〉后段定子下行軛部一〉兩段定子下行中間軛部一〉前部定子下行軛部一〉前部定子下行齒部一〉前段定轉(zhuǎn)子下行氣隙一>前段轉(zhuǎn)子下行齒部一〉前段轉(zhuǎn)子下行軛部一〉永磁體S極。
[0025]電機(jī)繞組為單相繞組，相互串聯(lián)，繞組驅(qū)動(dòng)采用H橋驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁方式，設(shè)定圖1的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置為機(jī)械O角度位置，電機(jī)轉(zhuǎn)子角度90-180度時(shí)，繞組勵(lì)磁為正電流，繞組勵(lì)磁的磁力線路經(jīng)L-3和L-4方向與永磁體的磁路方向L-1和L-2 —致，如圖4所示。
[0026]電機(jī)繞組勵(lì)磁電流方向如圖5和圖6所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在90-180度時(shí)，繞組勵(lì)磁電流為正向電流，定子前部上齒表現(xiàn)為N極磁性，定子后部上齒表現(xiàn)為S極磁性；定子前部下齒表現(xiàn)為N極磁性，定子后部下齒表現(xiàn)為S極磁性。電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在0-90度時(shí)，繞組勵(lì)磁電流為負(fù)向電流，定子前部上齒表現(xiàn)為S極磁性，定子后部上齒表現(xiàn)為N極磁性；定子前部下齒表現(xiàn)為S極磁性，定子后部下齒表現(xiàn)為N極磁性；如圖7和圖8所示。
[0027]工作原理:
[0028]電機(jī)為兩相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，電機(jī)定子的電角度周期為0-180度，設(shè)定圖1的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置為機(jī)械O角度位置，在電機(jī)轉(zhuǎn)子0-90度區(qū)間，電機(jī)繞組通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)通功率管S3和S4，關(guān)斷SI和S2，使得電機(jī)定子繞組電流為負(fù)向電流，電機(jī)前部定轉(zhuǎn)子齒表現(xiàn)都為S磁性，電機(jī)后部定轉(zhuǎn)子齒表現(xiàn)都為N磁性，定轉(zhuǎn)子齒部相互推斥，電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出正轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0029]在電機(jī)轉(zhuǎn)子90-180度區(qū)間，電機(jī)繞組通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路，開(kāi)通功率管SI和S2，關(guān)斷S3和S4，使得電機(jī)定子繞組電流為正向電流，電機(jī)前部上下定子齒部都表現(xiàn)為N磁性，轉(zhuǎn)子齒表現(xiàn)都為S磁性，電機(jī)后部上下定子齒表現(xiàn)都為S磁性，轉(zhuǎn)子齒部都表示為N磁性，定轉(zhuǎn)子齒部相互吸引，電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出正轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如圖11所示。
[0030]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)作進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，前段上行定子繞組2、前段下行定子繞組6、后段下行定子繞組7和后段上行定子繞組9均為集中繞組。
[0031]本實(shí)施方式中，電機(jī)繞組驅(qū)動(dòng)采用H橋勵(lì)磁方式，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在90-180度時(shí)，繞組勵(lì)磁電流為正向電流，SI和S2開(kāi)通，S3和S4關(guān)斷，電流流經(jīng)路經(jīng)如圖9所示；電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在0-90度時(shí)，繞組勵(lì)磁電流為負(fù)向電流，S3和S4開(kāi)通，SI和S2關(guān)斷，電流流經(jīng)路經(jīng)如圖10所示。
【權(quán)利要求】
1.單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:它為圓筒結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電機(jī)輸出軸(4)，所述定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙(5);轉(zhuǎn)子固定在電機(jī)輸出軸(4)外側(cè)； 定子包括定子鐵芯(I)、前段上行定子繞組(2)、前段下行定子繞組(6)、后段下行定子繞組(7)、后段上行定子繞組(9);所述定子鐵芯(I)沿軸向分為兩段，分別為前段和后段，所述兩段結(jié)構(gòu)為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中前段定子鐵芯(I)內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有前段上行定子繞組(2)和前段下行定子繞組(6);后段定子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)齒，所述兩個(gè)齒分別纏繞有后段下行定子繞組(7)和后段上行定子繞組(9);其中上行定子繞組(2)和后段上行定子繞組(9)軸向相鄰，所述前段下行定子繞組(6)和后段下行定子繞組(7)軸向相鄰； 轉(zhuǎn)子包括永磁鐵(11)、前段轉(zhuǎn)子鐵心(3)和后段轉(zhuǎn)子鐵心(10)，永磁鐵(11)為環(huán)形永磁體，其充磁方向?yàn)檠剌S向充磁，所述前段轉(zhuǎn)子鐵心(3)和后段轉(zhuǎn)子鐵心(10)之間夾固有永磁鐵(11);所述前段轉(zhuǎn)子鐵心(3)和后段轉(zhuǎn)子鐵心(10)為鏡像對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述前段轉(zhuǎn)子鐵心(3)的外表面沿圓周方向均勻分布設(shè)置有兩個(gè)形狀相同的扇形齒； 所述轉(zhuǎn)子扇形齒極弧比定子齒極弧大6度；所述永磁體(11)嵌在前段轉(zhuǎn)子鐵心(3 )和后段轉(zhuǎn)子鐵心(10)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相橫向磁通全控式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于:前段上行定子繞組(2 )、前段下行定子繞組(6 )、后段下行定子繞組(7 )和后段上行定子繞組(9 )均為集中繞組。
【文檔編號(hào)】H02K29/03GK103633806SQ201310674454
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】吳紅星, 孫青杰, 楊旭強(qiáng), 黃玉平, 仲悅, 張立華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)