一种定转子分块式开关磁阻电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种定转子分块式开关磁阻电机。
【背景技术】
[0002]开关磁阻电机遵循磁通总是要沿着磁导最大的路径闭合的原理，由磁拉力作用产生具有磁阻性质的电磁转矩。开关磁阻电机结构简单，坚固。定子线圈嵌装容易，端部牢固，热耗大部分在定子，易于冷却；转子无永磁体，可有较高的最大容许温升，转子上没有绕组，成本低，电动机可高速旋转而不会导致变形，转子的转动惯量小，易于加、减速度；开关磁阻电机转矩方向与相电流方向无关，只要控制主开关器件的导通关断角度，就可以改变电机的工作状态；绕组电流可通过续流二极管续流，并回馈电能给电源，具有再生作用；开关磁阻电机在宽广的转速和功率范围内均具有高输出和高效率，非常适合高速运行以及在恶劣的环境中。
[0003]常规开关磁阻电机定子绕组有整距绕组或集中绕组，转子采用齿极结构。此种结构的电机内部磁通回路长，各绕组的磁通回路的路径相互重叠，导致定子或转子某一处断裂时对电机磁路影响大，容错能力差；高速时，由于转子齿极结构，导致转子的风阻大，电机损耗增加。对于美国专利:u.S.Pat.N0.5，111,096.其转子采用分块式结构，减少了风阻，但定子采用整距绕组，端部铜耗增大，不同绕组产生的磁通在电机中有重合的路径，导致电机容错能力差。对于中国专利CN 101710775 A。其采用了定转子分块是结构，但定子采用了永磁体，增加了点击成本，其结构至少为三相电机，不能做成两相电机，控制器成本不能减少，定子绕组采用整距绕组，端部用铜量大。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了解决上述问题，提出了一种定转子分块式开关磁阻电机，本装置可以实现各绕组产生的磁通路径相互独立，各定子分块结构相互独立，并且可实现定子可拆卸功能，是电机维护组装方便简洁，同时能够比传统开关磁阻电机铁磁材料更加节省，电机损耗更少，电机绕组磁路更短，高速时转子风(油)阻更小，效率更高，可靠性更高，容错能力更强。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种定转子分块式开关磁阻电机，包括转子部分和定子部分，转子部分包括叠压铁芯、非导磁材料框架和转轴，其中，叠压铁芯采用非对称结构，嵌装在非导磁材料框架中；转轴、非导磁材料框架和叠压铁芯结合形成“圆柱形”非凸极结构，定子部分包括若干个独立可拆卸的分块式结构，每个分块式结构的结构相同，均包括一个E型定子铁芯，E型定子铁芯由E型导磁材料叠压而成，E型定子铁芯的中间磁齿上缠绕有励磁绕组，分块式结构之间设有定子隔磁材料进行隔离。
[0007]所述定子隔磁材料为非导磁材料，与电机定子连接。
[0008]所述分块式结构的个数为N，且N为电机相数M的偶数倍。
[0009]所述叠压铁芯的个数为偶数。
[0010]所述E型定子铁芯包括中间的主磁齿，主磁齿两边各一个副磁齿以及连接各个磁齿的E型定子轭部。
[0011]所述叠压铁芯嵌装在转子非导磁材料框架内，非导磁材料框架使叠压铁芯固定在转子中，同时保证分块的叠压铁芯相互隔离独立。
[0012]所述叠压铁芯的外侧采用阶梯气隙结构，为保证转子外径为圆形，非导磁材料框架填充了转子铁芯的阶梯气隙。
[0013]所述励磁绕组通电时，产生磁场，磁场的路径由E型定子铁芯主磁齿-气隙-转子铁芯-气隙-E型定子铁芯副磁齿-该E型定子铁芯轭部-E型定子铁芯主磁齿形成闭合回路。
[0014]所述主磁齿的宽度等于两个副磁齿宽度的和，两个副磁齿不等宽。
[0015]所述主磁齿的宽度等于两个副磁齿宽度的和，两个副磁齿等宽。
[0016]所述叠压铁芯中间设有T型凸起，非导磁材料框架设有与其相对应的T型凹槽。
[0017]本实用新型的有益效果为:
[0018](I)电机定子采用分块式的E型结构，转子采用分块式的结构，节约导磁材料的用量，减少电机材料成本，同时定转子中采用了非导磁材料，可以减少电机的整体密度，在相同体积下，电机更加轻；
[0019](2)定子是分块式结构，各绕组绕线简单方便；
[0020](3)本电机采用集中绕组，定子绕组在端部无交叠，端部用铜量较少，可靠性能更尚;
[0021](4)转子采用分块式铁芯叠压到非导磁材料中，形成“圆柱形”非凸极转子结构，从而极大的减少了高速运行下的风(油)损耗，同时可采用密度较小的非导磁材料来减少转子的转动惯量，从而电机具有很好的高速运行性能；
[0022](5)每个绕组的导磁回路的路径都是独立的，没有交叠，减少电机内部故障对电机性能的影响，提高电机可靠性、容错能力；
[0023](6)每个定子分块结构对应一个线圈绕组，各线圈绕组产生磁通回路在电机中所走路径相互独立，实现电机定子可拆卸，组装方便。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的整体结构图；
[0025]图2是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的端部视图结构示意图；
[0026]图3是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的定子铁芯排列结构原理示意图；
[0027]图4是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的定子铁芯叠片结构示意图；
[0028]图5是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的转子端部视图；
[0029]图6是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的转子铁芯叠片平面示意图；
[0030]图7是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的嵌装转子铁芯的非导磁材料框架的结构示意图；
[0031]图8是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的一相定子绕组励磁时转子在不同的旋转位置下的磁力线分布示意图；
[0032]图9是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的一相定子绕组励磁时转子在不同的旋转位置下的磁力线分布示意图；
[0033]图10是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的一相定子绕组励磁时转子在不同的旋转位置下的磁力线分布示意图；
[0034]图11是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的一相定子绕组励磁时转子在不同的旋转位置下的磁力线分布示意图；
[0035]图12是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的定转子主要特征结构尺寸标示图；
[0036]图13是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机的静态转矩波形图；
[0037]图14是本实用新型的一种两相4极开关磁阻电机在转速为15000rpm时的输出转矩波形图。
[0038]其中，1、轴承，2、转子铁芯(导磁)，3、转子非导磁结构框架，4、励磁绕组，5、定子E型铁芯(导磁)，6、定子隔磁材料，7、转子阶梯气隙结构，8、固定转子铁芯用转子非导磁框架凹槽，9、固定转子铁芯用转子非导磁框架“T”形凹槽，10、定子内径圆弧，11、转子阶梯形结构的阶梯错高，12、转子铁芯圆弧，13、转子外径圆弧，14、转轴外径，Q、定转子间的气隙，2-1?2-2、转子铁芯；4-1?4-4、线圈绕组，5-1、铁芯主磁齿，5-2?5_3、副磁齿，5-A?5-B、电机相，6-1?6-4、隔磁材料所在位置；8_1?8_4、非导磁材料内部凹槽，9_1?
9-2、非导磁框架“T”形凹槽，11-1?11-5、转子阶梯错高，12-1?12_6、阶梯气隙转子弧，
15-1 ?15-2、凸起。
【具体实施方式】
:
[0039]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0040]定转子分块式开关磁阻电机是一个多相电机，该电机定子极数(电机端部视图的E型铁芯个数)为偶数，最佳相数为2，本实用新型拟以定子4个E型铁芯结构、转子2个分块导磁铁芯结构即4-2结构的两相开关磁阻电机为例进行说明。如图1、2所示即为两相定子E型结构、定转子分块式开关磁阻电机。该电机定子由E型铁芯5，线圈绕组4-1至4-4以及隔磁材料(位于6-1至6-4所指位置)组成；图1、2所示为4极定转子分块式开关磁阻电机结构图。转轴I安装在转子非导磁材料框架3的中心，转子铁芯嵌装在非导磁材料框架内形成圆柱形转子，其圆柱外径13即转子外径小于定子内径10，从而形成气隙Q。励磁绕组4-1、4-2、4-3、4-4分别绕制在相应E型铁芯的主磁齿上，其中励磁绕组4_1、4_3为一相，励磁绕组4-2、4-4为一相形成两相绕组，电机运行时，两相交替