开关磁阻电机及其绕组布置方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种开关磁阻电机及其绕组布置方法。
【背景技术】
[0002] 现有的一种双转子开关磁阻电机，其定子在径向具有相反方向的两个凸极，并在 凸极上绕制有集中绕组，内外表面正对极的绕组为同相，内转子和外转子分别置于定子内 侧和外侧。
[0003] 另一种双转子开关磁阻电机，其包括内转子、定子和外转子，相互之间通过气隙隔 开，其定子在径向具有相反方向的两个凸极，并在凸极上绕制有集中绕组，定子轭部具有圆 周方向的隔磁环，内外绕组相互独立。
[0004] 上述两种双转子开关磁阻电机，其相邻凸极所形成的槽口宽度很大，槽内导体极 易滑出，极不安全；绕组采用集中卷结构，绕制过程中，必须预留绕线机构的空间，造成槽满 率低，电机性能低下；该磁路结构下，磁路长，磁路闭合路径通过整个定子轭部和转子轭部， 造成气隙所占磁势下降，并导致铁损增加；定子中间隔磁环的存在使得定子内外凸极完全 分离，再装配成整体后，其工艺性复杂，装配困难。
[0005] 此外，上述的双转子开关磁阻电机，由于内外磁路会产生共轭现象，轭部的磁力线 发生叠加，导致磁密较高，为保证该种共轭现象导致的饱和，必须增加轭部厚度；在电机定 子内径和外径确定的情况下，会导致定子的槽面积被减小，导线变细，绕组电阻增加，损耗 增加。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在提供一种开关磁阻电机及其绕组布置方法，能够有效避免双转子开关 磁阻电机内外磁路的共轭现象，提高开关磁阻电机的性能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了一种开关磁阻电机，包括：外转子；内转子，设 置在外转子的内部并与外转子一起同轴转动；定子，位于外转子与内转子之间，定子的内表 面具有沿其径向方向凸出的多个定子内齿，定子的外表面具有沿其径向方向凸出的多个定 子外齿，相邻的两个定子外齿之间形成第一凹槽，相邻的两个定子内齿之间形成第二凹槽； 绕组，绕组绕设在定子的定子轭部上，每个绕组的第一圈边设置在一个第一凹槽内，第二圈 边设置在与该第一圈边位于同一径向上的第二凹槽相邻的一个第二凹槽内。
[0008] 作为优选，每个定子内齿的齿顶端的两侧沿内转子的周向方向凸出地设置有定子 内极靴，每个定子外齿的齿顶端的两侧沿内转子的周向凸出地设置有定子外极靴。
[0009] 作为优选，相应的定子轭部、定子外齿和定子外极靴形成第一凹槽，相应的定子轭 部、定子内齿和定子内极靴形成第二凹槽，开关磁阻电机为m相电机，同相的各个定子轭部 的绕组相隔m-1个绕组，并且同相的全部绕组串联或者并联形成一相绕组组合。
[0010] 作为优选，外转子包括：外壳；多个外转子环形齿块，连接于外壳的内表面并沿外 壳的内周面均布。
[0011] 作为优选，定子内齿和定子外齿沿定子的圆周均布。
[0012] 作为优选，定子内极靴的厚度由其极尖处至定子内齿逐渐变大，定子外极靴的厚 度由其极尖处至定子外齿逐渐变大。
[0013] 作为优选，定子由多个铁芯周向连接形成。
[0014] 作为优选，每个铁芯具有两条接触边，每个接触边均具有突齿和凹槽，相邻两个铁 芯的突齿和凹槽相互适配以使相邻两个铁芯相连接。
[0015] 作为优选，每个铁芯的一个接触边上的突齿位于该一个接触边的靠近内转子的一 侦L该一个接触边的凹槽位于该一个接触边的突齿与外转子之间，每个铁芯的另一个接触 边上的凹槽位于该另一个接触边的靠近内转子的一侧，该另一个接触边的突齿位于该另一 个接触边的凹槽与外转子之间。
[0016] 作为优选，每个铁芯的内表面具有沿其径向方向凸出设置的第一定子内齿和第二 定子内齿，第一定子内齿的齿顶端沿内转子的周向方向凸出地设置有第一定子内极靴，第 二定子内齿的齿顶端沿内转子的周向方向凸出地设置有第二定子内极靴，第一定子内极靴 和第二定子内极靴相向设置；每个铁芯的外表面具有沿其径向方向凸出设置的第一定子外 齿和第二定子外齿，第一定子外齿的齿顶端沿内转子的周向方向凸出地设置有第一定子外 极靴，第二定子外齿的齿顶端沿内转子的周向方向凸出地设置有第二定子外极靴，第一定 子外极靴和第二定子外极靴相向设置；其中，相邻两个铁芯的第一定子内齿和第二定子内 齿共同形成定子内齿，相邻两个铁芯的第一定子内极靴和第二定子内极靴共同形成定子内 极靴；相邻两个铁芯的第一定子外齿和第二定子外齿共同形成定子外齿，相邻两个铁芯的 第一定子外极靴和第二定子外极靴共同形成定子外极靴。
[0017] 作为优选，内转子包括：固定架，其中部具有轴孔；多个扇形齿块，与固定架固定 连接且围绕固定架的周向均布。
[0018] 作为优选，固定架上具有与多个扇形齿块相对应的多个燕尾槽，扇形齿块---^ 接于对应的燕尾槽中。
[0019] 作为优选，固定架由不锈钢或铸铝或塑料制成。
[0020] 作为优选，扇形齿块的扇形齿块直边与固定架具有间隔距离。
[0021] 作为优选，扇形齿块的扇形齿块底边与固定架具有间隔距离。
[0022] 作为优选，外转子环形齿块的个数与扇形齿块的个数相同且一一对应设置，对应 设置的外转子环形齿块的中心线与扇形齿块的中心线在同一条直线上。
[0023] 作为优选，相邻两个扇形齿块的扇形直边相互平行且距离为匕,，相邻两个外转子 环形齿块的外转子环形齿块直边相互平行且距离为，其中，min > 20L，L为气隙长度。
[0024] 作为优选，第一凹槽的第一槽口的宽度为Gsa，第二凹槽的第二槽口的宽度为G sb， 其中，Gsa>Gra，Gsb>G rb。
[0025] 作为优选，2L < Gsa-Gra < 8L，2L < Gsb-Grb < 8L。
[0026] 作为优选，每个扇形齿块的底部具有多个间隔设置的隔磁小孔。
[0027] 作为优选，铁芯、扇形齿块和外转子环形齿块为层叠材料后非晶材料叠压而成。
[0028] 作为优选，相邻的扇形齿块的对称中心线和相邻的外转子环形齿块的对称中心线 之间的夹角弧度大于或小于;^，其中，Nsb为定子内齿或定子外齿的齿数。
[0029] 作为优选，内转子的内转子块数为NA，定子的齿数为Nsb，内转子的内转子极弧为 ，定子内齿的定子内齿极弧为P sb，其中，
[0030] - ^ + (备 β,Λ + P",.-备 β,.-Λ.) > δ Kh .2 2 fy '_ ^TC .q
[0031] Psb= -- -Psb -^sh
[0032] β.·* =
[0033] 其中，δ为大于〇的正数。
[0034] 作为优选，2。彡δ彡6°。
[0035] 作为优选，每个绕组的第一圈边所在的第一凹槽与第二圈边所在的第二凹槽沿圆 周方向之间的夹角弧度为f，其中，N sb为定子内齿或定子外齿的齿数。
[0036] 根据本发明的另一方面，提供了一种开关磁阻电机的绕组布置方法，包括：步骤 S1 :在定子的内表面上沿其径向方向形成多个定子内齿，相邻的两个定子内齿之间形成第 二凹槽；步骤S2:在定子的外表面上沿其径向方向形成多个定子外齿，相邻的两个定子外 齿之间形成第一凹槽；步骤S3 :将绕组绕设在定子的定子轭部上，使每个绕组的第一圈边 位于一个第一凹槽内，第二圈边位于与该第一圈边位于同一径向上的第二凹槽相邻的一个 第二凹槽内。
[0037] 应用本发明的技术方案，提供了一种开关磁阻电机。开关磁阻电机包括外转子、内 转子和、定子和绕组。内转子设置在外转子的内部并与外转子同轴转动，定子位于外转子与 内转子之间。定子的内表面具有沿其径向方向凸出的多个定子内齿，定子的外表面具有沿 其径向方向凸出的多个定子外齿。相邻的两个定子外齿之间形成第一凹槽，相邻的两个定 子内齿之间形成第二凹槽；绕组绕设在定子的定子轭部上，每个绕组的第一圈边设置在一 个第一凹槽内，第二圈边设置在与该第一圈边位于同一径向上的第二凹槽相邻的一个第二 凹槽内。本方案中，将绕组斜跨在周向相邻的第一凹槽和第二凹槽内，使绕组端部极大缩 短，降低端部铜耗以及端部浪费。其轭部的磁力线沿周向展开，使得内外磁路的磁力线可以 沿周向错开分布，能够消除共轭现象，提高铁芯的利用率，提高开关磁阻电机的性能。
【附图说明】
[0038] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0039] 图1示出了本发明的开关磁阻电机整体结构示意图；
[0040] 图2示出了本发明的内转子的整体结构示意图；
[0041] 图3示出了本发明的定子的整体结构示意图；
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