[发明专利]一种具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机

说明书

本发明公开了一种具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机，包括两块定子铁心、一块转子铁心、电枢绕组和转轴，所述转子铁心通过建固定于转轴上，两块定子铁心分别设置在转子铁心两侧，并各自通过对应的轴承设置在转轴上，定子铁心上装有电枢绕组，转子铁心的两个表面沿圆周方向错开角度。本发明的电机能够增强磁链的平稳性，减小电机的转矩脉动；定子绕组线圈位于转子两侧，可利用绕线模手工嵌线，且嵌放绕组线圈方便，制造工艺简单，成本低。

技术领域

本发明属于电机领域，特别是一种具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机。

背景技术

SR电机的基本概念可追溯到19世纪40年代，1842年，英国的Aberdeen和Dafidson用两个U型电磁铁制造了由蓄电池供电的机车电动机。但因电路断开时没有释放能量的续流二极管电路，以及采用机械开关控制电磁铁的轮流通电，电动机的性能(效率、功率因数和利用系数等)不高。近几年虽然国内外众多机构对轴向磁通盘式开关磁阻电机进行了大量的研究工作，但是还存在一些问题亟待改进和解决。例如，意大利的Alberto Tenconi等学者基于电磁、机械和温度这三个方面研究了现今高速和超高速电机，着重介绍了这三个设计部分与电机大小设计之间的联系，在考虑了材料特性和加工工艺的情况下，比较了高速电机和开关磁阻电机技术工艺的优缺点，但是忽略了损耗对电机影响；美国乔治亚理工学院的Jie Dang提出了一种新型的开关磁阻电机的转子结构，解决了电机在超高速运行时的风阻损耗太大的问题，并且因为产生了不对称的气隙提高了转矩，但是忽略不对称气隙对转子运行稳定的影响；韩国三星公司的Sung-Il Kim等人针对传统的表贴式PMSM提出了一种新型转子结构，传统的表贴式PMSM为了保持高速旋转下转子的机械完整性使用了一种非磁性的套筒，这将导致额外的涡流损耗，同时会增加磁隙的长度和制造的成本，而使用新的转子结构将消除这些问题并能够很大程度上减少制造时永磁体的数量。但是现有技术中尚无相关描述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机，包括两块定子铁心、一块转子铁心、电枢绕组和转轴，所述转子铁心通过建固定于转轴上，两块定子铁心分别设置在转子铁心两侧，并各自通过对应的轴承设置在转轴上，定子铁心上装有电枢绕组，转子铁心的两个表面沿圆周方向错开角度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的电机转子的斜槽结构能够增强磁链的平稳性，减小电机的转矩脉动；2)该电机采用轴向磁通盘式结构，轴向长度较小，在相同功率的情况下，体积和重量都比较小，功率密度较大；3)该电机中无永磁材料，全部由硅钢片叠压而成，因此能够适用于高温高压环境，并且加工方便，价格较低；4)该电机采用较小的长径比的转子结构和扇形面积较大的转子齿，具有良好的散热能力。

附图说明

图1是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机全剖结构示意图。

图2是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机结构示意图。

图3是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机主磁通。

图4是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机定子平面图。

图5是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机转子平面图。

图6是具有转子斜槽结构的轴向磁通盘式开关磁阻电机爆破图。

图7是线性模型中相电感与转子位置角θ的关系曲线图。

图8是磁链与位置角的关系曲线图。

图9是绕组相电流和转子位置角的关系曲线图。

图10是电磁转矩随转子位置角变化曲线图。