一种转子电励磁游标磁阻电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电机领域，具体设及一种转子电励磁的游标磁阻电机，适用于电 动汽车、轨道交通等方面。
【背景技术】
[0002] 在要求高转矩低速的直接驱动应用中，工业中常采用和齿轮箱直接相连的传统高 速电机或多极对数电机。但此类驱动系统具有噪声大、效率低、维护费用高等缺点。游标磁 阻电机能够克服上述缺点，成为一种合适的替代结构。实际上，由于游标磁阻电机固有的游 标效应，它在实现低速高转矩的同时，避免了电机极对数的增加，而且游标磁阻结构减少了 传统驱动系统的维护保养费用。
[0003] 基于游标效应，游标结构可W在不增加电机极对数的情况下，产生高转矩。然而， 游标电机的主要缺点是功率因数低。在保证输出功率的条件下，功率因数低，则变频器的体 积较大，从而增加成本，系统可靠性降低。为了提高功率因数，常采用永磁体或电励磁的方 法。在运两种情况下，电机的运行类似于具有低转矩脉动的无槽转子同步电机。永磁同步电 机的励磁磁场不能变化，而电励磁结构正好克服了此局限性。研究表明，定子电励磁方法易 产生高饱和，引起电机性能降低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种既 可提高功率因数又可调节电机转速的转子电励磁游标磁阻电机。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案为:一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于:它 包括：
[0006] 定子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有电枢绕组， 各凹槽之间的凸起部分形成定子齿；
[0007] 转子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有励磁绕组， 各凹槽之间的凸起部分形成转子齿；
[000引所述定子与转子同轴套装，励磁绕组和电枢绕组分别供电，通过调节励磁绕组的 频率，来实现电机转速的调节。
[0009] 按上述技术方案，所述定子为单定子结构，所述定子与转子的齿数不相同。
[0010] 按上述技术方案，所述定子为双定子结构，分为直径不同的内定子和外定子，两者 呈同轴内外套接，两定子上的凹槽数相同，两者的电枢绕组绕法相同且形成的磁场极对数 相同;所述转子同轴夹装在内定子和外定子之间，在转子的内壁和外壁周向均设置有凹槽， 且分别嵌放励磁绕组，在两凹槽内嵌放的励磁绕组绕法相同，且形成的磁场极对数相同。
[0011] 按上述技术方案，设定子齿数为化，转子齿数为Nr，定子上的Ξ相分布的电枢绕组 的极对数为Pa，转子上的Ξ相分布的励磁绕组的极对数为Pe，四者满足如下关系：
[0012] I化+eNr| = |Pa+ePe|，其中，阳+eNr| 辛Pa辛Pe辛2Pa辛2Pe，e = ±l。
[0013] 按上述技术方案，所述定子上Ξ相分布的电枢绕组的极对数小于转子上的Ξ相分 布的励磁绕组的极对数。
[0014] 按上述技术方案，内定子与外定子齿槽相对设置，或内定子与外定子齿齿相对设 置。
[0015] 按上述技术方案，所述定子和转子铁屯、采用娃钢片叠成。
[0016] 按上述技术方案，励磁绕组采用直流励磁或交流励磁的其中一种方式供电。
[0017] 本实用新型所取得的有益效果为：1、本实用新型通过在转子上设置凹槽来嵌放励 磁绕组，即采用转子电励磁的方法，设计时，本实用新型的定子极对数可W根据需要来确 定，一般情况使它小于转子极对数;对于传统电机，定子极对数等于转子极对数，在转速恒 定情况下，增加转子极对数可W提高定子磁链的交变频率，但同时定子磁链会因转子极对 数的增加而同比例减少，定子电励磁游标磁阻电机，可W改善上述问题，但由于电枢绕组和 励磁绕组都嵌放在定子槽中，调节励磁绕组频率的同时会导致齿部磁密饱从而使得反电势 波形发生崎变。本实用新型解决了传统电机增大极对数会同比例减小定子磁链的矛盾，从 而增加磁链交变频率跟定子磁链的乘积，进而增大空载反电动势，增加转矩和功率密度，改 善了定子电励磁电机高饱和效应引起的问题;2、既可W采用单定子结构，也可W采用双定 子结构，适用性强;3、采用双定子结构时既可W采用齿槽相对的结构，也可W采用齿齿相对 的结构，W进一步减小漏磁通和提高功率因数;4、本实用新型可通过调节励磁绕组的频率 来改变电机的转速，适于低速大转矩的应用中。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型提供的实施例的单定子电励磁游标磁阻电机结构图。
[0019] 图2为图1的Ξ维结构示意图。
[0020] 图3为本实用新型提供的实施例中双定子电励磁游标磁阻电机结构图（两定子齿 齿相对设置时）。
[0021] 图4为本实用新型提供的实施例中双定子电励磁游标磁阻电机结构图（两定子齿 槽相对设置时）。
【具体实施方式】
[0022] 为使本实用新型的目的、技术方案和效果更加清晰明白，下面结合附图和具体实 施例对本实用新型作进一步详细说明，W下实施例仅用来解释本实用新型，并不构成对本 实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型的各个实施方式所设及到的技术特征只 要彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0023] 实施例1:
[0024] 本实施例提供的一种转子电励磁游标磁阻电机，它包括：
[0025] 一个定子2,其呈圆柱状，在柱体内壁周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有 电枢绕组3,电枢绕组呈Ξ相分布，电枢绕组可为单层绕组也可为双层绕组，各凹槽之间的 凸起部分形成定子齿；
[0026] 一个转子1，其呈圆柱状，在柱体外壁周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有 励磁绕组4，励磁绕组4呈Ξ相分布，励磁绕组可为单层绕组也可为双层绕组，各凹槽之间的 凸起部分形成转子齿；
[0027] 其中，定子、转子铁屯、采用娃钢片叠成，并用夹具固定（图中未示意出），所述定子2 套装在转子1外面，且同轴套装，形成单定子结构。两者之间设有间隙，形成气隙。励磁绕组4 和电枢绕组3分别供电，励磁绕组采用直流励磁和交流励磁的其中一种方式供电，当采用交 流励磁供电时，通过调节励磁绕组的频率，来实现电机转速的调节。
[0028] 其中，所述定子与转子的齿数不相同，设定子2齿数为化，转子1齿数为Nr，定子2上 的Ξ相分布的电枢绕组的极对数为Pa，转子1上Ξ相分布的励磁绕组的极对数为Pe，例如:定 子齿数为60,转子齿数为66,电枢绕组绕制成5对极，励磁绕组绕制成11对极，其满足W下关 系式：
[0029] I化+eNr| = |Pa+ePe|，其中 I化+eNr| 辛Pa辛Pe辛2Pa辛2Pe，e = ±l。
[0030] 本实施例中，定子上上的Ξ相分布的电枢绕组的极对数可W根据需要来选择确 定，一般情况使它小于转子上Ξ相分布的励磁绕组的极对数，解决了传统电机增大极对数 会同比例减小定子磁链的矛盾，从而增加磁链交变频率跟定子磁链的乘积，进而增大空载 反电动势，增加转矩和功率密度，改善了定子电励磁电机高饱和效应引起的问题。
[0031 ] 设电枢绕组的电流的频率为ω 3 = 50化，励磁绕组形成的电路中的频率值设为ω e =4.16化，转子转速为X &自=5化pm。通过改变频率调节转速，本实施例的转子电励磁 游标磁阻电机转矩可W达到800Nm，达到了提供功率因数的目的。
[0032] 实施例2:
[0033] 本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于:本实施例的定子为两个，即 为双定子结构，其分为直径不同的内定子202和外定子201，两者呈同轴内外套接，两定子上 的凹槽数相同，两者的电枢绕组绕法相同且形成磁场极对数相同；所述转子1同轴夹装在内 定子202和外定子201之间，在转子1的内壁和外壁周向均设置有凹槽，且分别放置励磁绕 组，在两凹槽内设置的励磁绕组绕法相同，且形成磁场极对数相同。设两定子齿数均为60， 转子内壁和外壁上形成的齿数均为66,两定子上电枢绕组均绕制成5对极，转子内壁和外壁 上励磁绕组均绕制成11对极，同样满足关系式I化+εΝτ| = |Pa+ePe|，其中I化+εΝτ|辛Pa辛Pe辛 2Pa^2Pe,e = ±l〇
【主权项】
1. 一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于:它包括： 定子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有电枢绕组，各凹 槽之间的凸起部分形成定子齿； 转子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有励磁绕组，各凹 槽之间的凸起部分形成转子齿； 所述定子与转子同轴套装，励磁绕组和电枢绕组分别供电，通过调节励磁绕组的频率， 来实现电机转速的调节。2. 根据权利要求1所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于:所述定子为一个 定子，形成单定子结构，所述定子与转子的齿数不相同。3. 根据权利要求1所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，所述定子为两 个，形成双定子结构，分为直径不同的内定子和外定子，两者呈同轴内外套接，两定子上的 凹槽数相同，两者的电枢绕组绕法相同且形成的磁场极对数相同；所述转子同轴夹装在内 定子和外定子之间，在转子的内壁和外壁周向均设有凹槽，且分别嵌放有励磁绕组，在两凹 槽内嵌放的励磁绕组绕法相同，且形成的磁场极对数相同。4. 根据权利要求2或3所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，设定子齿数 为Ns，转子齿数为Nr，定子上的三相分布的电枢绕组的极对数为Pa，转子上的三相分布的励 磁绕组的极对数为匕，四者满足如下关系： Ns+εΝι·I=IPa+ePeI，其中，|Ns+eNrI关Pa关Pe关2Pa关2Pe，ε= ± 1。5. 根据权利要求4所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，所述定子上三相 分布的电枢绕组的极对数小于转子上的三相分布的励磁绕组的极对数。6. 根据权利要求3所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，内定子与外定子 齿齿相对设置，或内定子与外定子齿槽相对设置。7. 根据权利要求1或2或3所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，所述定子 和转子铁心采用硅钢片叠成。8. 根据权利要求1或2或3所述的一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于，励磁绕组 采用直流励磁或交流励磁的其中一种方式供电。
【专利摘要】本实用新型公开了一种转子电励磁游标磁阻电机，其特征在于：它包括：定子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有电枢绕组，各凹槽之间的凸起部分形成定子齿；转子，其呈圆柱状，在柱体周向均匀开设有多个凹槽，在凹槽内嵌放有励磁绕组，各凹槽之间的凸起部分形成转子齿；所述定子与转子同轴套装，励磁绕组和电枢绕组分别供电，通过调节励磁绕组的频率，来实现电机转速的调节。本实用新型的一种转子电励磁永磁游标磁阻电机，采用游标结构和转子电励磁的方法，且励磁磁场频率可调节，从而改善现有游标电机功率因数较低和低速定子电励磁电机高饱和效应引起的问题。
【IPC分类】H02K1/16, H02K16/04, H02K1/26
【公开号】CN205123436
【申请号】CN201520936724
【发明人】李建贵, 李余毅, 姚鸣
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月20日