[发明专利]一种开关磁阻电机的转子结构

说明书

技术领域：

本发明涉及开关磁阻电机，特别涉及一种开关磁阻电机转子结构。

技术背景

开关磁阻电机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围10W至5MW的各种高低速驱动调速系统，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用。

一般的开关磁阻电机结构如图1所示，电机壳1内部设置定子2、转子3、电机轴4，定子2和转子3由硅钢片叠压而成。转子3无绕组无永磁体，定子2在转子3的外围，绕组5集中缠绕在定子2上，径向相对极的绕组串联，构成一组。现在常用的定子2与转子3为平行极结构，如图2所示。以四相8/6极开关磁阻电机为例，其常用结构原理如图3所示，当A相绕组电流控制开关S₁，S₂闭合时，A相励磁，所产生的磁场力图使转子3旋转到转子极轴线aa’与定子极轴线AA’的重合位置，从而产生磁阻性质的电磁转矩。顺序给A-B-C-D相绕组通电，则转子3便按照逆时针方向连续转动；如果给B-A-C-D相绕组通电，则转子3会沿顺时针方向转动。由于开关磁阻电机的双凸极结构和采用开关性的供电电源，在电机运行过程中存在较大的转矩波动，噪声和振动是开关磁阻电机存在的最主要缺点。尤其在电机高速运行时，电机噪声大，风阻力大。文献报道[孙剑波，詹琼华，“开关磁阻电机降噪的新结构探索”，微电机，2005年，第38卷，第3期]了一种新的电机结构，在转子铁心背风面(假设转子逆时针旋转)边缘处开槽，如图4所示。该新结构虽然会在减小径向力的同时牺牲一部分转矩，但可以在径向力和转矩这两个性能指标之间权衡，通过对电机转子结构参数X₁，X₂的优化，设计出的电机的径向力在一定程度上减小的同时，转矩下降不多。该文献提出的优化方案，可以有效减小振动，但其使用局限性较大，只适用于单一方向运行的开关磁阻电机，若电机运行方向改变，转子槽的降低径向力作用减弱，并且转子槽的存在增加风阻力，电机损耗增加，系统效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关磁阻电机转子结构，可以克服已有技术的缺陷。本发明易于加工可以有效降低因为电机运转过程中转矩突变导致的转矩大幅波动，减小相应在电机径向磁吸力的快速交变导致的电机壳体结构的压缩、扩张振动，并适用于开关磁阻电机应用的所有场合。

本发明提供的一种开关磁阻电机转子结构是转子无绕组无永磁体，由硅钢片叠压而成，转子极型为降振减噪的多气隙凸极结构，转子末端凸极为多气隙阶梯型。

所述的多气隙阶梯型是左右阶梯对称。

所述的多气隙阶梯型左右边缘的宽度各占转子极宽的1/6。

所述的多气隙阶梯型转子末端凸出的高度为转子极总体高度的1/6。

所述的多气隙阶梯型为两层阶梯，每层阶梯的高度和宽度相等。

所述的转子由硅钢片叠压而成。

所述的多气隙阶梯型转子结构适用于四相8/6极、三相6/4极、三相6/2极、三相6/8极开关磁阻电机。

本发明提供的多气隙阶梯型转子结构是在开关磁阻电机转子凸极末端位置处设计为“缓冲气隙”结构，具有此种转子结构的开关磁阻电机在转子的边沿运行到和定子极沿重合时，可以缓解由转矩突变带来的转矩大幅波动，使转子运转保持平稳，减小由于转矩波动产生的振动，减少了转矩波动通过转子轴和端盖发射的噪声。同时也减小了转子沿和定子沿运行重合时径向磁吸力突变引起的定子外壳剧烈压缩、扩张振动，达到了电机降振减噪的效果。与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案，可以实现电机运行时的转矩平稳。并且，由于在开关磁阻电机换相后，电机转子仍然处在有效转矩区时，多气隙阶梯型转子可以减小换相后由于电机绕组续流而产生的输出负转矩，保持了电机一定输出转矩能力。

附图说明：

图1是常用开关磁阻电机装置图。

图2是开关磁阻电机的定子、转子的平行极结构。

图3是开关磁阻电机的运行原理图。

图4是已有技术的开关磁阻电机转子结构。

图5是本发明实施例四相8/6极开关磁阻电机的转子结构。

图6是本发明实施例的电机输出转矩波形图与常用电机输出转矩波形图对比。

图7是采用本发明的三相6/2极开关磁阻电机转子结构。

图8是采用本发明的三相6/4极开关磁阻电机的转子结构。

图9是采用本发明的三相6/8极开关磁阻电机转子结构。

具体实施方式

本发明结合附图具体说明如下：