专利名称：：一种双凸极电机的铁心转子的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及双凸极电机，属于电机制造
技术领域：
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背景技术：
：电机是传动系统中必不可少的重要部分，性能优越的电机可以使整个传动系统有更广阔的应用前景。双凸极电机是一类比较独特的电机，其定子和转子都采用凸极结构。常见的双凸极电机包括开关磁阻电机、永磁型开关磁阻电机(亦称双凸极永磁电机)、永磁开关磁链电机(亦称磁通切换永磁电机)、混合励磁开关磁链电机以及磁链反转永磁电机等。还有一些其他形式或名称的双凸极电机。这类双凸极电机的共同点是均采用凸极式铁心转子(图l)。转子仅由硅钢片叠压而成，没有任何形式的绕组、永磁体、滑环等。凸极式铁心转子具有结构简单、牢固、容错能力强等优点。可以是内转子，也可以是外转子；可以是直齿形式，也可以是斜齿形式；相邻两个齿可以是等宽的(亦称周向均匀齿)，也可以是不等宽的(亦称周向大小齿)；转子齿的周向分布可以是均匀的，也可以是不均匀的。但是，传统凸极式铁心转子有一个共同点，就是任何一个齿在轴向都是均匀宽度的。此类电机的双凸极结构使得输出转矩存在脉动分量，继而产生振动和噪声，导致电机运行恶化，进而影响整个系统的控制性能。转矩脉动过大时会严重影响电机的性能，甚至造成电机无法正常工作。因此，高性能电机必须尽可能地削弱转矩脉动。目前，通过对凸极式铁心转子进行斜齿、周向大小齿、齿的周向不均匀分布等设计手段来削弱转矩脉动，但同时往往也会降低有效转矩，或者影响转子的动平衡性能。
发明内容本实用新型的目的是提出一种能有效削弱转矩脉动的双凸极电机的铁心转子。本实用新型的双凸极电机的铁心转子，其凸极式铁心转子由轴向n段不同齿宽的硅钢片叠压而成，设n段齿宽分别为l3p|32，...，Pn，且每一段齿宽所对应的轴向长度分别为L"L2，...，Ln，则各段的齿宽和长度满足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>[0007]其中，Tnk表示单位长度下齿宽Pn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量幅值；9表示定转子之间相对位置；L表示电极铁心转子总的轴向长度；9nk表示单位长度下齿宽Pn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量相位角；TtripPk表示总的脉动转矩；min为最小值；[0008]上述n段不同齿宽所处的位置关于轴向中点平面对称，n段不同齿宽所对应的轴向长度关于轴向中点平面对称。本实用新型的有益效果本实用新型结构简单，易于实现，通过转子铁心轴向大小齿的组合，可以削弱电机转矩脉动，提高电机运行稳定性，降低电机噪声与振动，使得双凸极电机在各个领域中得到更广泛应用。图1是传统凸极式铁心转子示意图；图2是本实用新型的双凸极电机的铁心转子示意图；图3是本实用新型的一种具体实例示意图；图4是凸极式铁心转子的输出转矩波形图，其中(a)为传统的凸极式铁心转子齿宽为17.5度产生的输出转矩波形图，(b)为传统的凸极式铁心转子齿宽为23.5度产生的输出转矩波形图，(c)为图3实例的凸极式铁心转子产生的输出转矩波形图。具体实施方式参照图2，本实用新型的双凸极电机的铁心转子由轴向n段不同齿宽的硅钢片叠压而成，设n段齿宽分别为^，h，...，Pn，且每一段齿宽所对应的轴向长度分别为k，L2，...，Ln，则各段的齿宽和长度满足S，2]Zr"*sin(^+^t)=min其中，Tnk表示单位长度下齿宽Pn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量幅值；9表示定转子之间相对位置；L表示电极铁心转子总的轴向长度；9nk表示单位长度下齿宽Pn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量相位角；TtripPk表示总的脉动转矩；min为最小值。上述n段不同齿宽所处的位置关于轴向中点平面对称，n段不同齿宽所对应的轴向长度关于轴向中点平面对称。图例中，铁心转子有齿宽等于1^，P2，P3，！34四种硅钢片；齿宽等于！^的硅钢片叠压了2段铁心(即1.1和1.7)，齿宽等于132的硅钢片叠压了2段铁心段(即1.2和1.6)，齿宽等于133的硅钢片叠压了2段铁心(即1.3和1.5)，齿宽等于134的硅钢片叠压了1段铁心(即1.4)。铁心段1.1和铁心段1.7所处的位置关于轴向中点平面对称，铁心段l.1和铁心段1.7所对应的轴向长度关于轴向中点平面对称；同样的，铁心段1.2和铁心段1.6所处的位置及轴向长度也关于轴向中点平面对称；铁心段1.3和铁心段1.5所处的位置及轴向长度也关于轴向中点平面对称。铁心段1.4位于轴的最中间，仅为一段，其自身也同样关于轴的中点平面对称。图3是本实用新型的一种具体实例，此例中，铁心转子由轴向5段共两种齿宽的硅钢片依次叠压而成，第一段齿宽P工为23.5度，长度k为12mm;第二段齿宽P2为17.5度，长度L2为12mm;第三段齿宽P3为23.5度，长度L3为12mm;第四段齿宽|34为17.5度，长度L4为12mm;第五段齿宽P5为23.5度，长度L5为12mrn，各段的齿宽和长度满足''=1，2广/)=1,2,.如1,2,-.'=12*(-0.4)/60+12*0.6/60+〗12*(-0.4)/60+12*0.6/60+12*(-0.4)/60=0￡=12+12+12+12+12=60ww发明的凸极式铁心转子与传统的凸极式铁心转子产生的输出转矩波形比较见图4。传统的均匀齿宽的凸极式铁心转子，转子齿宽为17.5度的有效转矩为3Nm，转矩脉动的峰_峰值为0.6N.m(图a);转子齿宽为23.5度的有效转矩亦为3Nm，转矩脉动的峰-峰值为0.4N.m(图b)，并且转矩脉动分量与齿宽为17.5度的情况呈相反相位，即相当于_0.4N.m。采用图3实例的凸极式铁心转子后，电机的有效输出转矩仍是3Nm，但转矩脉动降低到仅0.04Nm(图c)。由此可见，本实用新型可以明显削弱电机转矩脉动，提高电机运行稳定性，从而降低电机噪声与振动。权利要求一种双凸极电机的铁心转子，其特征是凸极式铁心转子由轴向n段不同齿宽的硅钢片叠压而成，设n段齿宽分别为β1，β2，...，βn，且每一段齿宽所对应的轴向长度分别为L1，L2，...，Ln，则各段的齿宽和长度满足<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>T</mi><mrow><mi>t</mi><mo>_</mo><mi>ripple</mi></mrow></msub><mo>=</mo><munder><mi>Σ</mi><mi>i</mi></munder><msub><mi>L</mi><mi>i</mi></msub><munder><mi>Σ</mi><mi>n</mi></munder><mi>T</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>β</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><munder><mi>Σ</mi><mi>i</mi></munder><msub><mi>L</mi><mi>i</mi></msub><munder><mi>Σ</mi><mi>n</mi></munder><munder><mi>Σ</mi><mi>k</mi></munder><msub><mi>T</mi><mi>nk</mi></msub><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>kθ</mi><mo>+</mo><msub><mi>θ</mi><mi>nk</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mi>min</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>L</mi><mo>=</mo><munder><mi>Σ</mi><mi>i</mi></munder><msub><mi>L</mi><mi>i</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中，Tnk表示单位长度下齿宽βn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量幅值；θ表示定转子之间相对位置；L表示电极铁心转子总的轴向长度；θnk表示单位长度下齿宽βn所对应下的转矩脉动的第k次谐波分量相位角；Tt_ripple表示总的脉动转矩；min为最小值；上述n段不同齿宽所处的位置关于轴向中点平面对称，n段不同齿宽所对应的轴向长度关于轴向中点平面对称。专利摘要本实用新型公开的双凸极电机的铁心转子，其凸极式铁心转子由轴向n段不同齿宽的硅钢片叠压而成，设n段齿宽分别为β1，β2，...，βn，且每一段齿宽所对应的轴向长度分别为L1，L2，...，Ln，则各段的齿宽和长度满足上述n段不同齿宽所处的位置关于轴向中点平面对称，n段不同齿宽所对应的轴向长度关于轴向中点平面对称。本实用新型通过转子铁心轴向大小齿的组合，可以削弱电机转矩脉动，提高电机运行稳定性，降低电机噪声与振动。文档编号H02K1/22GK201466822SQ200920121249公开日2010年5月12日申请日期2009年6月1日优先权日2009年6月1日发明者汪昱,沈建新,王灿飞,费伟中申请人:浙江大学