[发明专利]偏心滚动转子变磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种偏心的滚动转子变磁阻电机，属于变磁阻电机技术领域。

背景技术

变磁阻电机是一种结构简单、成本低，适用于高速运行，并且其各相独立工作，可靠性高，相比其他普遍电机，更有耐高温、易散热以及适于高速运行的优点；然而，由于其结构特点，也存在诸多缺点，比如扭矩波动、振动与噪声水平比一般电机大、铁损过大等。

传统的变磁阻电机包括一个安装在机座内的定子和一个相对于定子旋转的转子，定子和转子上有按照一定间距间隔开的突出磁极，定子和转子的磁极数以一定的规律相对放置。当转子试图旋转到使磁路磁阻最小化或定子绕组电感最大化的位置时，变磁阻电机产生磁阻力并产生转矩对外做功。

由于双凸极的结构，导致传统电机具有扭矩波动、振动和噪声大的缺陷，除此，由于传统电机的定转子双凸极之间产生的力分为径向力和旋转力，而旋转力远小于径向力，径向力对电机工作并没有贡献，并为电机躁动与噪声的来源，因为传统变磁阻电机的能量密度相对较低，并有大的进一步发展的潜力。

关于已有变磁阻电机定转子磁极间力的分布问题Cai，W；Pillay，P；Reichert，K；在文章《Accurate computation of electromagnetic forces in switched reluctance motors》，Electrical Machines and Systems，2001.ICEMS 2001.Proceedings of the Fifth International Conference，page(s)：1065-1071 vol.2中进行了详细的研究说明，此处，该文作为参考引入。

为了减小已有变磁阻电机输出扭矩波动过大的问题，业界学者及研究人员除了从控制优化视角以获得特殊的激励电流波形达致减少扭矩波动以外，还更多地从优化定转子极结构的视角以减少输出扭矩波动，梯变气隙结构也是其中的优化方向，而Jin Woo Lee，Hong Seok Kim，Byung Kwon，and Byung Taek Kim在文章《New Rotor Shape Design for Minimum Torque Ripple of SRM Using FEM》IEEE TRANSACTION MAGNETICS VOL.40 NO.2，MARCH 2004page(s)：754-758中对转子极侧面开口进行有效的研究，结果表明同样获得了扭矩波动减少4.4％的效果。该文在此处也一致作为参考引入。

开关磁阻电机的设计和控制原理，这里也不予论述，T.J.E.Miller在专著《Switched Reluctance Motors and Their Control》，Magna Physics publishing and Clarendon Press，oxford，1993中对开关磁阻电机进行了论述，该文在此处作为参考引入。

为提高开关磁阻电机的体积能量比，中国发明专利(申请号：200510010551.7)和(申请号：201010102546.X)分别采用混合励磁磁路的方式，其中申请号为201010102546.X的发明专利采用分段定子式混合短磁路形式来减少磁路损耗，但是这两种发明专利都没有考虑对径向力的处理，本质上，和传统开关磁阻电机的工作方式基本一样，都具有径向力和旋转力之比偏大的问题，而过大的径向力造成严重的振动与噪声问题。而中国发明专利(申请号：2006680043128.X)通过优化转子极尖结构以获得梯变气隙以减少传统开关磁阻电机扭矩波动及噪声的影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种偏心的滚动转子变磁阻电机及其转子和曲轴结构，以提高能量密度和效率、减小振动和噪声、提高电机的动态响应能力以及改善电机的使用寿命。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种偏心的滚动转子变磁阻电机，包括有机座、定子部分、转子部分和励磁绕组以及曲轴，其中所述定子部分包括多个沿机座内圆周向均匀安装固定的E型定子段组件，各个定子段之间有或/和没有间隙，E型定子段朝向曲轴的端面为椭圆形、卵形或圆柱形的一部分，这样的多个沿机座内圆周向安装固定的定子段面组成的定子内圆面为椭圆型、卵型或圆柱型；励磁绕组嵌入于各个E型定子段的定子槽中组成定子段组件，当为单偏心转子时，单个定子段组件组成本发明电机的一相。当为两偏心转子时，两个定子段组件组成一相。

机座的两端或端盖中固定有内齿圈。