專(zhuān)利名稱(chēng)：隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)械裝置，是一種隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，是一種新型的調(diào)速電機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、制造成本低、調(diào)速性能優(yōu)異等特點(diǎn)，是各國(guó)研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用及研究的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，如四相8/6極、五相10/8極、6相12/10極等磁阻電動(dòng)機(jī)，其定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極都采用雙凸極式結(jié)構(gòu)，定子勵(lì)磁都采用集中式繞組，每個(gè)定子磁極位置固定不變，定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)不相等。例如一臺(tái)四相8/6極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，每個(gè)定子磁極上均有勵(lì)磁繞組及相應(yīng)的控制電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行時(shí)，任何瞬時(shí)只有一相定子繞組通電；當(dāng)四相定子繞組按順時(shí)鐘順序通電時(shí)，定子磁極產(chǎn)生的電磁力牽引轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四相定子繞組按逆時(shí)鐘順序通電時(shí)，定子磁極產(chǎn)生的電磁力牽引轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述可看出，此結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)主要特征是其一是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與磁極移動(dòng)方向相反；其二是任何瞬間，四相8/6極的磁阻電動(dòng)機(jī)，四對(duì)磁極只有一對(duì)磁極的繞組導(dǎo)電，產(chǎn)生磁拉力，其它三對(duì)磁極處于等待狀態(tài)，整個(gè)電機(jī)只有1/4磁極產(chǎn)生磁拉力，磁極的利用率是25％。依此類(lèi)推可知，五相10/8極的磁阻電動(dòng)機(jī)，五對(duì)磁極也是一對(duì)磁極產(chǎn)生磁拉力，只有1/5磁極產(chǎn)生磁拉力，利用率是20％；6相12/10極的磁阻電動(dòng)機(jī)，六對(duì)磁極也是一對(duì)磁極產(chǎn)生磁拉力，只有1/6磁極產(chǎn)生磁拉力，利用率是17％……；磁極沒(méi)有充分利用并產(chǎn)生電磁力。其三由于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，當(dāng)凸極轉(zhuǎn)子采用非硅鋼片時(shí)，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理，在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速方向相反的負(fù)面影響的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其四由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸結(jié)構(gòu)和開(kāi)關(guān)式供電方式，由于定子與轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)方向相反，使定子與轉(zhuǎn)子磁極間的磁阻值周期性地大范圍變化，使磁阻呈現(xiàn)周期性的變化，造成磁路局部周期性地嚴(yán)重飽和，因此產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲和機(jī)械振動(dòng)。其五由于定子采用凸極式磁極及集中勵(lì)磁繞組，當(dāng)一個(gè)集中繞組通電變換成另一個(gè)集中繞組通電時(shí)，定子磁極移動(dòng)一步的角度是45°電角度，電機(jī)低速性能差、調(diào)速范圍小等等問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、低速及調(diào)速性能更優(yōu)良的高性?xún)r(jià)比的定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等、定子磁極隱性移動(dòng)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括機(jī)座1，定子鐵心2安裝在機(jī)座1上，定子鐵心2由硅鋼片疊加成園筒形，在定子鐵心2的內(nèi)園表面均勻分布定子槽3，分布式定子繞組6置于定子槽3中；轉(zhuǎn)子4安裝在轉(zhuǎn)軸5上，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與隱性定子磁極數(shù)相等。分布式定子繞組4通電后形成隱性移動(dòng)式定子磁極；隱性移動(dòng)式定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等；每一個(gè)磁極均產(chǎn)生電磁力。
本發(fā)明提供的隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，由于定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等，在任何瞬間，每個(gè)隱性定子磁極都產(chǎn)生電磁力，牽引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁極的利用率是100％，因此同等重量、同等體積電機(jī)，本新型結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可使輸出功率更大。由于轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)方向與定子磁極的旋轉(zhuǎn)方向相同，提高了電機(jī)的效率。新結(jié)構(gòu)磁阻電機(jī)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極間的氣隙均勻，同方向旋轉(zhuǎn)，氣隙磁阻值恒定，不存在周期性的磁路飽和問(wèn)題，可使電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，噪聲降低。新結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)采分布式繞組，能方便地控制定子磁極移動(dòng)一步的最小角度為一個(gè)槽距角，則新型電機(jī)的低速性能更好，電機(jī)調(diào)速范圍更寬。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用以下結(jié)構(gòu)本發(fā)明采用以下結(jié)構(gòu)一種隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括機(jī)座1，定子鐵心2安裝在機(jī)座1上，定子鐵心2由硅鋼片疊加成園筒形，在定子鐵心2的內(nèi)園表面均勻分布定子槽3，分布式定子繞組6置于定子槽3中；轉(zhuǎn)子4安裝在轉(zhuǎn)軸5上，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與隱性定子磁極數(shù)相等。分布式定子繞組4通電后形成隱性移動(dòng)式定子磁極；隱性移動(dòng)式定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等；每一個(gè)磁極均產(chǎn)生電磁力。
本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理如下以六個(gè)磁極的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為例。轉(zhuǎn)子4為六個(gè)磁極，隱性移動(dòng)的六個(gè)定子磁極無(wú)固定的位置；當(dāng)分布式定子繞組6通電時(shí)，如果A、C、E三個(gè)隱性定子磁極呈S磁性，則B、D、F三個(gè)隱性定子磁極呈N磁性。六個(gè)隱性定子磁極與六個(gè)轉(zhuǎn)子磁極錯(cuò)開(kāi)半個(gè)磁極位置，使六個(gè)轉(zhuǎn)子磁極均受到順時(shí)鐘方向的電磁力，轉(zhuǎn)子4則順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度；當(dāng)轉(zhuǎn)子4順時(shí)鐘轉(zhuǎn)過(guò)這個(gè)角度后，又改變定子勵(lì)磁繞組的通電方式，使隱性定子磁極又順時(shí)鐘方向移動(dòng)一個(gè)角度，始終保持隱性定子磁極超前轉(zhuǎn)子磁極半個(gè)磁極的物理位置，在電磁力作用下，六個(gè)順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)的定子磁極牽引六個(gè)轉(zhuǎn)子磁極順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)定子磁極逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極也會(huì)逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)。隱性定子磁極某時(shí)刻的位置、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向均由繞組的通電規(guī)律決定。
本發(fā)明開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)凸極式轉(zhuǎn)子可用硅鋼片疊成也可采用整塊鐵磁材料制造，采用凸極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與隱性定子磁極數(shù)量相等，通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。按電機(jī)磁極數(shù)表示習(xí)慣用P表示磁極對(duì)數(shù)，用2P表示電機(jī)的磁極數(shù)。電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)P值，可根據(jù)電機(jī)的功率大小合理設(shè)計(jì)；電機(jī)功率越大，其磁極對(duì)數(shù)P的數(shù)值也越大；轉(zhuǎn)子磁極不顯磁性，根據(jù)工程上的需要也可讓轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成N磁極與S磁極交替的凸極式轉(zhuǎn)子磁極。
隱性移動(dòng)式定子磁極由硅鋼片疊成，在定子2內(nèi)園表面，均勻分布定子槽3，當(dāng)定子槽中的繞組沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，則此處的不顯磁性。當(dāng)定子繞組中有電流時(shí)，激磁電流使該處呈現(xiàn)磁極；定子繞組的通電規(guī)律由控制系統(tǒng)決定，當(dāng)控制系統(tǒng)改變定子繞組通電規(guī)律時(shí)，可實(shí)現(xiàn)隱性磁極位置改變，相當(dāng)磁極在移動(dòng)。定子繞組通電后形成的N磁極與S磁極交替排列；定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等。不顯磁性的虛線部分的寬度一般與轉(zhuǎn)子磁極寬度接近。
分布式定子繞組該形式的定子繞組控制方便，容易實(shí)現(xiàn)定子磁極的移動(dòng)；如圖所示某瞬時(shí)繞組的通電方式， 表示電流流入紙面， 表示電流流出紙面；使1、3、5定子磁極呈S磁性，使B、D、F定子磁極呈N磁性。○表示繞組中無(wú)電流通過(guò)，所以虛線部分不顯磁性?？刂评@組的通電時(shí)間，使隱性磁極的移動(dòng)速度隨即改變，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也隨著改變。而定子繞組的通電方式由控制系統(tǒng)決定。綜上所述，在任何瞬間每個(gè)磁極均產(chǎn)生電磁力，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與定子磁極數(shù)相等，并以相同的旋轉(zhuǎn)速度、相同的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。
該新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能方便地設(shè)計(jì)成大型、中小型、微型及特殊結(jié)構(gòu)的立式、臥式及倒裝式如電動(dòng)車(chē)用輪轂結(jié)構(gòu)等電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，它包括機(jī)座(1)，定子鐵心(2)安裝在機(jī)座(1)上，其特征在于定子鐵心(2)由硅鋼片疊加成園筒形，在定子鐵心(2)的內(nèi)園表面均勻分布定子槽(3)，分布式定子繞組(6)置于定子槽(3)中；轉(zhuǎn)子(4)安裝在轉(zhuǎn)軸(5)上，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與隱性定子磁極數(shù)相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其特征在于分布式定子繞組(4)通電后形成隱性移動(dòng)式定子磁極；隱性移動(dòng)式定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等；每一個(gè)磁極均產(chǎn)生電磁力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種隱性移動(dòng)式定子磁極及定子轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，它屬于電動(dòng)機(jī)設(shè)備。定子磁極采有隱性移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相等；每個(gè)定子磁極均產(chǎn)生電磁力，牽引轉(zhuǎn)子磁極相同方向和速度旋轉(zhuǎn)。電機(jī)采用直流電源供電，定子磁極的移動(dòng)速度和方向由定子繞組的通電規(guī)律決定，定子繞組的通電規(guī)律由控制系統(tǒng)決定。本裝置即有傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、制造成本低、工作可靠性高，維護(hù)簡(jiǎn)單的等優(yōu)點(diǎn)外，又具有效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、控制方便、低速性及調(diào)速性能更好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/16GK1564431SQ20041001298
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者汪德華, 盛光忠 申請(qǐng)人:三峽大學(xué)