一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁的游標(biāo)磁阻電機(jī)，適用于電 動(dòng)汽車、軌道交通等方面。
【背景技術(shù)】
[0002] 在要求高轉(zhuǎn)矩低速的直接驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，工業(yè)中常采用和齒輪箱直接相連的傳統(tǒng)高 速電機(jī)或多極對(duì)數(shù)電機(jī)。但此類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有噪聲大、效率低、維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。游標(biāo)磁 阻電機(jī)能夠克服上述缺點(diǎn)，成為一種合適的替代結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，由于游標(biāo)磁阻電機(jī)固有的游 標(biāo)效應(yīng)，它在實(shí)現(xiàn)低速高轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，避免了電機(jī)極對(duì)數(shù)的增加，而且游標(biāo)磁阻結(jié)構(gòu)減少了 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
[0003] 基于游標(biāo)效應(yīng)，游標(biāo)結(jié)構(gòu)可W在不增加電機(jī)極對(duì)數(shù)的情況下，產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩。然而， 游標(biāo)電機(jī)的主要缺點(diǎn)是功率因數(shù)低。在保證輸出功率的條件下，功率因數(shù)低，則變頻器的體 積較大，從而增加成本，系統(tǒng)可靠性降低。為了提高功率因數(shù)，常采用永磁體或電勵(lì)磁的方 法。在運(yùn)兩種情況下，電機(jī)的運(yùn)行類似于具有低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的無(wú)槽轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。永磁同步電 機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)不能變化，而電勵(lì)磁結(jié)構(gòu)正好克服了此局限性。研究表明，定子電勵(lì)磁方法易 產(chǎn)生高飽和，引起電機(jī)性能降低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種既 可提高功率因數(shù)又可調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)。
[0005] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于:它 包括：
[0006] 定子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有電樞繞組， 各凹槽之間的凸起部分形成定子齒；
[0007] 轉(zhuǎn)子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有勵(lì)磁繞組， 各凹槽之間的凸起部分形成轉(zhuǎn)子齒；
[000引所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別供電，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的 頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0009] 按上述技術(shù)方案，所述定子為單定子結(jié)構(gòu)，所述定子與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不相同。
[0010] 按上述技術(shù)方案，所述定子為雙定子結(jié)構(gòu)，分為直徑不同的內(nèi)定子和外定子，兩者 呈同軸內(nèi)外套接，兩定子上的凹槽數(shù)相同，兩者的電樞繞組繞法相同且形成的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù) 相同;所述轉(zhuǎn)子同軸夾裝在內(nèi)定子和外定子之間，在轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁和外壁周向均設(shè)置有凹槽， 且分別嵌放勵(lì)磁繞組，在兩凹槽內(nèi)嵌放的勵(lì)磁繞組繞法相同，且形成的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同。
[0011] 按上述技術(shù)方案，設(shè)定子齒數(shù)為化，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Nr，定子上的Ξ相分布的電樞繞組 的極對(duì)數(shù)為Pa，轉(zhuǎn)子上的Ξ相分布的勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)為Pe，四者滿足如下關(guān)系：
[0012] I化+eNr| = |Pa+ePe|，其中，陽(yáng)+eNr| 辛Pa辛Pe辛2Pa辛2Pe，e = ±l。
[0013] 按上述技術(shù)方案，所述定子上Ξ相分布的電樞繞組的極對(duì)數(shù)小于轉(zhuǎn)子上的Ξ相分 布的勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)。
[0014] 按上述技術(shù)方案，內(nèi)定子與外定子齒槽相對(duì)設(shè)置，或內(nèi)定子與外定子齒齒相對(duì)設(shè) 置。
[0015] 按上述技術(shù)方案，所述定子和轉(zhuǎn)子鐵屯、采用娃鋼片疊成。
[0016] 按上述技術(shù)方案，勵(lì)磁繞組采用直流勵(lì)磁或交流勵(lì)磁的其中一種方式供電。
[0017] 本實(shí)用新型所取得的有益效果為：1、本實(shí)用新型通過(guò)在轉(zhuǎn)子上設(shè)置凹槽來(lái)嵌放勵(lì) 磁繞組，即采用轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁的方法，設(shè)計(jì)時(shí)，本實(shí)用新型的定子極對(duì)數(shù)可W根據(jù)需要來(lái)確 定，一般情況使它小于轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù);對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)，定子極對(duì)數(shù)等于轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，在轉(zhuǎn)速恒 定情況下，增加轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)可W提高定子磁鏈的交變頻率，但同時(shí)定子磁鏈會(huì)因轉(zhuǎn)子極對(duì) 數(shù)的增加而同比例減少，定子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，可W改善上述問(wèn)題，但由于電樞繞組和 勵(lì)磁繞組都嵌放在定子槽中，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組頻率的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致齒部磁密飽從而使得反電勢(shì) 波形發(fā)生崎變。本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)電機(jī)增大極對(duì)數(shù)會(huì)同比例減小定子磁鏈的矛盾，從 而增加磁鏈交變頻率跟定子磁鏈的乘積，進(jìn)而增大空載反電動(dòng)勢(shì)，增加轉(zhuǎn)矩和功率密度，改 善了定子電勵(lì)磁電機(jī)高飽和效應(yīng)引起的問(wèn)題;2、既可W采用單定子結(jié)構(gòu)，也可W采用雙定 子結(jié)構(gòu)，適用性強(qiáng);3、采用雙定子結(jié)構(gòu)時(shí)既可W采用齒槽相對(duì)的結(jié)構(gòu)，也可W采用齒齒相對(duì) 的結(jié)構(gòu)，W進(jìn)一步減小漏磁通和提高功率因數(shù);4、本實(shí)用新型可通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的頻率 來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，適于低速大轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用中。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型提供的實(shí)施例的單定子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖2為圖1的Ξ維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為本實(shí)用新型提供的實(shí)施例中雙定子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)圖（兩定子齒 齒相對(duì)設(shè)置時(shí)）。
[0021] 圖4為本實(shí)用新型提供的實(shí)施例中雙定子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)圖（兩定子齒 槽相對(duì)設(shè)置時(shí)）。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和效果更加清晰明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，W下實(shí)施例僅用來(lái)解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本 實(shí)用新型的限定。此外，下面所描述的本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施方式所設(shè)及到的技術(shù)特征只 要彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0023] 實(shí)施例1:
[0024] 本實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，它包括：
[0025] 一個(gè)定子2,其呈圓柱狀，在柱體內(nèi)壁周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有 電樞繞組3,電樞繞組呈Ξ相分布，電樞繞組可為單層繞組也可為雙層繞組，各凹槽之間的 凸起部分形成定子齒；
[0026] 一個(gè)轉(zhuǎn)子1，其呈圓柱狀，在柱體外壁周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有 勵(lì)磁繞組4，勵(lì)磁繞組4呈Ξ相分布，勵(lì)磁繞組可為單層繞組也可為雙層繞組，各凹槽之間的 凸起部分形成轉(zhuǎn)子齒；
[0027] 其中，定子、轉(zhuǎn)子鐵屯、采用娃鋼片疊成，并用夾具固定（圖中未示意出），所述定子2 套裝在轉(zhuǎn)子1外面，且同軸套裝，形成單定子結(jié)構(gòu)。兩者之間設(shè)有間隙，形成氣隙。勵(lì)磁繞組4 和電樞繞組3分別供電，勵(lì)磁繞組采用直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁的其中一種方式供電，當(dāng)采用交 流勵(lì)磁供電時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0028] 其中，所述定子與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不相同，設(shè)定子2齒數(shù)為化，轉(zhuǎn)子1齒數(shù)為Nr，定子2上 的Ξ相分布的電樞繞組的極對(duì)數(shù)為Pa，轉(zhuǎn)子1上Ξ相分布的勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)為Pe，例如:定 子齒數(shù)為60,轉(zhuǎn)子齒數(shù)為66,電樞繞組繞制成5對(duì)極，勵(lì)磁繞組繞制成11對(duì)極，其滿足W下關(guān) 系式：
[0029] I化+eNr| = |Pa+ePe|，其中 I化+eNr| 辛Pa辛Pe辛2Pa辛2Pe，e = ±l。
[0030] 本實(shí)施例中，定子上上的Ξ相分布的電樞繞組的極對(duì)數(shù)可W根據(jù)需要來(lái)選擇確 定，一般情況使它小于轉(zhuǎn)子上Ξ相分布的勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)，解決了傳統(tǒng)電機(jī)增大極對(duì)數(shù) 會(huì)同比例減小定子磁鏈的矛盾，從而增加磁鏈交變頻率跟定子磁鏈的乘積，進(jìn)而增大空載 反電動(dòng)勢(shì)，增加轉(zhuǎn)矩和功率密度，改善了定子電勵(lì)磁電機(jī)高飽和效應(yīng)引起的問(wèn)題。
[0031 ] 設(shè)電樞繞組的電流的頻率為ω 3 = 50化，勵(lì)磁繞組形成的電路中的頻率值設(shè)為ω e =4.16化，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為X &自=5化pm。通過(guò)改變頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁 游標(biāo)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩可W達(dá)到800Nm，達(dá)到了提供功率因數(shù)的目的。
[0032] 實(shí)施例2:
[0033] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于:本實(shí)施例的定子為兩個(gè)，即 為雙定子結(jié)構(gòu)，其分為直徑不同的內(nèi)定子202和外定子201，兩者呈同軸內(nèi)外套接，兩定子上 的凹槽數(shù)相同，兩者的電樞繞組繞法相同且形成磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同；所述轉(zhuǎn)子1同軸夾裝在內(nèi) 定子202和外定子201之間，在轉(zhuǎn)子1的內(nèi)壁和外壁周向均設(shè)置有凹槽，且分別放置勵(lì)磁繞 組，在兩凹槽內(nèi)設(shè)置的勵(lì)磁繞組繞法相同，且形成磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同。設(shè)兩定子齒數(shù)均為60， 轉(zhuǎn)子內(nèi)壁和外壁上形成的齒數(shù)均為66,兩定子上電樞繞組均繞制成5對(duì)極，轉(zhuǎn)子內(nèi)壁和外壁 上勵(lì)磁繞組均繞制成11對(duì)極，同樣滿足關(guān)系式I化+εΝτ| = |Pa+ePe|，其中I化+εΝτ|辛Pa辛Pe辛 2Pa^2Pe,e = ±l〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于:它包括： 定子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有電樞繞組，各凹 槽之間的凸起部分形成定子齒； 轉(zhuǎn)子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有勵(lì)磁繞組，各凹 槽之間的凸起部分形成轉(zhuǎn)子齒； 所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別供電，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的頻率， 來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于:所述定子為一個(gè) 定子，形成單定子結(jié)構(gòu)，所述定子與轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述定子為兩 個(gè)，形成雙定子結(jié)構(gòu)，分為直徑不同的內(nèi)定子和外定子，兩者呈同軸內(nèi)外套接，兩定子上的 凹槽數(shù)相同，兩者的電樞繞組繞法相同且形成的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同；所述轉(zhuǎn)子同軸夾裝在內(nèi) 定子和外定子之間，在轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁和外壁周向均設(shè)有凹槽，且分別嵌放有勵(lì)磁繞組，在兩凹 槽內(nèi)嵌放的勵(lì)磁繞組繞法相同，且形成的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，設(shè)定子齒數(shù) 為Ns，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Nr，定子上的三相分布的電樞繞組的極對(duì)數(shù)為Pa，轉(zhuǎn)子上的三相分布的勵(lì) 磁繞組的極對(duì)數(shù)為匕，四者滿足如下關(guān)系： Ns+εΝι·I=IPa+ePeI，其中，|Ns+eNrI關(guān)Pa關(guān)Pe關(guān)2Pa關(guān)2Pe，ε= ± 1。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述定子上三相 分布的電樞繞組的極對(duì)數(shù)小于轉(zhuǎn)子上的三相分布的勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，內(nèi)定子與外定子 齒齒相對(duì)設(shè)置，或內(nèi)定子與外定子齒槽相對(duì)設(shè)置。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，所述定子 和轉(zhuǎn)子鐵心采用硅鋼片疊成。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于，勵(lì)磁繞組 采用直流勵(lì)磁或交流勵(lì)磁的其中一種方式供電。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，其特征在于：它包括：定子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有電樞繞組，各凹槽之間的凸起部分形成定子齒；轉(zhuǎn)子，其呈圓柱狀，在柱體周向均勻開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，在凹槽內(nèi)嵌放有勵(lì)磁繞組，各凹槽之間的凸起部分形成轉(zhuǎn)子齒；所述定子與轉(zhuǎn)子同軸套裝，勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別供電，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的頻率，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的一種轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁永磁游標(biāo)磁阻電機(jī)，采用游標(biāo)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁的方法，且勵(lì)磁磁場(chǎng)頻率可調(diào)節(jié)，從而改善現(xiàn)有游標(biāo)電機(jī)功率因數(shù)較低和低速定子電勵(lì)磁電機(jī)高飽和效應(yīng)引起的問(wèn)題。
【IPC分類】H02K1/16, H02K16/04, H02K1/26
【公開(kāi)號(hào)】CN205123436
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520936724
【發(fā)明人】李建貴, 李余毅, 姚鳴
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日