[实用新型]一种半齿绕组开关磁阻电机

说明书

技术领域

本实用新型是一种采用新型半齿绕组绕法的开关磁阻电机，适合于任意相数、任意定转子齿槽配合的开关磁阻电机，属于电机制造的技术领域。

背景技术

随着电力电子器件技术、微电子技术和自动控制技术的发展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的价格上涨，开关磁阻电机的应用将越来越广泛。开关磁阻电机为双凸极结构，定转子均由普通硅钢片压叠制成，转子上既无永磁体也无绕组，定子上只有集中式绕组线圈，其依据“磁阻最小”原理工作。开关磁阻电机制造简单、成本低，结构牢靠，体积小、重量轻，散热方便，适于高速运行。其在工业调速系统领域中已显示出强大的竞争力，在电动汽车、家用电器、纺织机械、电气传动等方面有广阔的前景。目前，对开关磁阻电机的研究主要集中在铁芯形状的优化和控制策略的改进上，而对绕组绕法的研究不多。传统的开关磁阻电机绕组采用全齿绕组绕法，即每个定子齿上都套有一个集中式绕组线圈，将一个定子槽分为两半，分属于不同相的两个线圈圈边并列排布在同一个定子槽中，需要在槽中放置相绝缘以隔离不同相绕组。该传统绕法并不能充分提高绕组的槽满率以进一步发挥出电机的转矩输出能力，限制了开关磁阻电机的进一步推广和发展。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的就是提出一种提高开关磁阻电机槽满率与电感变化率的绕组结构，使其适用于任意相数、任意定转子齿槽配合的开关磁阻电机（如三相6/4极、三相12/8极、四相8/6极等）。在不改变定转子铁芯的情况下，通过改变绕组绕法，提高绕组槽满率及最大电感最小电感之差（电感变化率），使电机提供更大的输出转矩和功率。

技术方案：本实用新型的开关磁阻电机主要由定子、转子和新式集中绕组构成。

与传统的开关磁阻电机相比，本实用新型的开关磁阻电机的定子和转子不需要改变，都是由铁芯冲片叠压构成，而绕组的绕法有了较大的改变。传统开关磁阻电机的绕组是将一个定子槽分为两半，分属于不同相的两个线圈圈边并列排布在同一个定子槽中，即需要在槽中放置相绝缘以隔离不同相绕组，每一个半槽中为同一种电流流向，因此每一个定子齿上都套有一个集中式绕组线圈。而本实用新型所提出的开关磁阻电机绕组结构则在每一个定子槽放置一个线圈的圈边，即同一种电流流向，从而省去了相间绝缘材料，使得只有一半的定子齿上套有线圈（对应的定子齿称为主齿），而有一半的定子齿上无线圈（对应的定子齿称为副齿）。可见，通过该种绕组结构，使原本无差别的定子齿有了主齿（套有绕组）与副齿（无绕组）之分。

在三相定子12槽/转子8齿的开关磁阻电机中，传统绕组结构在定子上有12个绕组线圈，按逆时针方向依次称为第一集中绕组至第十二集中绕组，其中：第一集中绕组和第七集中绕组径向相对，第四集中绕组和第十集中绕组径向相对，上述四个线圈可顺序串联、并联或串并混联后组成A相绕组；第二集中绕组和第八集中绕组径向相对，第五集中绕组和第十一集中绕组径向相对，上述四个线圈可顺序串联、并联或串并混联后组成B相绕组；第三集中绕组和第九集中绕组径向相对，第六集中绕组和第十二集中绕组径向相对，上述四个线圈可顺序串联、并联或串并混联后组成C相绕组。

依据本实用新型的绕组绕法，本实用新型的开关磁阻电机每两个定子齿中只有一个定子齿上套有绕组线圈，且相互间隔，即定子上共有6个线圈，均套于主齿上，按逆时针方向依次称为第一集中绕组至第六集中绕组，其中：第一集中绕组和第四集中绕组径向相对，将它们顺序串联或并联后组成A相绕组；第二集中绕组和第五集中绕组径向相对，将它们顺序串联或并联后组成B相绕组；第三集中绕组和第六集中绕组径向相对，将它们顺序串联或并联后组成C相绕组。

本实用新型的关键在于保持电机定转子铁芯尺寸不变，通过改变绕组绕法使电机的磁路改变，进而使得每相磁链变大，导致每相的电感变化率增大，由此可以在不增加成本的情况下达到增大转矩的效果，具有很好的实用性和经济性。此外，由于不需要相间绝缘，可以适当提高绕组槽满率，进而增加电机出力。

本实用新型可以应用于任意相数、任意定转子齿槽极数组合的开关磁阻电机，包括三相12/8电机、三相6/4电机、四相8/6电机等。

有益效果:

1．电机的定转子铁芯均由硅钢片整片压制而成，加工简单，结构牢靠，不需要使用永磁体，材料和制作成本较低。

2．电机的转子上既没有绕组，也没有永磁体，转动惯量小，宜于高速运行。

3．绕组采用整槽同极性单层圈边的新式绕法，在不增加成本和制造难度的情况下有效的增加了每相绕组的电感变化率，从而可以提高电机输出转矩和功率。