12/8极开关磁阻电机的制作方法

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及12/8极开关磁阻电机。

背景技术：

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，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无级 调速系统。开关磁阻电机结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。然而，由于传统开关磁阻电机的双凸极结构，电机转子上的转矩由一系列脉冲转矩叠加而成，合成转矩非恒定，这导致开关磁阻电机存在固有转矩脉动，尤其电机低速运行时转矩脉动较大，而高速运行时，因转子凸极结构导致受到的空气阻力随转速增加而变大，降低工作效率和提高工作噪音。

因此，现有开关磁阻电机转矩脉动大，是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型提出的12/8极开关磁阻电机，旨在解决现有开关磁阻电机转矩脉动大的技术问题。

本实用新型提出的12/8极开关磁阻电机，包括开关磁阻电机本体、与开关磁阻电机本体相连的位置检测系统、以及与位置检测系统电连接的控制器，开关磁阻电机本体包括呈中空筒状的机壳、套设于机壳内的定子、设于内且可相对定子旋转的转子、设于转子的两端用于支撑转子的转子轴的轴承、以及设于机壳的两端部用于安装和密封轴承的端盖，定子包括定子铁芯及固定连接于定子铁芯上的定子绕组；定子铁芯包括定子本体及周向设于定子本体内的十二个定子磁极；转子包括转子本体及周向设于转子本体外的八个转子磁极，各个定子磁极的端部形成向内凹的内弧形面；各个转子磁极的端部形成与内弧形面相匹配且向外凸的外弧形面；各个定子磁极上还设有用于扣合定子绕组的定子极靴；定子极靴延设于每个定子磁极的端部两侧，定子极靴的两侧延长端面与定子磁极的内弧形面形成一个向两侧收缩的整体端面，整体端面以定子磁极的中轴线为对称轴呈轴对称分布。

进一步地，定子绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组，A相绕组、 B相绕组和C相绕依次周向扣合于定子磁极上。

进一步地，A相绕组包括间隔扣合于定子磁极上的第一A相线圈、第二 A相线圈、第三A相线圈和第四A相线圈；B相绕组包括间隔扣合于定子磁极上的第一B相绕组、第二B相绕组、第三B相绕组和第四B相绕组；C相绕组包括间隔扣合于定子磁极上的第一C相绕组、第二C相绕组、第三C相绕组和第四C相绕组。

进一步地，位置检测系统设于转子的末端，位置检测系统包括旋转变压器定子、以及设于旋转变压器定子内且与转子的转子轴固定连接的旋转变压器转子。

进一步地，轴承包括设于转子两端用于支撑转子的第一轴承和第二轴承；端盖包括安装于第一轴承前端的前端盖及用于安装于第二轴承后端的后端盖，开关磁阻电机还包括安装于旋转变压器定子后端用于出线的接线盒及盖合于接线盒上的接线盒盖，接线盒上设有多个用于出线的出线护套。

进一步地，每个定子磁极的截面呈梯形。

进一步地，机壳的端部预留有用于止挡定子的机壳档位；机壳外壁呈等距间隔设置有径向加强筋。

进一步地，机壳内壁与定子外圆采用过盈配合。

进一步地，机壳上设有环状散热鳍。

本实用新型所取得的有益效果为：

本实用新型提供的12/8极开关磁阻电机，与现有的6/4极和8/6极开关磁阻电机相比，颠覆性地使用外定子12极、内封装转子8极结构，从而保证在电机低速运行的情况下也能实现扭矩最大输出并转矩脉动最小；通过转子磁极和定子磁极的端部进行优化，采用极弧末端结构中的整体端面对定子、转子进行气隙优化，有效地降低了定子、转子接触和脱离时的转矩脉动，从而有效降低短节距和整节距的转矩脉动，并且提高了平均转矩，同时还消除部分转矩的低频谐波和高频谐波，减少振动；采用位置检测系统对A相线圈进行励磁，力图产生使转子磁极与定子绕组的轴线相重合的磁阻转矩，减小转矩脉动。本实用新型提供的12/8极开关磁阻电机，结构简单、无电刷磨损、电机使用寿命长；转子无永磁体无高温退磁现象、成本低，允许较高的工作温度；启动转矩大，低速性能好，在宽调速范围内可实现高效率。

附图说明

图1为本实用新型12/8极开关磁阻电机一优选实施例的径向剖视图；

图2为本实用新型12/8极开关磁阻电机第一优选实施例的爆炸示意图；

图3为本实用新型12/8极开关磁阻电机中的极弧末端结构一优选实施例的结构示意图；

图4为图3中A部分的放大示意图；

图5为本实用新型12/8极开关磁阻电机中的定子一优选实施例的径向工作示意图；

图6为本实用新型12/8极开关磁阻电机中的转子旋转到开通角时开关磁阻电机本体的工作原理示意图；

图7为本实用新型12/8极开关磁阻电机中的转子旋转到关断角时开关磁阻电机本体的工作原理示意图；

图8为本实用新型12/8极开关磁阻电机中的轴向结构示意图。

附图标号说明：

10、开关磁阻电机本体；20、位置检测系统；11、机壳；12、定子；13、转子；14、轴承；15、端盖；121、定子铁芯；122、定子绕组；1211、定子本体；1212、定子磁极；131、转子本体；132、转子磁极；12121、内弧形面； 1321、外弧形面；12122、定子极靴；12123、整体端面；12124、延长端面； 1221、A相绕组；1222、B相绕组；1223、C相绕组；12211、第一A相线圈； 12212、第二A相线圈；12213、第三A相线圈；12214、第四A相线圈；12221、第一B相绕组；12222、第二B相绕组；12223、第三B相绕组；12224、第四B 相绕组；12231、第一C相绕组；12232、第二C相绕组；12233、第三C相绕组； 12234、第四C相绕组；21、旋转变压器定子；141、第一轴承；142、第二轴承；151、前端盖；152、后端盖；40、接线盒；50、接线盒盖；41、出线护套；111、机壳档位；112、径向加强筋。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图8所示，本实用新型第一实施例提出一种12/8极开关磁阻电机，包括开关磁阻电机本体10、与开关磁阻电机本体10相连的位置检测系统 20、以及与位置检测系统20电连接的控制器，开关磁阻电机本体10包括呈中空筒状的机壳11、套设于机壳11内的定子12、设于12内且可相对定子12 旋转的转子13、设于转子13的两端用于支撑转子13的转子轴的轴承14、以及设于机壳11的两端部用于安装和密封轴承14的端盖15，定子12包括定子铁芯121及固定连接于定子铁芯121上的定子绕组122；定子铁芯121包括定子本体1211及周向设于定子本体1211内的十二个定子磁极1212；转子13包括转子本体131及周向设于转子本体131外的八个转子磁极132，各个定子磁极1212的端部形成向内凹的内弧形面12121；各个转子磁极132的端部形成与内弧形面12121相匹配且向外凸的外弧形面1321；各个定子磁极1212上还设有用于扣合定子绕组122的定子极靴12122；定子极靴12122延设于每个定子磁极1212的端部两侧，定子极靴12122的两侧延长端面12124与定子磁极 1212的内弧形面12121形成一个向两侧收缩的整体端面12123，整体端面 12123以定子磁极1212的中轴线为对称轴呈轴对称分布。其中，定子磁极1212 与转子磁极132正对时，位于定子磁极1212与转子磁极132两弧形面之间的中间间隙处构成第一气隙L1，位于定子磁极1212与转子磁极132两弧形面之间的两侧间隙构成辅助气隙L2。

本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，与现有的6/4极和8/6极开关磁阻电机相比，颠覆性地使用外定子12极、内封装转子8极结构，从而保证在电机低速运行的情况下也能实现扭矩最大输出并转矩脉动最小；通过转子磁极和定子磁极的端部进行优化，采用极弧末端结构中的整体端面对定子、转子进行气隙优化，有效地降低了定子、转子接触和脱离时的转矩脉动，从而有效降低短节距和整节距的转矩脉动，并且提高了平均转矩，同时还消除部分转矩的低频谐波和高频谐波，减少振动；采用位置检测系统对A相线圈进行励磁，力图产生使转子磁极与定子绕组的轴线相重合的磁阻转矩，减小转矩脉动。本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，结构简单、无电刷磨损、电机使用寿命长；转子无永磁体无高温退磁现象、成本低，允许较高的工作温度；启动转矩大，低速性能好，在宽调速范围内可实现高效率，可用在电动汽车、电动摩托车和电动三轮车等电机领域中。

优选地，请见图5至图7，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，定子绕组122包括A相绕组1221、B相绕组1222和C相绕组1223，A相绕组1221、 B相绕组1222和C相绕组1223依次周向扣合于定子磁极1212上。具体地， A相绕组1221包括间隔扣合于定子磁极1212上的第一A相线圈12211、第二 A相线圈12212、第三A相线圈12213和第四A相线圈12214；B相绕组1222 包括间隔扣合于定子磁极1212上的第一B相绕组12221、第二B相绕组12222、第三B相绕组12223和第四B相绕组12224；C相绕组1223包括间隔扣合于定子磁极1212上的第一C相绕组12231、第二C相绕组12232、第三C相绕组12233和第四C相绕组12234。

可选地，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，位置检测系统通过固定在电机轴上的旋转变压器转子，计算出点子转子13的实际位置角度，传输给控制器，用于在控制器的控制下接通/断开A相绕组1221、B相绕组1222和 C相绕组1223以分别对A相绕组1221、B相绕组1222或C相绕组1223进行励磁。

进一步地，参见图2，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，位置检测系统20设于转子13的末端，位置检测系统20包括旋转变压器定子21、以及设于旋转变压器定子21内且与转子13的转子轴固定连接的旋转变压器转子。其中，在本实施例中，转子轴与旋转变压器转子之间采用键连接。

优选地，请见图2，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，轴承14包括设于转子13两端用于支撑转子13的第一轴承141和第二轴承142；端盖15 包括安装于第一轴承141前端的前端盖151及用于安装于第二轴承142后端的后端盖152，开关磁阻电机还包括安装于旋转变压器定子21后端用于出线的接线盒40及盖合于接线盒40上的接线盒盖50，接线盒40上设有多个用于出线的出线护套41。在本实施例中，出线方式是从电机的一端出来的，这样方便引线安装于产品上。

可选地，如图3和图4所示，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，每个定子磁极1212的截面呈梯形。在本实施例中，定子磁极1212采用梯形结构，改善磁通密度，有利于对抗开关磁阻电机工作时磁极通断时产生的径向拉力，减小因磁极通断时产生的电磁噪音。

优选地，请见图8，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，机壳11的端部预留有用于止挡定子12的机壳档位111，从而安装时方便且更加精确。进一步地，机壳11外壁呈等距间隔设置有径向加强筋112。本实施例产品的机壳11上外壁进行径向加强筋处理，不但增加外壳强度，加强散热效果，而且可以有效降低因工作时磁场径向拉力产生噪音。

优选地，请见图5，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，机壳11内壁与定子12外圆采用过盈配合。在本实施例中，产品机壳内壁和定子外圆过盈配合，采用热压处理，不使用焊接和胶水粘接处理，更实用环保。

可选地，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，机壳11上设有环状散热鳍。在本实施例中，外壳散热鳍为环状，更加有利于散热及防止工作中产生共振。增加所安装设备上的稳定性。

如图1至图8所示，本实施例提供的12/8极开关磁阻电机，其工作原理如下所示：

开关磁阻电机开始工作时，位置检测系统20将检测到的转子磁极位置信号发送给控制器，控制器根据位置信号进行判定，接通A相绕组1221励磁，产生力图使临近转子磁极132与A相绕组1221轴线相重合的磁阻转矩。转子磁极132和定子磁极1212间的气隙由过度气隙转到工作气隙，从而减缓转矩骤然升高，减小转矩脉动；当转子到达关断角θoff时，A相绕组1221断电，转子磁极132和定子磁极1212间的气隙由工作气隙转为过度气隙，减小因A 相绕组1221断电产生的反向电动势对转子13的转矩的影响。A相绕组1221 断电后，控制器接通B相绕组1222，B相绕组1222励磁产生通用磁阻转矩，周而复始。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。