CN100561829C - 磁通反向式电机 - Google Patents

Abstract

一种磁通反向式电机，其核心包括有设置在电机基座内的电磁部分：即，位于中心的转子轴；套在转子轴上的凸极转子铁心；位于凸极转子铁心外周且固定在电机基座上的凸极定子铁心和绕制在定子凸极上的定子集中绕组；设置在各相定子凸极极靴的表面上充磁方向相反的钕铁硼永磁体；凸极转子铁心是由轴线方向的前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心构成，形成在凸极转子铁心上的转子凸极均为一大齿一小齿均匀间隔设置，前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心的衔接为大齿与小齿对应衔接。本发明由于将凸极转子铁心采用上述的结构，使转子铁心大齿和小齿与凸极定子极靴上的永磁体间分别产生的齿槽转矩由于相位不同而基本上相互抵消，达到大幅度削弱磁通反向式电机齿槽转矩的目的。

Description

磁通反向式电机

技术领域

本发明涉及一种电机。特别是涉及一种能够大幅度削弱磁通反向式电机的齿槽转矩的磁通反向式电机。

背景技术

磁通反向式电机是一种新型无刷双凸极永磁电机。磁通反向式电机定子与开关磁阻电机定子相似，每个定子凸极上绕制各相定子集中绕组，不同的是磁通反向式电机在每个定子凸极极靴的表面粘贴固定有两块充磁方向相反的钕铁硼稀土永磁体，两块钕铁硼永磁体的交界处就是定子凸极的轴线位置；磁通反向式电机的转子与开关磁阻电机的转子结构基本相同。随着磁通反向式电机转子的旋转，每相定子集中绕组所交链的永磁磁链会改变极性并且幅值接近线性变化，定子绕组内感应电动势为接近平顶的梯形波，磁通反向式电机可以实现四象限运行。它具有开关磁阻电机和永磁无刷直流电机的双重优点：结构简单，适于高速旋转，控制灵活；单位体积出力大，铁磁材料利用率高，成本低；自感和互感小，因而有一个小的电气时间常数和高的容错能力，具有很好的应用前景。但是，现阶段对磁通反向式电机的研究还不全面，不论是其结构还是性能都还存在一些不足，尤其是电机的齿槽转矩等许多问题制约着磁通反向式电机的进一步发展。目前，虽然科技工作者对齿槽转矩的削弱方法已做了一些研究，并能较好的削弱齿槽转矩，但是许多方法仍然存在一定的缺陷，在生产中很难得到实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够大幅度削弱磁通反向式电机的齿槽转矩的磁通反向式电机。

本发明所采用的技术方案是：一种磁通反向式电机，其核心包括有设置在电机基座内的电磁部分：即，位于中心的转子轴；套在转子轴上并随其旋转的凸极转子铁心；位于凸极转子铁心外周的固定在电机基座上的凸极定子铁心和绕制在定子凸极上的定子集中绕组；设置在各相定子凸极极靴的表面上且充磁方向相反的钕铁硼永磁体；所述的凸极转子铁心是由在轴线方向的前段凸极转子铁心和与其衔接的后段凸极转子铁心构成，形成在前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心上的转子凸极均为一大齿一小齿均匀间隔设置，前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心的衔接为大齿/小齿与小齿/大齿对应衔接。

所述的前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心上均开有8个凸极，其中，4个是极弧宽度一样的大齿，4个是极弧宽度一样的小齿。

所述的前段凸极转子铁心和后段凸极转子铁心长度相等，直径相等。

本发明的磁通反向式电机，由于将凸极转子冲片的8个转子凸极的极弧宽度设计的不一致，8个转子凸极设计成4个极弧宽度一样的大齿和4个极弧宽度一样的小齿，而大齿与小齿间隔均匀布置，凸极转子在轴线方向分为前后两段且相互错开一个凸极转子极距的衔接起来，使前后两段凸极转子铁心大齿和小齿与凸极定子极靴上的永磁体间分别产生的齿槽转矩由于相位不同而基本上相互抵消，达到大幅度削弱磁通反向式电机齿槽转矩的目的，以解决磁通反向式电机齿槽转矩较大的难题。

附图说明

图1是本发明的磁通反向式电机剖面结构示意图；

图2是本发明的磁通反向式电机转子冲片结构示意图；

图3是本发明的磁通反向式电机转子的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是图3的左视图。

其中：

1：凸极定子铁心                2：定子集中绕组

3：第一钕铁硼永磁体            4：第二钕铁硼永磁体

5：转子轴                      6：前段凸极转子铁心

7：后段凸极转子铁心            8：定子凸极极靴

9：小齿                        10：大齿

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的磁通反向式电机做出详细说明。

本发明的磁通反向式电机，包括有构成电机的基座、电机基座的前端盖和后端盖、位于前端盖和后端盖内的轴承、接线盒、冷却风扇等。其核心的电磁部分如图1所示，在电机基座内设置有：位于中心的被支撑在前端盖和后端盖内的轴承上的转子轴5；套在转子轴5上且与转子轴5紧固配合并随其旋转的凸极转子铁心；位于凸极转子铁心外周的固定在电机基座上的凸极定子铁心1和绕制在定子凸极上的定子集中绕组2；所述的凸极定子铁心1由硅钢片冲剪叠压而成，其上均匀的开有6个凸极，圆周上相对的两个凸极属于同一相，6个凸极分别属于A、B、C三相，同一相的两个凸极上的定子集中绕组2串联连接，通电时各相串联的定子集中绕组产生的磁动势方向一致；还有在各相定子凸极极靴8的表面上用化学粘接剂粘贴有充磁方向相反的第一钕铁硼永磁体3和第二钕铁硼永磁体4，第一钕铁硼永磁体3与第二钕铁硼永磁体4形状尺寸一样，永磁体平行充磁，永磁体充磁方向近似认为是径向。

第一钕铁硼永磁体3充磁后的方向是由定子凸极指向转子，而第二钕铁硼永磁体4充磁后的方向是由转子指向定子凸极。相邻的两定子凸极极靴两侧相邻的两块永磁体充磁方向相同，即当某一定子凸极极靴上左侧的永磁体为第一钕铁硼永磁体3时，则相邻的左边的另一相定子凸极极靴上右侧的永磁体也为第一钕铁硼永磁体3；反之当某一定子凸极极靴上右侧的永磁体为第二钕铁硼永磁体4，则相邻的右边的另一相定子凸极极靴上右侧的永磁体也为第二钕铁硼永磁体4。各个定子凸极极靴上第一钕铁硼永磁体3与第二钕铁硼永磁体4的充磁后的极性已在图中用N、S符号标明。

如图2、图3、图4、图5所示，本发明的凸极转子铁心也是由硅钢片冲剪叠压而成，在轴线方向分为前段凸极转子铁心6和与其衔接的后段凸极转子铁心7。所述的前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7长度相等，直径相等。前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7要紧紧地压靠在一起构成一个完整的电机转子。为了防止前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7两侧的硅钢片散涨开，可以采用氩弧焊接工艺将转子齿根焊接在一起，或者在铁心两侧加装止压环。前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7上均开有8个凸极，在前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7上的转子凸极均为一大齿10一小齿9间隔均匀设置，8个凸极中，4个是极弧宽度一样的大齿10，4个是极弧宽度一样的小齿9。前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7的衔接为大齿/小齿与小齿/大齿对应衔接。即前段凸极转子铁心6和后段凸极转子铁心7相互错开一个凸极转子极距，相当于前后两段凸极转子铁心凸极转子齿分别是一大齿10与一小齿9对应衔接，或说是一小齿9与一大齿10对应衔接。大齿10与小齿9的极弧宽度在某一特定尺寸范围内配合时，前后两段凸极转子铁心大齿10和小齿9与凸极定子极靴上的永磁体间分别产生的齿槽转矩由于相位不同而基本上相互抵消。

本发明大齿10与小齿9的极弧角度的典型值分别为24°和12°机械角，前后两段凸极转子铁心大齿10和小齿9与凸极定子极靴上的永磁体间分别产生的齿槽转矩由于相位不同而基本上相互抵消，达到了大幅度削弱磁通反向式电机的齿槽转矩的目的。

由于磁通反向式电机一个定子凸极极靴下有两块径向充磁方向相反的永磁体，转子旋转时，每相定子集中绕组所交链的永磁磁链改变极性并且其幅值接近线性变化，每当转子转过一个转子极距时，各相定子集中绕组所交链的磁通正负变化一个周期，定子绕组内感应电动势为接近平顶的梯形波，可以按照无刷直流电机的控制方式给相应的绕组通电，电机实现四象限运行。根据电机学中的电机可逆运行原理，磁通反向式电机既可以作为电动机，也可以作为发电机运行。

Claims (3)

1.一种磁通反向式电机，包括有设置在电机基座内的电磁部分：即，位于中心的转子轴(5)；套在转子轴(5)上并随其旋转的凸极转子铁心；位于凸极转子铁心外周的固定在电机基座上的凸极定子铁心(1)和绕制在定子凸极上的定子集中绕组(2)；设置在各相定子凸极极靴(8)的表面上且充磁方向相反的第一钕铁硼永磁体(3)和第二钕铁硼永磁体(4)；其特征在于，所述的凸极转子铁心是由在轴线方向的前段凸极转子铁心(6)和与其衔接的后段凸极转子铁心(7)构成，形成在前段凸极转子铁心(6)和后段凸极转子铁心(7)上的转子凸极均为一大齿(10)一小齿(9)均匀间隔设置，前段凸极转子铁心(6)和后段凸极转子铁心(7)的衔接为大齿/小齿与小齿/大齿对应衔接。

2.根据权利要求1所述的磁通反向式电机，其特征在于，所述的前段凸极转子铁心(6)和后段凸极转子铁心(7)上均开有8个凸极，其中，4个是极弧宽度一样的大齿(10)，4个是极弧宽度一样的小齿(9)，且均匀间隔设置。

3.根据权利要求1所述的磁通反向式电机，其特征在于，所述的前段凸极转子铁心(6)和后段凸极转子铁心(7)长度相等，直径相等。

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