本發(fā)明涉及一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)，屬于特種電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在很多電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速領(lǐng)域，對(duì)精度要求不十分苛刻，對(duì)電機(jī)的要求更多的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠性高，成本低廉易于維護(hù)等，因此磁阻型電機(jī)成為理想的選擇。磁阻型電機(jī)轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成既無永磁體又無繞組結(jié)構(gòu)，剛性強(qiáng)度高并易于散熱冷卻，可高速運(yùn)行，能夠適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境；同時(shí)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量相對(duì)較輕，能夠有效的提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和魯棒性。

目前，永磁型磁阻電機(jī)因其具有高效率，高功率密度等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的使用。但是，電機(jī)對(duì)稀土原材料價(jià)格過度敏感，而且只有少數(shù)國(guó)家掌握這些稀土資源，再加上稀土材料的不可再生性，為可持續(xù)性發(fā)展，需要研究可以產(chǎn)生高性能，不使用或使用少量永磁體的電機(jī)。因此，新型結(jié)構(gòu)的電勵(lì)磁型磁阻電機(jī)也就成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

永磁型磁阻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，而且已經(jīng)有大量的關(guān)于永磁型磁阻電機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造。已有的相關(guān)專利號(hào)為：03132474.6的授權(quán)發(fā)明專利：直接驅(qū)動(dòng)永磁式磁阻電機(jī)。它包括轉(zhuǎn)子鐵心、外定子勵(lì)磁繞組、內(nèi)定子勵(lì)磁繞組、內(nèi)定子鐵心、外定子鐵心等，由硅鋼片疊成的轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)、外圓上分別開有齒槽，長(zhǎng)條形的永磁體鑲嵌在齒槽中，永磁體沿轉(zhuǎn)子鐵心的切線方向充有磁場(chǎng)。該發(fā)明使電機(jī)的性能體積比和性能重量比大幅提高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和易于推廣實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。

在目前公開的技術(shù)中，磁阻電機(jī)多為開關(guān)磁阻電機(jī)。在相近的專利中，專利號(hào)為201210576722.2的授權(quán)發(fā)明專利：一種鑄鋁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)，包括外殼、轉(zhuǎn)軸、定子鐵芯、定子繞組和轉(zhuǎn)子鐵芯。該發(fā)明鑄鋁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)，提高了開關(guān)磁阻電機(jī)的功率輸出密度、有效材料利用率和功率因數(shù)，降低了開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)、噪聲、重量與成本，是一種新型的開關(guān)磁阻電機(jī)。

本發(fā)明提出了一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)，其定子是由6X個(gè)獨(dú)立的定子鐵心組成，每個(gè)定子鐵心的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)凸出的定子極，轉(zhuǎn)子鐵心上有5.5X個(gè)凸出的轉(zhuǎn)子極,X為偶數(shù)，在定子鐵心順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有電樞繞組，相鄰定子鐵心上的電樞繞組繞向相反，逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組，所有勵(lì)磁繞組的繞制方向相同，電樞繞組和勵(lì)磁繞組都是集中式繞組。一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)不僅具有便于調(diào)壓、弱磁擴(kuò)速的優(yōu)點(diǎn)，而且具有高容錯(cuò)運(yùn)行能力、較高的能量密度和高溫高速運(yùn)行能力等優(yōu)良特性。

目前申請(qǐng)人經(jīng)國(guó)內(nèi)外檢索，尚未檢索到本發(fā)明所涉及一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)的獨(dú)立定子鐵心上采用所有勵(lì)磁繞組的繞制方向相同、相鄰定子鐵心上的電樞繞組繞向相反的結(jié)構(gòu)，并且可以通過調(diào)節(jié)通過其勵(lì)磁線圈的電流來控制磁場(chǎng)大小，以適應(yīng)電機(jī)使用工況變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)一種新型結(jié)構(gòu)的電勵(lì)磁型磁阻電機(jī)能夠具有高性能、高可靠性以及高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的電勵(lì)磁型磁阻電機(jī)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)，由外殼(1)、勵(lì)磁繞組(2)、定子鐵心(3)、轉(zhuǎn)子鐵心(4)、A相電樞繞組(5)、B相電樞繞組(6)、C相電樞繞組(7)和軸(8)組成，其特征在于：

外殼(1)由非導(dǎo)磁材料制成；

呈“n”形的定子鐵心(3)的軛部緊貼并固定在外殼(1)的內(nèi)壁，定子鐵心(3)共有6X個(gè)，X為偶數(shù)；各個(gè)定子鐵心(3)之間無接觸；定子鐵心(3)沿圓周方向均布；

一個(gè)定子鐵心(3)的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)凸出的定子極，一個(gè)定子鐵心(3)上的兩個(gè)定子極平行；

逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(2)，所有勵(lì)磁繞組(2)的繞制方向相同；

所述磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心(4)上均布有5.5X個(gè)凸出的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極沿圓周均布，轉(zhuǎn)子極的極弧系數(shù)為0.5；

同一個(gè)定子鐵心(3)上兩個(gè)定子極的極距等于轉(zhuǎn)子極的極距；

所述定子鐵心(3)順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有電樞繞組，相鄰定子鐵心(3)上的電樞繞組繞向相反，電樞繞組依據(jù)相位的不同分為A相電樞繞組(5)、B相電樞繞組(6)、C相電樞繞組(7)；電樞繞組和勵(lì)磁繞組(2)都是集中式繞組。

如上所述的一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)，其特征在于：定子極極寬是轉(zhuǎn)子極極寬的0.67倍。

本發(fā)明的有益效果如下：

⑴ 本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)具有低成本、高容錯(cuò)運(yùn)行能力、較高的能量密度和高溫高速運(yùn)行能力等優(yōu)良特性；

⑵ 在本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固且經(jīng)濟(jì)，由于轉(zhuǎn)子沒有繞組和磁鋼，因此可在較高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行；

⑶ 本發(fā)明中電樞繞組和勵(lì)磁繞組都采用集中繞組，可以成型繞制好再嵌入定子槽，這使得定子裝配工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，冷卻方便；

⑷ 電機(jī)的三繞組互相隔離，可以把故障限制在一相內(nèi)，以減小故障相對(duì)其它相造成負(fù)面影響，防止故障傳播。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)橫剖圖。其中：1、外殼，2、勵(lì)磁繞組，3、定子鐵心，4、轉(zhuǎn)子鐵心，5、A相電樞繞組，6、B相電樞繞組，7、C相電樞繞組，8、軸。

圖2是本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)的24/22極實(shí)施例圖。其中：1、外殼，2、勵(lì)磁繞組，3、定子鐵心，4、轉(zhuǎn)子鐵心，5、A相電樞繞組，6、B相電樞繞組，7、C相電樞繞組，8、軸。

圖3為本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)嵌線圖。

圖4是邊緣效應(yīng)互相抵消的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)橫剖圖。所示的一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)由外殼(1)、勵(lì)磁繞組(2)、定子鐵心(3)、轉(zhuǎn)子鐵心(4)、A相電樞繞組(5)、B相電樞繞組(6)、C相電樞繞組(7)和軸(8)組成；呈“n”形的定子鐵心(3)的軛部緊貼并固定在外殼(1)的內(nèi)壁，定子鐵心(3)共有6X個(gè)，X為偶數(shù)；各個(gè)定子鐵心(3)之間無接觸；一個(gè)定子鐵心(3)的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)凸出的定子極，一個(gè)定子鐵心(3)上的兩個(gè)定子極平行；本發(fā)明的磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心(4)上有5.5X個(gè)凸出的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極沿圓周均布，轉(zhuǎn)子極的極弧系數(shù)為0.5；定子極極寬是轉(zhuǎn)子極極寬的0.67倍。

在本發(fā)明中定子鐵心(3)順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有電樞繞組，相鄰定子鐵心(3)上的電樞繞組繞向相反，電樞繞組依據(jù)相位的不同分為A相電樞繞組(5)、B相電樞繞組(6)、C相電樞繞組(7)；在逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(2)，所有勵(lì)磁繞組(2)的繞制方向相同；電樞繞組和勵(lì)磁繞組(2)都是集中式繞組。

圖2是本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)的24/22極實(shí)施例圖。如圖所示，在一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)的24/22極實(shí)施例中定子鐵心(3)共有12個(gè)，每個(gè)一個(gè)定子鐵心(3)的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)凸出的定子極，共有24個(gè)定子極；轉(zhuǎn)子鐵心(4)上有22個(gè)凸出的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極沿圓周均布。

圖3為本發(fā)明一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)嵌線圖。如圖所示，在一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)的12個(gè)定子極上交替繞有勵(lì)磁繞組和電樞繞組；所有勵(lì)磁繞組的繞制方向相同；相鄰電樞繞組繞向相反，電樞繞組依據(jù)相位的不同分為A相電樞繞組、B相電樞繞組、C相電樞繞組；電樞繞組和勵(lì)磁繞組(2)都是集中式繞組。

圖4是邊緣效應(yīng)互相抵消的示意圖。

下面對(duì)本發(fā)明提出的一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)進(jìn)行工作原理的說明。

本發(fā)明所述的一種邊緣效應(yīng)互相抵消的磁阻電機(jī)是通過繞在定子極上的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)。每一個(gè)定子鐵心順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上都繞有電樞繞組，每一個(gè)定子鐵心逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上都繞有勵(lì)磁繞組；定子極上的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過繞有勵(lì)磁繞組的定子極，再依次通過氣隙、轉(zhuǎn)子極、氣隙以及同一定子鐵心上繞有電樞繞組的另一定子極，最后經(jīng)定子鐵心軛部，形成閉合磁路；在電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，磁鏈?zhǔn)窃谕鶑?fù)變化，從而能夠方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能之間的雙向轉(zhuǎn)換。

邊緣效應(yīng)是指轉(zhuǎn)子極剛剛開始接觸定子極即邊緣接觸時(shí)，該定子極上的磁鏈變換率大、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大；而當(dāng)轉(zhuǎn)子極基本對(duì)齊定子極時(shí)，該定子極上的磁鏈變換率小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小。以圖1為例說明本申請(qǐng)邊緣效應(yīng)互相抵消的原理：當(dāng)標(biāo)注A的繞組邊緣接觸時(shí)，其磁鏈變換率大；而此時(shí)標(biāo)注為-A的繞組定轉(zhuǎn)子極基本對(duì)齊，其磁鏈變換率小。由于標(biāo)注A的繞組與標(biāo)注-A的繞組同為一相，且兩個(gè)繞組通過繞向相反實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的同向，因此兩個(gè)繞組共同通電可以抵消邊緣效應(yīng)。