CN201238251Y - 一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 - Google Patents
一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201238251Y CN201238251Y CNU200820108992XU CN200820108992U CN201238251Y CN 201238251 Y CN201238251 Y CN 201238251Y CN U200820108992X U CNU200820108992X U CN U200820108992XU CN 200820108992 U CN200820108992 U CN 200820108992U CN 201238251 Y CN201238251 Y CN 201238251Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- excitation
- salient poles
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 29
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 19
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008111 motor development Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，属于电动机领域。本实用新型的转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，包括定子铁芯、转子铁芯和功率电路，在转子凸极之间形成转子沟槽；每个定子凸极外嵌有线圈，转子凸极的宽度和与之相邻的所述转子沟槽的宽度相等，所述转子凸极和所述转子沟槽各占1/2转子极距。此外，每个所述转子凸极的边缘分为上升段、水平段和下降段；上升段、水平段和下降段的宽度各为1/6极距。通过改进转子凸极的齿形、减少定子凸极嵌有线圈的匝数等措施，可以降低电动机输出转矩的脉动，使电动机的工作更加稳定灵活。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电动机，特别是涉及一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机。
背景技术
近年来，开关磁阻电动机技术在国内外得到越来越广泛的应用。上世纪末国内外文献上介绍了一种如图1所示的永磁式3相开关磁阻电动机，为了使永磁式3相开关磁阻电动机更加实用，本申请人又在此基础上开发了新的结构，并进而发展了两种他激3相开关磁阻电动机。
在现有的他激3相开关磁阻电动机中，有一种是用全距线圈来产生3相凸极共用的励磁磁通的，图2所示为定子凸极/转子凸极为12/8的全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机结构示意图，其定子凸极/转子凸极齿形和分布线圈的嵌装方法及连接与一般开关磁阻电动机相同。
这种励磁式3相开关磁阻电动机的特点：是定子12个凸极中，以相邻的三个凸极为一组3相，把各组间的沟槽加深，在嵌置凸极线圈前先嵌上4个励磁用的全距线圈；4个励磁线圈的规格一样，连成全距励磁绕组；在励磁绕组中通有直流电流时4个励磁线圈流过的电流相等，而各组凸极的磁性在圆周上呈N、S间隔排列。
在励磁式3相开关磁阻电动机中，相绕组上通过的驱动电流正负交变，电动机输出的转矩靠磁场反应转矩。在励磁电流的方向和电动机的转向确定后，只要相电流的相位正确，就可在定子凸极磁导的上升段和下降段都得到电动转矩，材料的利用率很高。
为了获得良好的性能，励磁式3相开关磁阻电动机必须工作在“两相激励”状态，对于他激3相开关磁阻电动机来说，应在励磁绕组的直流电源上并联足够大的滤波电容，或者先要嵌上自身短路的全距阻尼线圈。
励磁式3相开关磁阻电动机有一系列特点和优点，它的输出转矩的脉动比一般开关磁阻电机小。比起3相交流同步电机来，它的优点是转子简单牢靠，转动惯量小，但转矩脉动还是要大一些，因此，如果能采取一些措施，使它成为转矩低脉动的电动机，显然有很大的价值。
实用新型内容
为了使电动机的结构更加合理，降低电动机输出转矩的脉动，本实用新型提供了一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机。所述技术方案如下：
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，包括定子铁芯、转子铁芯和功率电路，所述定子铁芯由3N个定子凸极构成；所述转子铁芯由4M个转子凸极构成；其中N为大于1的整数；M为大于或等于1的整数；所述每个定子凸极外嵌装有线圈，所述定子凸极3相为一组；所述转子凸极之间形成转子沟槽，其特征在于，所述转子凸极的宽度和与之相邻的所述转子沟槽的宽度相等，所述转子凸极的宽度和所述转子沟槽的宽度均为1/2转子极距。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，每个所述转子凸极的边缘分为上升段、水平段和下降段；所述上升段、水平段和下降段的宽度均为1/6转子极距。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述每组3相定子凸极中，其中间的1相定子凸极外嵌装有的线圈匝数与相邻两相定子凸极外嵌装有的线圈匝数不同。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述每组3相定子凸极中，其中间的1相定子凸极外嵌装的线圈匝数比旁边两相定子凸极外嵌装的线圈匝数多。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，所述定子铁芯还包括N个同一极性的励磁凸极，所述N与所述M相等；所述定子铁芯的励磁凸极由永磁性材料或导磁材料制成；当所述励磁凸极由导磁材料制成时，在所述励磁凸极外嵌装有励磁线圈。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述定子铁芯上共有2M组3相定子凸极，所述N与所述2M相等；每个定子凸极间有定子沟槽；每组3相定子凸极间形成定子凸极组间沟槽；所述定子凸极组间沟槽比所述定子沟槽深；在所述每组3相定子凸极外还嵌装有励磁线圈，构成全距励磁绕组。
本实用新型提供的技术方案的有益效果是：通过改进转子凸极的齿形、减少定子凸极嵌有线圈的匝数等措施，降低了电动机输出转矩的脉动，输出转矩的脉动降低以后，有利于励磁式3相开关磁阻电动机开发和应用。
附图说明
图1是现有的永磁式3相开关磁阻电动机的结构示意图；
图2是现有的一种用全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机的结构示意图；
图3a)是现有的励磁式3相开关磁阻电动机转子凸极的齿形展开图；
b)是本实用新型提供的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机转子凸极的齿形展开图；
图4是本实用新型实施例提供的永磁式的转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的用全距绕组励磁的转矩低脉动的3相开关磁阻电动机结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机是在现有的励磁式3相开关磁阻电动机的基础上改进形成的，其结构主要包括定子铁芯、转子铁芯和功率电路，其定子铁芯由3N个定子凸极构成；所述转子铁芯由4M个转子凸极构成，其中N为大于1的整数，M为大于或等于1的整数；N与M可以取同一数值，也可以取不同的数值。在电动机定子及转子的外围连接有激励电路，对电动机进行驱动。
本实用新型的转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其励磁方式可以是永磁式也可以是他激式，相应的，在定子结构上则可设励磁凸极或不设励磁凸极。
本实用新型可以在现有的一种3相开关磁阻电动机基础上进行改进而实现。现有的3相开关磁阻电动机的磁路结构为：定子铁芯由3N个定子凸极构成；转子铁芯由4M个转子凸极构成；此外定子铁芯还包括N个同一极性的励磁凸极，其中N与M相等；定子铁芯的励磁凸极由永磁性材料或导磁材料制成。当励磁凸极由导磁材料制成时，在励磁凸极外嵌有励磁线圈，产生恒定的磁通。
图1所示为现有的一种永磁式3相开关磁阻电动机的磁路结构，定子凸极/转子普通凸极为6/8，它是由12/8极的一般3相开关磁阻电动机变来的，把左右两组三相凸极去掉，改为中心线不变的2个永磁凸极，永磁凸极的极弧角等于或稍大于转子凸极的极距。
本实用新型也可以在现有的一种用全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机基础上进行改进而实现。这种电动机定子铁芯由3N个定子凸极构成；转子铁芯由4M个转子凸极构成，的定子铁芯上形成2M组3相定子凸极，其中N与2M相等；每个定子凸极间有定子沟槽；每组3相定子凸极间形成定子凸极组间沟槽；定子凸极组间沟槽比定子沟槽更加深一些；在每组3相定子凸极外还嵌装励磁线圈，构成全距励磁绕组；当全距励磁绕组通有直流电流时，各组定子凸极的磁性在所述定子铁芯上呈N极、S极间隔排列。
图2所示为现有的一种用全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机的磁路结构，其定子凸极/转子凸极为12/8，定子凸极每3相为一组，形成共4组3相定子凸极；每个定子凸极间有定子沟槽；同时，每组3相定子凸极间形成定子凸极组间沟槽；定子凸极组间沟槽比定子沟槽更加深一些；在每组3相定子凸极外还嵌装励磁线圈，构成全距励磁绕组；当全距励磁绕组通有直流电流时，各组定子凸极的磁性在所述定子铁芯上呈N极、S极间隔排列。
永磁材料的磁阻很大，当凸极上线圈通电时，磁通须经过别的相凸极才能构成回路，电动机处于“两相激励”状态，从而减少了残存的磁阻变化转矩。
如果把图1中的永磁凸极改为普通硅钢片凸极，然后嵌上励磁线圈并通以励磁电流，就成为一种他激3相开关磁阻电动机。图2是现有的一种用全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机。
不论永磁式或者他激式，如果定子设有励磁凸极，则励磁凸极的极弧角应等于或略大于转子凸极的极距，在转子转角改变时，保证励磁凸极上总的磁通不变，而分配到某一相凸极中的磁通则在更变，该磁通被串加在定子磁路中。
励磁式3相开关磁阻电动机应当工作在“双相激励”状态，为此，永磁式3相开关磁阻电动机需要依靠永磁材料的高磁阻特性，而对于他激3相开关磁阻电动机说来，则要在励磁绕组的直流电源上并联足够大的滤波电容，或者在嵌置励磁线圈前先嵌上自身短路的阻尼线圈。
在励磁式开关磁阻电动机中，输出转矩靠磁场反应转矩，在转角以周期为转子凸极极距变化时，相绕组中通有正负交变的驱动电流，在定子凸极磁导的上升段和下降段都有电动转矩输出。
定子凸极中的主要磁通为励磁磁通，凸极线圈的匝数相当小，在线圈中通以相电流时，只产生少量的磁通变化，这样一来，线圈自感和线圈间互感所产生的磁阻变化转矩就比较小。
现有的励磁式3相开关磁阻电动机的转子凸极的极弧角接近于定子凸极，定子凸极磁导最大值所处的转角范围很小，磁导的上升段一结束，马上就开始下降段。当3相通以正负交变的相电流时，相当于两台一般开关磁阻电动机在同步工作。
本实用新型的转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机的相邻的两个转子凸极之间形成转子沟槽，转子凸极的宽度和与之相邻的转子沟槽的宽度基本相等，即转子凸极和转子沟槽各占1/2转子极距。此外，本使用新型对转子凸极的齿形进行了改变，将转子凸极的边缘由平滑的弧线变为上升段、水平段和下降段三段；而上升段、水平段和下降段的宽度各为1/6极距。
本实用新型的转子凸极齿形展开以后，大致如图3b)所示；与之相对照，图3a)中为原有的励磁式3相开关磁阻电动机转子凸极的齿形展开图。
经过上述改进可以将如图1所示现有的永磁式3相开关磁阻电动机，和图2所示现有的一种用全距绕组励磁的3相开关磁阻电动机改造成为图4和图5所示的本实用新型的转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机。
理想化时，定子凸极磁导为磁导为最大值和最小值的转角范围都为1/6极距，凸极磁导的上升段和下降段被各占1/6极距，两者正交地错开，线圈中相电流的正负半波也正交错开，结果电动机的运行相当于一台一般的6相开关磁阻电动机。
不仅如此，电动机中的磁阻变化转矩的脉动频率加大2倍，转矩脉动的程度也显著降低。
除了随转角而变的气隙磁导外，实际加定子凸极磁导还受到定子转子铁芯齿高磁阻的限制。为了消除这一影响，使它更接近于线性，本实用新型通过转子凸极齿形的改变补偿掉定转子铁芯齿高磁阻的影响，本实用新型中在磁导的上升段时，气隙渐渐减小；在磁导的下降时，气隙渐渐增加。
此外，本实用新型定子铁芯以相邻的三个凸极为一组3相，在一组3相凸极中，其中间的B相定子凸极外的嵌有线圈匝数与旁边A、C两相定子凸极外嵌有的线圈匝数稍有不同，一般情况下，B相定子凸极外嵌有的线圈数会比同组中相邻的其他两相定子凸极外嵌有的线圈多些。此外，中间B相与两边A、C相的凸极位置不同，一般对转矩的脉动影响不大，需要调整时，可以稍微增减B相凸极上线圈的匝数。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，包括定子铁芯、转子铁芯和功率电路，所述定子铁芯由3N个定子凸极构成；所述转子铁芯由4M个转子凸极构成；其中N为大于1的整数；M为大于或等于1的整数；所述每个定子凸极外嵌装有线圈，所述定子凸极3相为一组；所述转子凸极之间形成转子沟槽，其特征在于，所述转子凸极的宽度和与之相邻的所述转子沟槽的宽度相等，所述转子凸极的宽度和所述转子沟槽的宽度均为1/2转子极距。
2、根据权利要求1所述的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，每个所述转子凸极的边缘分为上升段、水平段和下降段；所述上升段、水平段和下降段的宽度均为1/6转子极距。
3、根据权利要求1或2所述的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述每组3相定子凸极中，其中间的1相定子凸极外嵌装有的线圈匝数与相邻两相定子凸极外嵌装有的线圈匝数不同。
4、根据权利要求3所述的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述每组3相定子凸极中，其中间的1相定子凸极外嵌装的线圈匝数比旁边两相定子凸极外嵌装的线圈匝数多。
5、根据权利要求1或2所述的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，所述定子铁芯还包括N个同一极性的励磁凸极，所述N与所述M相等；所述定子铁芯的励磁凸极由永磁性材料或导磁材料制成；当所述励磁凸极由导磁材料制成时，在所述励磁凸极外嵌装有励磁线圈。
6、根据权利要求1或2所述的一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机，其特征在于，在所述定子铁芯上共有2M组3相定子凸极，所述N与所述2M相等；每个定子凸极间有定子沟槽；每组3相定子凸极间形成定子凸极组间沟槽；所述定子凸极组间沟槽比所述定子沟槽深；在所述每组3相定子凸极外还嵌装有励磁线圈，构成全距励磁绕组。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU200820108992XU CN201238251Y (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU200820108992XU CN201238251Y (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201238251Y true CN201238251Y (zh) | 2009-05-13 |
Family
ID=40650984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU200820108992XU Expired - Fee Related CN201238251Y (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201238251Y (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891577A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-01-23 | 东风汽车有限公司 | 一种开关磁阻电机 |
| CN104319921A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-01-28 | 北京理工大学 | 一种减小转矩波动的开关磁通电机转子 |
| CN107040064A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-08-11 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种可变磁通磁阻电机 |
| CN113659748A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-16 | 深圳华引动力科技有限公司 | 一种交流磁阻电机 |
-
2008
- 2008-07-02 CN CNU200820108992XU patent/CN201238251Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891577A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-01-23 | 东风汽车有限公司 | 一种开关磁阻电机 |
| CN104319921A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-01-28 | 北京理工大学 | 一种减小转矩波动的开关磁通电机转子 |
| CN107040064A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-08-11 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种可变磁通磁阻电机 |
| CN113659748A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-16 | 深圳华引动力科技有限公司 | 一种交流磁阻电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Elimination of even-order harmonics and unipolar leakage flux in consequent-pole PM machines by employing NS-iron–SN-iron rotor | |
| Qi et al. | Effect of pole shaping on torque characteristics of consequent pole PM machines | |
| CN101662172B (zh) | 混合励磁型磁通反向电机 | |
| CN101159391A (zh) | 双通道容错式磁通切换永磁电机及其控制方法 | |
| CN101662198A (zh) | 定子表面贴装式双凸极永磁电机 | |
| CN102035270A (zh) | 轴向励磁的双凸极电机 | |
| CN104767338B (zh) | 一种矩角逼近型永磁电机 | |
| CN102035333A (zh) | 采用分布式绕组的永磁开关磁阻电机 | |
| CN103248148A (zh) | 一种混合励磁型定子表面贴装式双凸极电机 | |
| CN103178672B (zh) | 一种模块化转子的定子表面贴装式双凸极永磁电机 | |
| CN105811702A (zh) | 混合励磁分块转子开关磁通电机及其工作方法 | |
| CN103296798B (zh) | 一种双速绕组定子表面贴装式双凸极永磁电机 | |
| CN102223035B (zh) | 低转矩脉动轴向磁场定子永磁电机 | |
| CN105790456A (zh) | 一种三相混合励磁磁通切换电机结构 | |
| CN104617727B (zh) | 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机 | |
| CN203289210U (zh) | 一种混合励磁型定子表面贴装式双凸极电机 | |
| CN102570648A (zh) | 电励磁磁通反向电机 | |
| CN101651371A (zh) | 带辅助凸极的定子表面贴装式双凸极永磁电机 | |
| CN202085046U (zh) | 平滑转矩输出的轴向磁场永磁无刷电机 | |
| CN103248189A (zh) | 一种双极性定子表面贴装式永磁电机 | |
| CN103825380B (zh) | 一种低齿槽转矩磁通切换永磁电机 | |
| CN109802501A (zh) | 一种定子分裂齿开关磁链电机 | |
| Wu et al. | Design and analysis of new modular stator hybrid excitation synchronous motor | |
| CN201238251Y (zh) | 一种转矩低脉动的励磁式3相开关磁阻电动机 | |
| CN113949244B (zh) | 一种单齿集中绕组少谐波轴向磁通电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090513 Termination date: 20110702 |