專利名稱：一種分段轉子開關磁阻電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種分段轉子開關磁阻電機，屬于電機類的開關磁阻電機領域。
背景技術：
開關磁阻電機結構簡單、堅固、成本低、性能可靠、控制靈活、容錯能力強，并具有高 溫和高速適應性等優點。但開關磁阻電機凹凸結構的轉子使得高速運行時的風阻力很大，油 冷卻條件下高速運行時的阻力更大，為了減小風(油)阻力，可以采用轉子注塑方法，把轉 子凹陷部分注入塑料填滿，但制作工藝復雜且成本高。同時為了提高效率，減小鐵心損耗， 可以采用短磁路結構，即磁通經過相鄰定、轉子齒極閉合，但一般需采用較多的相數或較多 的定轉子極數，使得電機和控制器的成本增加，且不適宜高速運行。
目前國際上研究的三相6Z4結構和三相12/8結構的分段轉子開關磁阻電機，由于采用全 槽分布的定子繞組及非凹凸分段式轉了組件結構，使得轉子高速運行時的風阻大大減小，特 有的短磁路結構使得鐵心損耗大大減小。但是全槽分布的定子各繞組跨越多個定子齒，各繞 組在定子端部交疊，電機整個繞組的端部很大，降低了繞組的利用率并增加了電機的端部效 益，同時也降低了電機的可靠性，使得電機的整體性能降低。此外，由于全槽分布繞組的分 段轉子開關磁阻電機特有的磁路特性，其不適合用于8/6結構開關磁阻電機。
英國紐卡斯爾大學的Barrie C. Mecrow教授提出了三相12/10結構的單齒繞組分段轉子 開關磁阻電機，其特點是定子采用大小齒結構，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定子齒，端部繞組無交疊，繞組端部很小，提高了 繞組的利用率，但是其相對多的轉子極數，不僅使得轉子結構復雜、強度降低，而且每轉步 距數增多，功率變換器開關頻率增加，從而增加了電機和控制器的成本。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種繞組端部小、繞組利用率高且性能優越的分段轉子 開關磁阻電機。
一種分段轉子開關磁阻電機，包括徑向定子、定子繞組、分段轉子和不導磁的轉子金屬 套，其中分段轉子上呈扇形的分段的轉子齒塊嵌入在不導磁的轉子金屬套中，定子繞組纏
繞在徑向定子上相鄰定子齒間的軛上，且相鄰的定子繞組的繞線相反，形成N極-S極-S極-N 極…N極-S極-S極-N極的極性分布。
本發明的分段轉子開關磁阻電機，把定子各繞組直接繞在定子齒間的軛上，使得各繞組 端部無交疊，繞組端部很小，提高了繞組的利用率，改善了電機性能，并且使電機整體結構 簡單，在各種驅動系統中都有廣闊的應用前景，將其應用于航空航天和艦艇等領域則更具有 重要意義。
圖1是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機的截面示意圖，圖中標號名稱1、
徑向定子，2、定子繞組，3、轉子齒塊，4、不導磁的轉子金屬套。
圖2是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布圖。 圖3是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽軸
線對齊時的磁場力線分布圖。
圖4是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機任意位置時磁場力線分布圖。2009 分段轉子開關磁阻電機的截面示意圖，圖中標號名稱1、
徑向定子，2、定子繞組，3、轉子齒塊，4、不導磁的轉子金屬套。
圖6是本發明的四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布圖。 圖7是本發明的四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽軸
線對齊時的磁場力線分布圖。
圖8是本發明的四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機任意位置時磁場力線分布圖。 圖9是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機的截面示意圖，圖中標號名稱1、
徑向定了， 2、定了繞組，3、轉子齒塊，4、不導磁的轉子金屬套。
圖IO是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布圖。 圖11是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽
軸線對齊時的磁場力線分布圖。
圖12是本發明的二相12/8結構分段轉了開關磁阻電機任意位置時磁場力線分布圖。
具體實施例方式
本發明的分段轉子開關磁阻電機可為三相6/4結構，四相8/6結構或三相12/8結構等， 其工作原理相同。
如圖1所示，本發明的三相6/4結構的轉子分段開關磁阻電機，包括徑向定子l、定子 繞組2和分段轉子和不導磁的轉子金屬套4，徑向定子l由硅鋼片疊壓而成，為6齒結構，4 個呈扇形的轉子齒塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉子齒塊3嵌入在不導磁的轉子金屬套4中， 6個定子繞組2纏繞在徑向定子1上相鄰兩個定了齒間的軛上，且相鄰的定子繞組2的繞線 相反，形成N極-S極-S極-N極…N極-S極-S極-N極的極性分布，繞組al、 a2，繞組bl、 b2和繞組cl、 c2分別串聯或并聯連接為一相，共三相繞組，各相繞組通過外電路連接并在 各相繞組的自感上升期通以電流，磁通經過相鄰兩個定子齒和其間的定子軛，穿過定、轉子 間氣隙，進入轉子組件，形成閉合回路，對電機轉子產生吸力，拖動電機轉子運轉，驅動負
當相鄰兩定子齒間槽口與相鄰兩轉子齒塊3間不導磁的轉子金屬4套對齊時，相鄰兩定 子齒間相應的定子繞組2電感為最小，此時定義為轉子零度角位置，如圖2所示是本發明的 三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布；當轉子齒塊3軸線與相 鄰的兩個定子齒間槽軸線對齊時，相鄰兩定子齒間相應的定子繞組2電感最大，如圖3所示 是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽軸線對齊時 的磁場力線分布。如圖4所示是本發明的三相6/4結構分段轉子開關磁阻電機任意位置時磁 場力線分布。
如圖5所示，本發明的四相8/6結構的轉子分段開關磁阻電機，包括徑向定子l、定子 繞組2和分段轉子和不導磁的轉子金屬套4，徑向定子l由硅鋼片疊壓而成，為8齒結構，6 個呈扇形的轉子齒塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉子齒塊3嵌入在不導磁的轉子金屬套4中， 8個定了繞組2纏繞在徑向定子1上相鄰兩個定子齒間的軛上，且相鄰的定子繞組2的繞線 相反，形成N極-S極-S極-N極…N極-S極-S極-N極的極性分布，繞組al、 a2，繞組bl、 b2，繞組cl、 c2和繞組dl、 d2分別串聯或并聯連接為一相，共四相繞組，各相繞組通過外 電路連接并在各相繞組的自感上升期通以電流，磁通經過相鄰兩個定子齒和其間的定子軛， 穿過定、轉子間氣隙，進入轉子組件，形成閉合回路，對屯機轉子產生吸力，拖動電機轉子 運轉，驅動負載運行。
3相鄰兩定子齒間槽口與相鄰兩轉子齒塊3間不導磁的轉子金屬4套對齊時，相鄰兩定 子齒間相應的定子繞組2電感為最小，此時定義為轉子零度角位置，如圖6所示是本發明的 四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布；當轉子齒塊3軸線與相 鄰的兩個定子齒間槽軸線對齊時，相鄰兩定子齒間相應的定子繞組2電感最大，如圖7所示是本發明的FI相8/6結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽軸線對齊時 的磁場力線分布。如圖8所示是本發明的四相8/6結構分段轉子開關磁阻電機任意位置時磁 場力線分布。
如圖9所示，本發明的三相12/8結構的分段轉子開關磁阻電機，包括徑向定子l、定子 繞組2、分段轉子和不導磁的轉子金屬套4，徑向定子l由硅鋼片疊壓而成，為12齒結構，8 個呈扇形的轉子齒塊3也均用硅鋼片疊壓而成，轉子齒塊3嵌入在不導磁的轉子金屬套4中， 12個定子繞組2纏繞在徑向定子1上相鄰兩個定子齒間的軛上，且相鄰的定子繞組2的繞線 相反，形成N極-S極-S極-N極…N極-S極-S極-N極的極性分布，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分別串聯或并聯或兩串兩并連接為一 相，共三相繞組，各相繞組通過外電路連接并在各相繞組的自感上升期通以電流，磁通經過 相鄰兩個定子齒和其間的定子軛，穿過定、轉子間氣隙，進入轉子組件，形成閉合回路，對 電機轉子產生吸力，拖動電機轉子運轉，驅動負載運行。
當相鄰兩定子齒間槽口與相鄰兩轉子齒塊3間不導磁的轉子金屬套4對齊時，相鄰兩定 子齒間相應的定子繞組2電感為最小，此時定義為轉子零度角位置，如圖IO所示是本發明的 三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機轉子零度角位置磁場力線分布；當轉子齒塊3軸線與相 鄰的兩個定子齒間槽軸線對齊時，相鄰兩定子齒間相應的定子繞組2電感為最大，如圖ll所 示是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機轉子齒塊軸線與相鄰定子齒間槽軸線對 齊時的磁場力線分布。如圖12所示是本發明的三相12/8結構分段轉子開關磁阻電機任意位 置時磁場力線分布。
權利要求
1、一種分段轉子開關磁阻電機，包括徑向定子(1)、定子繞組(2)、分段轉子和不導磁的轉子金屬套(4)，其特征在于分段轉子上呈扇形的分段的轉子齒塊(3)嵌入在不導磁的轉子金屬套(4)中，定子繞組(2)纏繞在徑向定子(1)上相鄰定子齒間的軛上，且相鄰的定子繞組(2)的繞線相反，形成N極-S極-S極-N極…N極-S極-S極-N極的極性分布。
全文摘要
本發明公開了一種分段轉子開關磁阻電機，屬于開關磁阻電機領域。其可為三相6/4結構、四相8/6結構或三相12/8結構等，包括徑向定子、定子繞組、分段轉子和不導磁的轉子金屬套，呈扇形的分段的轉子齒塊嵌入在不導磁的轉子金屬套中，定子繞組纏繞在徑向定子上相鄰定子齒間的軛上，且相鄰的定子繞組的繞線相反，形成N極-S極-S極-N極…N極-S極-S極-N極的極性分布。本分段轉子開關磁阻電機由于定子繞組直接纏繞在定子齒間的軛上，使得繞組端部小且無交疊，繞組利用率高，結構簡單。
文檔編號H02K19/02GK101505083SQ200910025738
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者劉澤遠, 彭晶晶, 王曉琳, 鄧智泉, 陳小元 申請人:南京航空航天大學