开关磁阻电机及其绕组布置方法_2

文档序号:9767460阅读:来源:国知局
042] 图4示出了本发明的铁芯的整体结构示意图;
[0043] 图5示出了本发明的开关磁阻电机优选实施例的整体结构示意图;
[0044] 图6示出了本发明的开关磁阻电机0度时磁路示意图;
[0045] 图7示出了本发明的开关磁阻电机12度时磁路示意图;
[0046] 图8示出了本发明的开关磁阻电机30度时磁路示意图;
[0047] 图9示出了本发明的开关磁阻电机45度时磁路示意图;
[0048] 图10示出了本发明的开关磁阻电机内外转子角度相同时的转矩示意图;以及
[0049] 图11示出了本发明的开关磁阻电机内外转子角度不同时的转矩示意图;
[0050] 图12示出了本发明的开关磁阻电机的绕组布置流程图。
【具体实施方式】
[0051] 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发明。
[0052] 如图1至图9所示,本发明提供了一种开关磁阻电机。
[0053] 本发明的开关磁阻电机包括外转子10、内转子30以及设置于外转子10和内转子 30之间的定子20。
[0054] 具体地,结合参见图1和图5所示,内转子30设置在外转子10的内部并与外转子 10-起同轴转动,定子20位于外转子10与内转子30之间。定子20的朝向内转子30的一 面即定子20的内表面,定子20的内表面具有沿其径向方向凸出的多个定子内齿21。定子 20的背离内转子30的一面即定子20的外表面,定子20的外表面具有沿其径向方向凸出的 多个定子外齿22。相邻的两个定子外齿22之间形成第一凹槽,相邻的两个定子内齿21之 间形成第二凹槽。定子20具有定子轭部24,定子轭部24绕有绕组。绕组绕设在定子的定 子轭部24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。
[0055] 由于各绕组斜跨在周向相邻的第一凹槽和第二凹槽内,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,能够消除磁路共轭现象,提高铁芯的利用 率,提高开关磁阻电机的性能。此种轭部绕线方式使得绕组端部极大缩短,降低端部铜耗以 及端部浪费。例如,绕组可以为集中卷的方式。
[0056] 优选地,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 2π. 方向之间的夹角弧度为其中,Nsb为定子内齿或定子外齿的齿数。第一圈边相对于与 2π 其对应的第二圈边之间的夹角为可以沿圆周方向顺时针旋转^弧度,也可以为沿圆周方 2τζ 向逆时针旋转Κ弧度,如何选择需要根据电机设计的转动方向而定。
[0057] 优选地,每个定子内齿21的齿顶端的两侧沿内转子30的周向方向凸出地设置有 定子内极靴211。每个定子外齿22的齿顶端的两侧沿内转子30的周向凸出地设置有定子 外极靴221。由于定子20具有极靴结构,在不降低电机凸极比,不降低电机性能的前提下能 够提升绕组安全性,同时提升电机性能。因此本发明的开关磁阻电机结构简单且性能和效 率较好。
[0058] 进而地,由于极靴的存在,使得转子齿向定子齿部靠齐时两者之间力的角度同切 向的夹角比较小,切向磁拉力分量增加,相同输出下,电机噪音明显减小。本申请的双转子 结构能够最大程度的利用绕组产生的磁势,将电磁转换过程中的铜损尽可能的减小。同时, 双转子结构,使得绕组有效利用部分增加,提升电机效率。
[0059] 结合参见图1、图4和图6至图9所示,相应的定子轭部24、定子外齿22和定子外 极靴221形成第一凹槽,相应的定子轭部24、定子内齿21和定子外极靴221形成的第二凹 槽中,同相的各个定子轭部24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。
[0060] 定子绕组可以由三相或者多相独立绕组组成。例如,本实施例中的开关磁阻电机 为三相电机,一个定子轭部24的绕组与相隔其2个定子轭部24的另一个定子轭部24的绕 组串联或者并联形成一相绕组。当然本发明可以包含多种槽极配合,例如,三相6槽4极、 三相12槽8极、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极等。
[0061] 结合参见图1所示,外转子10包括外壳11和多个外转子环形齿块12。多个外转 子环形齿块12连接于外壳11的内表面,多个外转子环形齿块12沿外壳11的内周面均布。 例如,多个外转子环形齿块12可以焊接或者工装连接于外壳11的内表面。
[0062] 如图1所示,定子内齿21和定子外齿22沿定子20的圆周均布。制作简单,且电 机性能稳定。
[0063] 本实施例在图中未示出,具体为,定子内极靴211的厚度由其极尖处至定子内齿 21逐渐变大,定子外极靴221的厚度由其极尖处至定子外齿22逐渐变大。也就是说,定子 内极靴211的厚度由其极尖处至该定子内极靴211与定子内齿21的相交处逐渐变大,定子 外极靴221的厚度由其极尖处至该定子外极靴221与定子内齿21的相交处逐渐变大。
[0064] 如图3和图4所示,定子20由多个铁芯23周向连接形成,相邻的铁芯23通过接 触边上的突出的齿和凹陷的槽进行啮合,连接配合简单又牢固。每个铁芯23具有两个接触 边231,每个铁芯23的接触边231均具有突齿232和凹槽233,相邻两个铁芯23的突齿232 和凹槽233相互适配以使相邻两个铁芯23相连接。具体地,每个铁芯23的一个接触边231 上的突齿232位于这个接触边231的靠近内转子30的一侧,这个接触边231的凹槽233位 于这个接触边231上的突齿232与外转子10之间。每个铁芯23的另一个接触边231上的 凹槽233位于这个接触边231的靠近内转子30的一侧,这个接触边231的突齿232位于这 个接触边231上的凹槽233与外转子10之间。
[0065] 如图4所示,优选地,突齿232和凹槽233均呈V形,多个铁芯23通过V形突齿 232和V形凹槽233进行配合连接。定子20由多个铁芯23周向连接形成,这样可以减少硅 钢片的使用量,节约成本。
[0066] 进一步地,如图4所示,每个铁芯23的一个接触边231上的突齿232位于凹槽233 的外侧,而另一个接触边231上的突齿232位于凹槽233的内侧。这样的设计使得相邻的 铁芯23连接的更加稳固。
[0067] 进而地,如图1、图3和图4所示,每个铁芯23的内表面即铁芯23的朝向定子20 的一面具有沿其径向方向凸出设置的第一定子内齿21a和第二定子内齿21b,第一定子内 齿21a和第二定子内齿21b均朝向定子20的方向延伸。第一定子内齿21a的齿顶端沿内 转子30的周向方向凸出地设置有第一定子内极靴21 la,第二定子内齿2lb的齿顶端沿内转 子30的周向方向凸出地设置有第二定子内极靴21 lb,第一定子内极靴211a和第二定子内 极靴211b相向设置。第一定子内极靴211a的延伸方向为沿内转子30的周向方向并朝向 第二定子内齿21b,第二定子内极靴21 lb的延伸方向为沿内转子30的周向方向并朝向第一 定子内齿21a。
[0068] 每个铁芯23的外表面即铁芯23的背离定子20的一面具有沿其径向方向凸出设 置的第一定子外齿22a和第二定子外齿22b,第一定子外齿22a和第二定子外齿22b均朝向 背离定子20的方向延伸。第一定子外齿22a的齿顶端沿内转子30的周向方向凸出地设置 有第一定子外极靴221a,第二定子外齿22b的齿顶端沿内转子30的周向方向凸出地设置有 第二定子外极靴221b,第一定子外极靴221a和第二定子外极靴221b相向设置。第一定子 外极靴221a的延伸方向为沿内转子30的周向方向并朝向第二定子外齿22b,第二定子外极 靴221b的延伸方向为沿内转子30的周向方向并朝向第一定子外齿22a。
[0069] 在上述实施例中,相邻两个铁芯23的第一定子内齿21a和第二定子内齿21b共同 形成定子内齿21,相邻两个铁芯23的第一定子内极靴211a和第二定子内极靴211b共同形 成定子内极靴211。相邻两个铁芯23的第一定子外齿22a和第二定子外齿22b共同形成定 子外齿22,相邻两个铁芯23的第一定子外极靴221a和第二定子外极靴221b共同形成定子 外极靴221。
[0070] 如图2所示,内转子30包括固定架31和多个扇形齿块32。固定架31的中部具有 轴孔50,多个扇形齿块32与固定架31固定连接且围绕固定架31的周向均布。
[0071] 进而地,如图2所示,固定架31上具有与多个扇形齿块32相对应的多个燕尾槽, 扇形齿块32---^接于对应的燕尾槽中。例如,一个扇形齿块32卡接于一个燕尾槽中以 使得该扇形齿块32与固定架31相连接。
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