专利名称：双定转子倍极开关磁阻电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关磁阻电机，尤其涉及一种双定转子倍极开关磁阻电动机。
技术背景
目前，开关磁阻电机系双凸极的开关型电机，其定子极上绕有集中绕组；该电机按 相数分可分为3相、4相和多相开关磁阻电机，其中又以3相6/4、12/8、4相8/6结构居多， 开关磁阻电机具有结构简单、易于制造、易于调速、运行可靠、不易损坏、功率因数高、运行 效率高、启动转矩大、启动电流小、过载能力强、能重载启动等优势，同时在高速恒功率区范 围宽性能好。
由于开关磁阻电机随着相数和极数的增多，步距角就会减小，从而有利于减小转 距脉动，使电机的启动性能、运行稳定性能越好，噪声也越小，电机的振动就越小，但是增加 相数就会增加控制成本，增加极数就使电机磁极面积减小，因此无论增加相数还是增加极 数都将使电机结构复杂、体积增大。
与同等功率交流三相电机相比，普通开关磁阻电机比交流三相电机大一个机座 号，高性能开关磁阻电机比交流三相电机大两个机座号，并且交流三相电机只需要简单的 启动运行电气开关，控制成本低，而开关磁阻电机因属于电子开关型，增加相数就意味着增 加电子开关，从而增加了控制成本，其电子开关控制设备依开关磁阻电的相数不同占开关 磁阻电机成本30% 40%，其售价比普通交流电机的售价高3 5倍以上，因此影响了开 关磁阻电机的推广使用和普及。
目前，世界各国都在研究开关磁阻电机这一新型电机，都在控制技术上采用单片 机控制技术，使其有了大的突破，但对开关磁阻电机本身而言没有什么进展。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、高效能、易控制的双定转子倍极 开关磁阻电动机。
为解决上述问题，本发明所述的一种双定转子倍极开关磁阻电动机，包括置于底 座上的电机外壳、电机轴及均由硅钢片叠压成的双凸极结构的定子、转子；所述电机外壳中 部设有电机吊环；所述电机轴的两端分别设有前端盖、后端盖，该前端盖与后端盖之间设有 所述转子；所述后端盖外设风罩，该风罩内设后风扇；所述定转子铁芯均由两段组成，且两 段定子、转子铁芯长度和直径相等；所述两段定子齿上分别装有两套集中绕组或分层绕组， 每套绕组相同相位的两个齿上的电枢绕组串联或并联构成一相，其特征在于所述两段定 子磁极对齐，转子磁极与定子差开1/2定子极角，或两段转子对齐，两段定子差开1/2定子 极角
TNs = 式中为定子极距、π = 180°、Ns为定子极数。
所述定子铁芯由第一段定子铁芯和第二段定子铁芯组成；所述第一段定子铁芯包括第一段定子磁轭、第一段定子磁极和第一段定子电枢磁极绕组；所述第二段定子铁芯包 括第二段定子磁轭、第二段定子磁极和第二段定子电枢磁极绕组。
所述转子铁芯由第一段转子铁芯和第二段转子铁芯组成，该第一段转子铁芯和第 二段转子铁芯均设有带有键槽的转子轴孔；所述第一段转子铁芯包括第一段转子磁极、第 一段转子磁轭；所述第二段转子铁芯包括第二段转子磁极、第二段转子磁轭。
所述定子极数为转子极数的2倍，且定转子的极数为偶数组合，即4/2、8/4、12/6、 16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、36/18、40/20、、、、、、Ns/Nr 的组合。
所述定子外壳分为两个，每壳一定子。
所述两段转子共用一个电机轴。
所述两定子连接于一体，或两定子安装于一个机座上。
所述后风扇与所述后端盖之间或所述第二段转子与所述后端盖之间设有传感器。
所述转子可分为内转子和外转子式。
所述定子铁芯按磁极数分段制成磁轭多段扇形片组装。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、由于本发明中定子极数为转子极数的2倍，且定转子的极数为偶数组合，因此， 本发明突破了传统开关磁阻电机不能制造多槽多极数的难题，可制造为4/2、8/4、12/6、 16/8、、、、、、Ns/Nr 极等的电机。
2、由于本发明中两段定子齿上分别装有两套集中绕组或分层绕组，即无论定子极 数有多少极，每段定子只有两相、两段共4相，但每相绕组可一路串联或多路串联，也可一 路并联或多路并联输出，因此，可以灵活自如地根椐电机技术要求和功率容量、转速来改变 极数及绕组接线。
3、现有开关磁阻电机只有3相6/4、4相8/6、3相12/8。因为在理论上有2相4/2、 2相8/4，但不能出产品，这是因为它们不能自起动，即使辅助起动来也达不到运行转矩。而 大于3相12/8的就是三相12/10、5相10/4、5相10/8、7相14/12、3相M/32、、、、、等组合， 这些组合不但增加了相数，还增加了控制难度，而增加相数就是增加成本；而电机在换相过 程中每相最多只有两对磁极进入作功状态(如3相12/8)，即只有电机总磁极的1/3的磁 极在作功，有的甚至于是1/4、1/5在作功，这就形成了开关磁阻电机的体积大、单边磁拉力大、噪声振动大、磁能量转换ψ- 所包围的面积减小、磁能积面积小的原因。
本发明则采用每段定子只有两相、两段共4相，且两段定子磁极对齐、转子磁极与 定子差开1/2定子极角，或两段转子对齐、两段定子差开1/2定子极角的方式设置，从而实 现了减小振动和噪音、减小单边磁拉力、减小磁能损失、增加磁能面积、增大磁共能区域的 目的。
4、当本发明中两段定子磁极对齐时，转子磁极与定子差开1/2定子极角，此时定 子对齐方式易于散热、减小热负荷；转子不对齐方式易于减小转子磁埸相互干扰。
5、当本发明中两段转子对齐时，两段定子差开1/2定子极角，此时定子不对齐方 式易于减小定子磁埸相互干扰；转子对齐方式易于做到机械静平衡和动平衡。
6、本发明由于相数少，因此，不但设备体积小，而且制造成本低、易控制。
7、将本发明的4相SRD-8/4的电机绕组不对称电子开关原理图(图4c)分别与现 有的4相SRD-8/6原理图(图4a)、双定转子开关磁阻电机(申请号200810017432. 8)4相SRD-8/6(图4b)相比，可以看出本发明所用电子功率元件节省了一半，相当于原有技术4相 8/6的元件数，因此，本发明可使控制部分的成本降低一倍。
8、将本发明的SRM-8/4的电机转矩脉动合成图(图5d)与双定转子开关磁阻电机 (申请号200810017432. 8) SRM-8/6电机第一段的转矩波形——即现有技术的4相SRM-8/6 电机的转矩波形(图fe)、双定转子开关磁阻电机SRM-8/6电机第二段的转矩波形(图恥)、 双定转子开关磁阻电机的合成波形(图5c)相比较，可以看出本发明合成转矩增加了不少。
9、经过实际运转测试，本发明调速范围宽、调速精度高、噪声小、振动小。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。
图1为本发明SRM-8/4的原理图；其中图a是电机的第一段定转子对齐原理图，图 b是电机的第二段定转子不对齐原理图。
图2为本发明SRM-12/6的原理图；其中图a是电机的第一段定转子磁极对齐原理 图，图b是电机的第二段定转子磁极不对齐原理图。
图3为本发明的整体结构示意图。
图4为本发明不对称电子开关控制原理图；其中图a为现有的4相SRD-8/6原理 图；图b为双定转子开关磁阻电机的4相SRD-8/6原理图；图c为本发明4相SRD-8/4控制 原理图。
图5为双定转子开关磁阻电机与本发明的转矩脉动合成比较图；其中图a为双定 转子开关磁阻电机SRM-8/6电机第一段的转矩波形(也即现有技术的4相SRM-8/6电机的 转矩波形)，图b为双定转子开关磁阻电机SRM-8/6电机第二段的转矩波形，图c为双定转 子开关磁阻电机的合成波形，图d为本发明SRM-8/4的转矩合成图。
图6为本发明用于制造大中型时的结构示意图；其中图a为整体结构图，图b为分 段搭接部分的燕尾槽放大图。
图中1-电机外壳 2-第一段定子磁轭 3-第一段定子磁极4-第一段转子 磁极 5-第一段转子磁轭 6-第一段定子电枢磁极绕组7-转子轴孔 8-第二段 定子磁轭 9-第二段定子磁极 10-第二段转子磁极11-第二段转子磁轭 12-第 二段定子电枢磁极绕组 13-第一段定子铁芯14-第一段转子铁芯 15-第二段定子 铁芯 16-第二段转子铁芯 17-电机吊环18-电机轴 19-前端盖 20-后端盖 21-后风扇 22-风罩 23-底座24-传感器 25-整流渐波控制电源 26-定子 铁芯分段部分的燕尾槽的凸极27-定子铁芯分段部分的燕尾槽的凹槽 A、B、C、D-电枢 绕组各相的首端W、X、Y、Z-电枢绕组各相的尾端 VT-控制功率管IGBT VD-续流二 极管FWD具体实施方式
一种双定转子倍极开关磁阻电动机，包括置于底座23上的电机外壳1、电机轴18 及均由硅钢片叠压成的双凸极结构的定子、转子(参见图3)。电机外壳1中部设有电机吊 环17 ；电机轴18的两端分别设有前端盖19、后端盖20，该前端盖19与后端盖20之间设有 转子；后端盖20外设风罩22，该风罩22内设后风扇21 ；后风扇21与后端盖20之间设有传感器M ；定转子铁芯均由两段组成，且两段定子、转子铁芯长度和直径相等；两段定子齿上 分别装有两套集中绕组或分层绕组，每套绕组相同相位的两个齿上的电枢绕组串联或并联 构成一相。
传感器M也可以设在第二段转子与后端盖20之间。
定子铁芯由第一段定子铁芯13和第二段定子铁芯15组成。第一段定子铁芯13 包括第一段定子磁轭2、第一段定子磁极3和第一段定子电枢磁极绕组6 ；第二段定子铁芯 15包括第二段定子磁轭8、第二段定子磁极9和第二段定子电枢磁极绕组12。转子铁芯由 第一段转子铁芯14和第二段转子铁芯16组成，该第一段转子铁芯14和第二段转子铁芯16 均设有带有键槽的转子轴孔7。第一段转子铁芯14包括第一段转子磁极4、第一段转子磁轭 5 ；第二段转子铁芯16包括第二段转子磁极10、第二段转子磁轭11。定子极数为转子极数 的2倍，且定转子的极数为偶数组合，即4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、28/14、32/16、 36/18,40/20,,、、、、Ns/Nr 的组合。
如图1所示，两段定子铁心磁极分段对齐；两段转子都不对齐。第一段定子铁芯 13A相磁极垂直与第一段转子铁芯14磁极对齐，这时第一段转子铁芯14磁极以第一段定子 铁芯13A相磁极中心线为基准，处于一相全对齐状态；第二段转子铁芯16磁极在全不对齐 状态(两极中心间，即第一段定子铁芯13磁极数的一半与转子对齐而另一半全为空状态， 也即一相全对齐，而另一相全空——极间状态)，而第二段转子磁极10的定位是与第二段 定子磁极9互差1/2定子极距角
权利要求
1.一种双定转子倍极开关磁阻电动机，包括置于底座03)上的电机外壳(1)、电机轴 (18)及均由硅钢片叠压成的双凸极结构的定子、转子；所述电机外壳(1)中部设有电机吊 环(17)；所述电机轴(18)的两端分别设有前端盖(19)、后端盖(20)，该前端盖(19)与后端 盖00)之间设有所述转子；所述后端盖OO)外设风罩(22)，该风罩0 内设后风扇； 所述定转子铁芯均由两段组成，且两段定子、转子铁芯长度和直径相等；所述两段定子齿上 分别装有两套集中绕组或分层绕组，每套绕组相同相位的两个齿上的电枢绕组串联或并联 构成一相，其特征在于所述两段定子磁极对齐，转子磁极与定子差开1/2定子极角，或两 段转子对齐，两段定子差开1/2定子极角
2.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述定子铁芯由 第一段定子铁芯(1 和第二段定子铁芯(1 组成；所述第一段定子铁芯(1 包括第一段 定子磁轭O)、第一段定子磁极C3)和第一段定子电枢磁极绕组(6)；所述第二段定子铁芯 (15)包括第二段定子磁轭(8)、第二段定子磁极(9)和第二段定子电枢磁极绕组(12)。
3.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述转子铁芯由 第一段转子铁芯(14)和第二段转子铁芯(16)组成，该第一段转子铁芯(14)和第二段转子 铁芯(16)均设有带有键槽的转子轴孔(7)；所述第一段转子铁芯(14)包括第一段转子磁 极G)、第一段转子磁轭(5)；所述第二段转子铁芯(16)包括第二段转子磁极(10)、第二段 转子磁轭(11)。
4.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述定子极数 为转子极数的2倍，且定转子的极数为偶数组合，即4/2、8/4、12/6、16/8、20/10、24/12、 28/14、32/16、36/18、40/20、、、、、、Ns/Nr 的组合。
5.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述定子外壳分 为两个，每壳一定子。
6.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述两段转子共 用一个电机轴(18)。
7.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述两定子连接 于一体，或两定子安装于一个机座03)上。
8.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述后风扇 与所述后端盖OO)之间或所述第二段转子与所述后端盖OO)之间设有传感器04)。
9.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述转子可分为 内转子和外转子式。
10.如权利要求1所述的双定转子倍极开关磁阻电动机，其特征在于所述定子铁芯按 磁极数分段制成磁轭多段扇形片组装。
全文摘要
本发明涉及一种双定转子倍极开关磁阻电动机，该电动机包括均由硅钢片叠压成的双凸极结构的定子、转子；所述定转子铁芯均由两段组成，且两段定子、转子铁芯长度和直径相等；所述两段定子齿上分别装有两套集中绕组或分层绕组，每套绕组相同相位的两个齿上的电枢绕组串联或并联构成一相，其特征在于所述两段定子磁极对齐，转子磁极与定子差开1/2定子极角，或两段转子对齐，两段定子差开1/2定子极角。由于本发明中定子极数为转子极数的2倍，且定转子的极数为偶数组合，因此，本发明突破了传统开关磁阻电机不能制造多槽多极数的难题，并且具有低成本、高效能、易控制的特点。
文档编号H02K1/14GK102035319SQ20091011747
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者张世清, 张红梅 申请人:张世清