开关磁阻电的制造方法

文档序号:7404510阅读:303来源:国知局
开关磁阻电的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种开关磁阻电机,包括:转子组件,具有转子固定件(10)和固定设置在转子固定件(10)上且在周向上间隔分布的多个转子铁芯(20),转子固定件(10)为非导磁件且具有转轴固定部(11);定子铁芯(30),套设在转子组件上,定子铁芯(30)具有定子轭部(31)和位于定子轭部(31)的内侧的多个定子齿部(32),转子铁芯(20)具有转子本体(21)和转子安装部(23),转子本体(21)通过转子安装部(23)固定在转子固定件(10)上,相邻两个转子本体(21)之间形成空气间隙。本实用新型的开关磁阻电机具有更高的效率。
【专利说明】开关磁阻电机

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电机【技术领域】,具体而言,涉及一种开关磁阻电机。

【背景技术】
[0002] 目前,开关磁阻电机是一种新型调速电机,调速系统兼具直流、交流两类调速系统 的优点,其结构简单坚固、调速范围宽、调速性能优异、且在整个调速范围内具有较高效率 以及系统可靠性高等优点被广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领 域。申请号为200910263110. 6以及201010102546. X的专利公开文本均公开了一种名称为 混合励磁分块式定、转子开关磁阻电机,以申请号为200910263110. 6专利公开文本作为最 接近的现有技术,虽然其具有良好的性能,但是不可避免的,相邻两个转子铁芯之间具有障 碍物(固定架的一部分),降低了磁场的磁感应,此外,当电机高频运转时,转子铁芯中有交 变的磁场,因此产生很强的轴向涡流,其缺点是,由于扇形块状转子完全嵌入不导磁转子金 属套内,不导磁转子金属套同扇形转子齿块接触固定,产生的轴向涡流会通过不导磁转子 金属套成平方倍的增加,轴向涡流损耗对电机铁损耗影响比较大,随着轴向涡流损耗的加 大,电机铁损耗增加大,导致电机效率降低,也就是说,在相同的输出情况下,损耗增加,输 入功率需要增加。 实用新型内容
[0003] 本实用新型旨在提供一种具有更高效率的开关磁阻电机。
[0004] 为了实现上述目的,本实用新型提供了一种开关磁阻电机,包括:转子组件,具有 转子固定件和固定设置在转子固定件上且在周向上间隔分布的多个转子铁芯,转子固定件 为非导磁件且具有转轴固定部;定子铁芯,套设在转子组件上,定子铁芯具有定子轭部和位 于定子轭部的内侧的多个定子齿部,转子铁芯具有转子本体和转子安装部,转子本体通过 转子安装部固定在转子固定件上,相邻两个转子本体之间形成空气间隙。
[0005] 进一步地,转子安装部上设置有轴向通孔。
[0006] 进一步地,相邻两个转子铁芯的在周向上相对的两个侧部表面为相互平行的平 面。
[0007] 进一步地,转子固定件具有与多个转子安装部一一对应的多个容纳对应的转子安 装部的转子容纳通槽,转子安装部的一部分嵌入对应的转子容纳通槽内。
[0008] 进一步地,转子本体具有面向转子固定件的转子安装面,转子安装部凸出于转子 安装面,转子安装面与转子固定件之间具有径向间隙。
[0009] 进一步地,转子本体具有面向定子铁芯的转子弧面,定子齿部具有面向转子组件 的且与转子弧面相适配的定子弧面。
[0010] 进一步地,定子齿部包括定子极靴。
[0011] 进一步地,相邻两个转子铁芯之间的最小距离小于相邻两个定子齿部之间的最小 距离。
[0012] 进一步地,侧部表面在径向上具有相互平行的两个轴向边缘,定子齿部在周向上 具有相互背离的两个定子侧面,定子齿部的两个定子侧面之间的最小距离大于侧部表面的 相互平行的两个轴向边缘之间的距离。
[0013] 进一步地,转子安装部在垂直于轴向的截面上呈梯形。
[0014] 应用本实用新型的技术方案,由于多个转子铁芯在周向上间隔分布,并且相邻两 个转子本体之间形成空气间隙,因此,相邻两个转子本体之间的磁场不会受到外界物质干 扰(例如位于相邻两个转子本体之间的障碍物),相邻两个转子本体之间的磁力线更密集, 本实用新型的开关磁阻电机所形成的磁场的磁感应更明显。因此,本实用新型的开关磁阻 电机具有更1?的效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用 新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。 在附图中:
[0016] 图1示出了根据本实用新型的开关磁阻电机的实施例的主视示意图;
[0017] 图2示出了图1的开关磁阻电机在D处的放大示意图;
[0018] 图3示出了图1的开关磁阻电机与最接近的现有技术的开关磁阻电机的铁损耗的 对比相图;
[0019] 图4a示出了图1的开关磁阻电机在0度时的磁路示意图;
[0020] 图4b示出了图1的开关磁阻电机在15度时的磁路示意图;
[0021] 图4c示出了图1的开关磁阻电机在30度时的磁路示意图;
[0022] 图4d示出了图1的开关磁阻电机在45度时的磁路示意图。
[0023] 其中,上述图中的附图标记如下:
[0024] 10、转子固定件;11、转轴固定部;12、间隔平面;20、转子铁芯;21、转子本体;22、 转子安装面;23、转子安装部;24、轴向通孔;25、侧部表面;26、转子弧面;30、定子铁芯; 31、定子轭部;32、定子齿部;33、定子弧面;34、定子极靴;35、定子侧面。

【具体实施方式】
[0025] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0026] 如图1所示,本实施例的开关磁阻电机包括转子组件和定子铁芯30。转子组件具 有转子固定件10和固定设置在转子固定件10上且在周向上间隔分布的多个转子铁芯20, 转子固定件10为非导磁件且具有转轴固定部11。定子铁芯30套设在转子组件上,也就是 说,转子组件可转动地穿设在定子铁芯30的内部。定子铁芯30具有定子轭部31和位于定 子轭部31的内侧的多个定子齿部32,转子铁芯20具有转子本体21和转子安装部23,转子 本体21通过转子安装部23固定在转子固定件10上,转子本体21位于对应的转子安装部 23和定子铁芯30之间,相邻两个转子本体21之间形成空气间隙,也就是说,相邻两个转子 本体21之间不具有任何障碍物。当然,本实施例的开关磁阻电机还包括绕组(图中未示 出),绕组采用分布卷结构,通电运行时为每单单独、轮流导通工作,当然,也可以采用其他 常规的结构。转轴固定部11优选为转轴穿设通孔。
[0027] 应用本实施例的开关磁阻电机,由于多个转子铁芯20在周向上间隔分布,并且相 邻两个转子本体21之间形成空气间隙,因此,相邻两个转子本体21之间的磁场不会受到外 界物质干扰(例如位于相邻两个转子本体21之间的障碍物),相邻两个转子本体21之间的 磁力线更密集,本实施例的开关磁阻电机所形成的磁场的磁感应更明显。由上述分析可知, 本实施例的开关磁阻电机具有更高的效率。此外,转子铁芯20采用分块式结构,可以减少 材料的使用量,节约成本。
[0028] 如图1所示,在本实施例中,转子本体21具有面向转子固定件10的转子安装面 22,转子安装部23凸出于转子安装面22,转子安装面22与转子固定件10之间具有径向间 隙。由于转子安装面22与转子固定件10具有径向间隙,也就是说,转子本体21与转子固 定件10具有径向间隙,转子本体21同转子固定件10的非接触设计能够降低转子铁芯20 中的涡流损耗。为了进一步阐述上述技术效果,如图3所示,本实施例的开关磁阻电机与背 景技术中描述的最接近的现有技术在其他参数相同的情况下,为了具有相同的功率输出, 本实施例的开关磁阻电机所需要的输入功率远小于【背景技术】中描述的最接近的现有技术 所需要的输入功率。由上述分析可知,本实施例的开关磁阻电机具有更高的效率。
[0029] 如图1所示,在本实施例中,转子安装部23上设置有轴向通孔24。轴向通孔24的 设置位置靠近转子铁芯20的底部,该轴向通孔24起到隔磁的作用,进一步降低转子铁芯20 漏磁引起的涡流损耗。在本实施例中,每个转子铁芯20上设置有两个轴向通孔24,在尽量 降低涡流损耗的情况下,保证了转子安装部23的强度。
[0030] 如图1所示,在本实施例中,相邻两个转子铁芯20的在周向上相对的两个侧部表 面25为相互平行的平面。采用上述结构有利于减小最小电感,增加凸极比,并且同时减少 由于局部饱所导致的转矩脉动。
[0031] 如图1所示,在本实施例中,转子固定件10具有与多个转子安装部23-一对应的 多个容纳对应的转子安装部23的转子容纳通槽(图中未标注),转子安装部23的一部分嵌 入对应的转子容纳通槽内。由于转子安装部23采用嵌入式的安装方式,不仅方便将转子安 装部23压入转子容纳通槽内并形成过盈配合,并且能够使转子安装部23与转子固定件10 配合的更牢固,提高本实施例的开关磁阻电机工作时的稳定性。
[0032] 如图1所示,在本实施例中,转子安装面22为平面,转子固定件10上设置有面向 对应的转子安装面22且与该转子安装面22平行间隔设置的间隔平面12。间隔平面12与 转子安装面22间隔设置能够进一步降低转子铁芯20中的涡流损耗。当然,作为可行的实 施方式,转子安装面22可以为弧面或其他非平面结构。间隔平面12与转子安装面22之间 的距离为ct,ct > 〇. 2_。
[0033] 如图1所示,在本实施例中,转子本体21具有面向定子铁芯30的转子弧面26,定 子齿部32具有面向转子组件的且与转子弧面26相适配的定子弧面33。采用上述结构的转 子本体21为扇形结构,当转子组件在转动时,转子本体21具有更小的减少风阻,降低转子 组件高速旋转过程中的风磨损耗。
[0034] 如图1所示,在本实施例中,定子齿部32包括定子极靴34。设置定子极靴34能够 提升电机槽满率,进而提升电机效率。由于多个转子铁芯20在周向上间隔设置,因此,在最 小电感位置时,是通过相邻的转子铁芯20之间的空气间隙作为隔磁通道,进而设置定子极 靴34并不会降低电机的凸极比,不会降低电机效率,在保证性能不降低的情况下,工艺性 改善。如果是依靠定子齿部和转子槽之间的最短距离进行隔磁的话,一旦增加极靴就会导 致最短距离下降,进而凸极比下降。
[0035] 如图2所示,在本实施例中,相邻两个转子铁芯20之间的最小距离(也就是两个 侧部表面25之间的距离)为相邻两个定子齿部32之间的最小距离(也就是两个定子 极靴34之间的距离)为&,其中,G,小于G s。采用上述结构有利于减小漏磁。转子铁芯20 的朝向定子铁芯30的表面为绕转子组件的轴线旋转的第一周向弧面,定子齿部32的朝向 转子组件的表面为绕转子组件的轴线旋转的第二周向弧面,第二周向弧面的半径与第一周 向弧面的半径的差值为Θ
[0036] 2 Θ <GS - G/8 Θ。
[0037] 如图2所示,在本实施例中,侧部表面25在径向上具有相互平行的两个轴向边缘 (图中未标注),定子齿部32在周向上具有相互平行且相互背离的两个定子侧面35,两个定 子侧面35位于定子轭部31与对应的定子极靴34之间。定子齿部32的两个定子侧面35 之间的距离为Wt,侧部表面25的相互平行的两个轴向边缘之间的距离为Wr,其中,Wt大于 Wr。上述结构能够确保减小漏磁并同时铁芯内不过度饱和,在本实施例中,= k*Wt,并且 k = 0. 6?0. 9。如果两个定子侧面35不平行,那么Wt为两个定子侧面35之间的最小距 离。
[0038] 如图1所示,在本实施例中,转子安装部23在垂直于轴向的截面上呈梯形。采用 梯形截面能够使转子安装部23与转子本体21配合的更牢固,提高本实施例的开关磁阻电 机工作时的稳定性。作为可行的实施方式,转子安装部23在垂直于轴向的截面上呈三角形 或椭圆形。
[0039] 如图1所示,在本实施例中,为降低转矩脉动,并保证双向启动,其转子铁芯20与 定子铁芯30的极弧关系应当满足:
[0040] - - i~Ps + Ps + ) ^ ;
[0041] 口:=专 η ' 2充 />
[0042] β,.=
[0043] 其中,队为转子齿数,Ns为定子齿数,为转子弧面26的周向弧长(也就是转子 极弧),β s为定子弧面33的周向弧长(也就是定子极弧);δ为大于〇的正数,优选的δ =2。?6。。
[0044] 本实施例的开关磁阻电机为三相12槽8极,当然,也采用三相24槽16极、四相8 槽6极、四相16槽12极、四相24槽18极、五相10槽8极、五相20槽16极的开关磁阻电 机。
[0045] 在本实施例中,转子固定件10可以采用不锈钢、铸铝以及高强度塑料注塑等不导 磁材料,转子固定件10优选为转子固定块。定子铁芯30和转子铁芯20均为如娃钢片或非 晶材料的层叠材料叠压而成。
[0046] 此外,具有上述结构的开关磁阻电机的切向磁拉力分量增加,相同输出下,电机噪 音明显减小。转子组件的导磁部分少,定子铁芯30的磁路短,有效的降低了铁损,电机效率 提升。
[0047] 本实施例的开关磁阻电机的具体工作原理如下:
[0048] 如图4a所示:A相导通,A相磁路通过定子轭部、定子齿部、间隔平面与转子安装 面之间的间隙、相邻两个转子铁芯之间的间隙进行闭合,由于经过空气磁路较长,气隙磁密 低;转子铁芯在磁拉力作用下开始旋转至15度;
[0049] 如图4b所示:A相导通,A相磁路通过定子轭部、定子齿部、间隔平面与转子安装面 之间的间隙、转子铁芯的前沿进行闭合,由于经过大部分为导磁物质,磁密增加,磁拉力增 力口,但极间局部饱和并不会使得磁密无限增加,转子铁芯旋转至30度。
[0050] 如图4c所示:A相导通,A相磁路通过定子轭部、定子齿部、间隔平面与转子安装面 之间的间隙、转子铁芯的中间部分进行闭合,导磁面积增加,磁密进一步增加,磁拉力增加, 随着位置的逐渐对齐,磁拉力开始减小,A开始关断,B相开始导通,B相磁路通过定子轭部、 定子齿部、间隔平面与转子安装面之间的间隙、相邻两个转子铁芯之间的间隙进行闭合,转 子铁芯旋转至45度。
[0051] 如图4d所示:B相导通,B相磁路通过定子轭部、定子齿部、间隔平面与转子安装 面之间的间隙、转子铁芯的前沿进行闭合进行闭合,重复A相过程,转子继续旋转。其中,图 4a至图4d中的点画线为磁路,点画线数量越多表示磁场越强。
[0052] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本 领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种开关磁阻电机,包括: 转子组件,具有转子固定件(10)和固定设置在所述转子固定件(10)上且在周向上间 隔分布的多个转子铁芯(20),所述转子固定件(10)为非导磁件且具有转轴固定部(11); 定子铁芯(30),套设在所述转子组件上,所述定子铁芯(30)具有定子轭部(31)和位于 所述定子轭部(31)的内侧的多个定子齿部(32), 其特征在于,所述转子铁芯(20)具有转子本体(21)和转子安装部(23),所述转子本 体(21)通过所述转子安装部(23)固定在所述转子固定件(10)上,相邻两个所述转子本体 (21) 之间形成空气间隙。
2. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述转子安装部(23)上设置有 轴向通孔(24)。
3. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,相邻两个所述转子铁芯(20)的 在周向上相对的两个侧部表面(25)为相互平行的平面。
4. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述转子固定件(10)具有与多 个所述转子安装部(23) -一对应的多个容纳对应的所述转子安装部(23)的转子容纳通 槽,所述转子安装部(23)的一部分嵌入对应的所述转子容纳通槽内。
5. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述转子本体(21)具有面向 所述转子固定件(10)的转子安装面(22),所述转子安装部(23)凸出于所述转子安装面 (22) ,所述转子安装面(22)与所述转子固定件(10)之间具有径向间隙。
6. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述转子本体(21)具有面向所 述定子铁芯(30)的转子弧面(26),所述定子齿部(32)具有面向所述转子组件的且与所述 转子弧面(26)相适配的定子弧面(33)。
7. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述定子齿部(32)包括定子极 靴(34)。
8. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,相邻两个所述转子铁芯(20)之 间的最小距离(4)小于相邻两个所述定子齿部(32)之间的最小距离(G s)。
9. 根据权利要求3所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述侧部表面(25)在径向上具 有相互平行的两个轴向边缘,所述定子齿部(32)在周向上具有相互背离的两个定子侧面 (35),所述定子齿部(32)的两个定子侧面(35)之间的最小距离(Wt)大于所述侧部表面 (25)的相互平行的两个轴向边缘之间的距离(Wr)。
10. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机,其特征在于,所述转子安装部(23)在垂直于 轴向的截面上呈梯形。
【文档编号】H02K1/24GK203872024SQ201420297225
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】童童, 胡余生, 陈彬, 肖勇 申请人:珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司
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