專利名稱：無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，屬于電機(jī)類的開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、成本低、工作可靠、控制靈活、容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有高溫和高速適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。 但開關(guān)磁阻電機(jī)凹凸極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子使得高速運(yùn)行時(shí)的風(fēng)阻大，油冷卻條件下高速運(yùn)行時(shí)的阻力更大，為了降低風(fēng)(油)阻，可以增加轉(zhuǎn)子槽楔或在轉(zhuǎn)子中加填充物，雖然降低風(fēng)(油)阻的效果明顯，但對(duì)工藝的要求高，也增加了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同時(shí)為了提高效率，減小鐵心損耗，可以采用短磁路結(jié)構(gòu)即磁通經(jīng)過(guò)相鄰定、轉(zhuǎn)子齒極閉合，但一般需采用較多的相數(shù)或較多的定轉(zhuǎn)子極數(shù)，使得電機(jī)和控制器的成本增加，且不適宜高速運(yùn)行。
目前國(guó)際上研究的三相6/4結(jié)構(gòu)和三相12/8結(jié)構(gòu)的分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，由于采用全槽分布的定子繞組及非凹凸分段式轉(zhuǎn)子組件結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行時(shí)的風(fēng)阻大大減小，特有的短磁路結(jié)構(gòu)使得鐵心損耗大大減小。但是全槽分布的分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子各繞組跨越多個(gè)定子齒，各繞組在定子端部交疊，電機(jī)整個(gè)繞組的端部很大，降低了繞組的利用率并增加了電機(jī)的端部效益，同時(shí)也降低了電機(jī)的可靠性，使得電機(jī)的整體性能降低。 英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Barrie C. Mecrow教授提出了三相12/10結(jié)構(gòu)的單齒繞組分
段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，其特點(diǎn)是定子采用大小齒結(jié)構(gòu)，定子各繞組不再采用全槽分布繞組
而是直接繞在各定子大齒上，使得各繞組不再跨越多個(gè)定子齒，端部繞組無(wú)交疊，繞組端部
很小，提高了繞組的利用率，但是其相對(duì)多的轉(zhuǎn)子極數(shù)，不僅使得轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度降低，
而且每轉(zhuǎn)步距數(shù)增多，功率變換器開關(guān)頻率增加，從而增加了電機(jī)和控制器的成本。 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910025738. 2所提出的一種分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，其定
子各繞組纏繞在徑向定子相鄰定子齒間的軛上，繞組端部小且無(wú)交疊、繞組利用率高，但其
繞組纏繞在定子軛上，實(shí)際增大了電機(jī)的體積，且繞組需采用穿線方式繞制，繞線不易實(shí)現(xiàn)
自動(dòng)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種繞組端部小且無(wú)交疊、繞組利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)。 本發(fā)明的無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，該電機(jī)可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結(jié)構(gòu)，包括徑向定子、定子繞組、分段轉(zhuǎn)子鐵心塊和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套，分段轉(zhuǎn)子上呈扇形的分段轉(zhuǎn)子鐵心塊嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套中組成圓柱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，相對(duì)的兩個(gè)定子繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接為一相繞組，或依次相間90度的四個(gè)定子繞組串聯(lián)或并聯(lián)或兩串兩并連接為一相繞組，定子繞組分別集中纏繞在徑向定子的每個(gè)齒極上，相鄰的兩個(gè)定子繞組的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。 本發(fā)明的分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子繞組集中纏繞在徑向定子的各個(gè)齒極上，繞組端部小且無(wú)交疊，繞組利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繞組繞線容易。


圖1是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)截面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最小時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖3是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最大時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖4是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。 圖5是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最小時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖7是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最大時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖8是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。 圖9是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖10是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最小時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖11是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)定子齒上A相繞組自感最大時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖。 圖12是本發(fā)明的無(wú)交疊繞組三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。
圖1、圖5、圖9中1、徑向定子；2、定子繞組；3、分段轉(zhuǎn)子鐵心塊；4、不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結(jié)構(gòu)，其工作原理相同，下面依次進(jìn)行介紹。 如圖1所示是本發(fā)明三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖，包括徑向定子1、定子繞組2、分段轉(zhuǎn)子鐵心塊3和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4，徑向定子1由硅鋼片疊壓而成，為六齒結(jié)構(gòu)，四個(gè)呈扇形的轉(zhuǎn)子鐵心塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵心塊3嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4中，徑向定子1的六個(gè)齒極上均集中纏繞一個(gè)定子繞組2，相鄰的定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。相對(duì)的定子繞組al、 a2，定子 繞組bl、b2和定子繞組cl、c2分別串聯(lián)或并聯(lián)連接為A相、B相和C相共三相繞組，各相繞 組通過(guò)外電路連接并在各相繞組的自感上升期通以電流，電機(jī)定子齒對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸力，拖 動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。 如圖5所示是本發(fā)明四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖，包 括徑向定子1、定子繞組2和分段轉(zhuǎn)子鐵心塊3和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4，徑向定子1由硅鋼片 疊壓而成，為八齒結(jié)構(gòu)，六個(gè)呈扇形的轉(zhuǎn)子鐵心塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵心塊3 嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4中，徑向定子1的八個(gè)齒極上均集中纏繞一個(gè)定子繞組2，相鄰的 定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。相對(duì)的定子繞組al、a2，定子 繞組bl、 b2，定子繞組cl、 c2和定子繞組dl、 d2分別串聯(lián)或并聯(lián)連接為A相、B相、C相和 D相共四相繞組，各相繞組通過(guò)外電路連接并在各相繞組的自感上升期通以電流，電機(jī)定子 齒對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸力，拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。 如圖9所示是本發(fā)明三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖，包 括徑向定子1、定子繞組2和分段轉(zhuǎn)子鐵心塊3和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4，徑向定子1由硅鋼片 疊壓而成，為十二齒結(jié)構(gòu)，八個(gè)呈扇形的轉(zhuǎn)子鐵心塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵心塊 3嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套4中，徑向定子1的十二個(gè)齒極上均集中纏繞一個(gè)定子繞組2，相 鄰的定子繞組2的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。依次相間90度的定子 繞組al、 a2、 a3、 a4，定子繞組bl、 b2、 b3、 b4和定子繞組cl、 c2、 c3、 c4分別串聯(lián)或并聯(lián)或 兩串兩并連接為A相、B相和C相共三相繞組，各相繞組通過(guò)外電路連接并在各相繞組的自 感上升期通以電流，電機(jī)定子齒對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸力，拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。
當(dāng)定子齒軸線與和它正對(duì)的轉(zhuǎn)子鐵心塊軸線對(duì)齊時(shí)，定子齒上相應(yīng)的定子繞組的 自感最小，此時(shí)定義為轉(zhuǎn)子零度角位置，6/4、8/6、12/8結(jié)構(gòu)電機(jī)定子齒上A相繞組自感最 小時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖分別如圖2、圖6、圖10所示；當(dāng)定子齒軸線與相鄰兩轉(zhuǎn)子齒塊間不 導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套軸線對(duì)齊時(shí)，定子齒上相應(yīng)的定子繞組的自感最大，6/4、8/6、12/8結(jié)構(gòu)電機(jī) 定子齒上A相繞組自感最大時(shí)的磁場(chǎng)力線分布圖分別如圖3、圖7、圖11所示；圖4所示是 本發(fā)明的三相6/4結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。圖8所示 是本發(fā)明的四相8/6結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。圖12 所示是本發(fā)明的三相12/8結(jié)構(gòu)分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組自感和電流極性示意圖。
權(quán)利要求
一種無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，該電機(jī)可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結(jié)構(gòu)，包括徑向定子(1)、定子繞組(2)、分段轉(zhuǎn)子鐵心塊(3)和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套(4)，分段轉(zhuǎn)子上呈扇形的分段轉(zhuǎn)子鐵心塊(3)嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套(4)中組成圓柱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，相對(duì)的兩個(gè)定子繞組(2)串聯(lián)或并聯(lián)連接為一相繞組，或依次相間90度的四個(gè)定子繞組(2)串聯(lián)或并聯(lián)或兩串兩并連接為一相繞組，其特征在于所述定子繞組(2)分別集中纏繞在徑向定子(1)的每個(gè)齒極上，相鄰的兩個(gè)定子繞組(2)的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)交疊繞組分段轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域。該電機(jī)可為三相6/4、四相8/6或三相12/8結(jié)構(gòu)，包括徑向定子、定子繞組、分段轉(zhuǎn)子鐵心塊和不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套，分段轉(zhuǎn)子上呈扇形的分段轉(zhuǎn)子鐵心塊嵌入在不導(dǎo)磁的轉(zhuǎn)子套中組成圓柱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，在6/4或8/6結(jié)構(gòu)中相對(duì)的兩個(gè)定子繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接為一相繞組，在12/8結(jié)構(gòu)中依次相間90度的四個(gè)定子繞組串聯(lián)或并聯(lián)或兩串兩并連接為一相繞組，定子繞組分別集中纏繞在徑向定子的每個(gè)齒極上，相鄰的兩個(gè)定子繞組的繞線方向相反，形成N極-S極交替的極性分布。本發(fā)明中的各相繞組在電機(jī)端部無(wú)交疊，使繞組端部小，繞組利用率高。
文檔編號(hào)H02K29/00GK101702562SQ20091018543
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者范娜, 許培林, 連廣坤, 鄧智泉, 陳小元 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)