CN206807158U - 单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机，属于开关磁阻电机领域。所述电机包含转子铁芯(20)、电机壳(30)、电机轴(40)，还包含若干个单相多极模块(10)。由于该磁阻电机采用本实用新型的单相多极模块(10)组合而成，相与相之间没有凸极交错也没有共用轭部磁路，各相在工作过程中仅使用各相自身的凸极磁路，从而能够减少相间互感，同时采用单相多极模块相比整体铁芯能够显著降低模具成本，解决了相间互感与模具成本的问题。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机。
【背景技术】
现有的开关磁阻电机，各相凸极都是交错布置的，轭部为公共磁路，单相通电时，相间互感较弱，此时磁链较为简单，控制计算也相对容易，当换相时两相存在重叠工作区域，两相需要共用轭部磁路并交换使用凸极磁路，此时便产生比较严重的相间互感，导致磁场极度复杂难以准确计算，进而导致控制策略复杂。开关磁阻电机在开发过程中，模具是主要的成本，如果能将定子铁芯进行模块拆分将能降低模具成本，现有的开关磁阻电机设计理论可以支持定子铁芯进行模块拆分，但只能拆成单相单极模块或者多相多极模块，并不能拆分成单相多极模块，其组合后相间轭部连接、相间凸极交错仍然会有轭部公共磁路，并不能减少相间互感。因此，能不能设计一种能够减少模具成本和相间互感的开关磁阻电机，是现有开关磁阻电机急需解决的技术问题。
【实用新型内容】
为了改进现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种单相多极模块及一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，该电机通过使用单相多极模块组合成电机，以实现减少模具成本和相间互感。
本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种单相多极模块，其应用于相数为q、转子铁芯凸极数为y的开关磁阻电机，q≥3并为自然数、y≥nqz并为自然数，n为所述单相多极模块在磁阻电机中的分组数，且n为自然数，z≥2并为自然数，所述单相多极模块集成了铁芯模块和单相绕组，所述铁芯模块为定子铁芯的分段模块，所述铁芯模块包括凸极和连接凸极的轭部，所述铁芯模块的凸极数为z个，所述铁芯模块相邻凸极夹角为A＝360/y；所述单相绕组绕装在所述铁芯模块凸极或轭部上。
本实用新型还提供一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其包含转子铁芯、电机壳、电机轴，相数为q相，q≥3并为自然数，所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机还包含若干个单相多极模块，每个所述单相多极模块集成了铁芯模块和单相绕组，所述铁芯模块为定子铁芯的分段模块，所述铁芯模块包括凸极和连接凸极的轭部，所述铁芯模块的凸极数为z个，z≥2并为自然数，所述铁芯模块相邻凸极夹角为A；所述单相绕组绕装在所述铁芯模块凸极或轭部上；所述若干个单相多极模块在所述电机圆周方向上分n组依次间隔布置第1相单相多极模块、第2相单相多极模块、…、第q相单相多极模块，并且各相形成相间机械角，相间轭部不连接，n为自然数，从而组合成定子铁芯；所述转子铁芯圆周方向上均匀设置有y个凸极，y≥nqz并为自然数，所述转子铁芯相邻凸极夹角为A＝360/y；相间机械角＝zA±A/q。电机部分实例设计参数参考下表：
表1
| 相数q | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | … |
| 单相多极模块凸极数z | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | … |
| 分组数n | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | … |
| 转子凸极数y≥nqz | 6 | 7 | 12 | 13 | 14 | 20 | 18 | … |
| 相邻凸极夹角A＝360/y | 60.0 | 51.4 | 30.0 | 27.7 | 25.7 | 18.0 | 20.0 | … |
| 相间机械角zA+A/q | 140.0 | 120.0 | 70.0 | 64.6 | 60.0 | 60.0 | 45.0 | … |
| 相间机械角zA-A/q | 100.0 | 85.7 | 50.0 | 46.2 | 42.9 | 48.0 | 35.0 | … |
优选的，所述转子铁芯凸极数量y＝n(qz+1)，相间机械角＝zA+A/q，目的使所述单相多极模块在圆周上均匀分布。电机部分实例设计参数参考下表：
表2
| 相数q | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | … |
| 单相多极模块凸极数z | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 | 2 | … |
| 分组数n | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 1 | 2 | … |
| 转子凸极数y＝n(qz+1) | 7 | 14 | 21 | 10 | 20 | 9 | 18 | … |
| 相邻凸极夹角A＝360/y | 51.4 | 25.7 | 17.1 | 36.0 | 18.0 | 40.0 | 20.0 | … |
| 相间机械角zA+A/q | 120.0 | 60.0 | 40.0 | 120.0 | 60.0 | 90.0 | 45.0 | … |
优选的，所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机分n组布相，n为偶数自然数，目的使各相作用转矩对称。电机部分实例设计参数参考下表：
表3
优选的，所述铁芯模块凸极数为z＝2个，目的使所述铁芯模块模具尺寸较小成本较低。
进一步的，所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机为内转子电机，所述单相多极模块在所述电机壳内圆周上间隔分布并固定安装在所述电机壳上，所述电机壳内壁上设置有用于固定所述单相多极模块的凹槽，相邻凹槽之间的夹角等于相间机械角。
进一步的，所述单相绕组绕装在所述铁芯模块的轭部上，目的使所述单相绕组安装固定简单，所述电机壳为非导磁材料，目的是阻隔相间轭部磁路联通，即减少相间互感。
进一步的，所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机为外转子电机，所述单相多极模块在所述电机轴外圆周上间隔分布并固定安装在所述电机轴上，所述电机轴为分体结构，设置为芯轴和支架，所述支架套装在所述芯轴上，所述支架外壁上设置有用于固定所述单相多极模块的凹槽，相邻凹槽之间的夹角等于相间机械角。
进一步的，所述单相绕组绕装在所述铁芯模块的轭部上，目的使所述单相绕组安装固定简单，所述支架为非导磁材料，目的是阻隔相间轭部磁路联通，即减少相间互感。
进一步的，所述转子铁芯为等分模块结构，目的是降低转子铁芯模具成本。
本实用新型的原理是：传统开关磁阻电机定子铁芯轭部连续，相邻凸极为不同相绕组所用，即凸极磁路互相交错，两相通电时共用轭部磁路并交换使用凸极磁路，故产生较严重的相间互感。本实用新型所述单相多极模块绕装的是单相绕组，铁芯模块上的凸极磁路为同相绕组所用，且组合后轭部不连接，两相通电时，各相使用的是各相自身的凸极磁路，故能够显著减少相间互感，同时采用单相多极模块相比整体铁芯能够显著降低模具成本。
由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型公开了一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其定子铁芯由单相多极模块组合而成，相与相之间没有凸极交错也没有共用轭部磁路，各相在工作过程中仅使用各相自身的凸极磁路，从而能够减少相间互感，同时采用单相多极模块相比整体铁芯能够显著降低模具成本。
【附图说明】
图1是本实用新型中的单相多极模块的结构示意图。
图2是本实用新型的一种实施例的内转子电机的单相多极模块布相结构示意图。
图3是本实用新型的一种实施例的内转子电机的电机壳结构示意图。
图4是本实用新型的一种实施例的外转子电机的单相多极模块布相结构示意图。
图5是本实用新型的一种实施例的外转子电机的支架结构示意图。
图中标记的含义是：10.单相多极模块，11.铁芯模块，12.单相绕组，10A.第1相单相多极模块，10B.第2相单相多极模块，10C.第3相单相多极模块，20.转子铁芯，21.凸极，30.电机壳，31.凹槽，40.电机轴，41.芯轴，42.支架，421.凹槽。
【具体实施方式】
为了减少磁阻电机的相间互感，本实用新型提供了一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其中所用的单相多极模块如图1所示，该单相多极模块10集成了铁芯模块11和单相绕组12，铁芯模块11为定子铁芯的分段模块，铁芯模块11包括凸极和连接凸极的轭部，铁芯模块11的凸极数为z个，z≥2并为自然数，图中示出的是凸极数为2个的情况；铁芯模块相邻凸极夹角均为A；单相绕组绕装在所述铁芯模块凸极或轭部上。本实用新型的单相多极模块组合式开关磁阻电机包含转子铁芯、电机壳、电机轴，相数为q相，q≥3并为自然数，该磁阻电机还包含若干个单相多极模块，每个所述单相多极模块集成了铁芯模块和单相绕组，铁芯模块为定子铁芯拆分成的分段模块，铁芯模块包括凸极和连接凸极的轭部，铁芯模块的凸极数为z个，z≥2并为自然数，且z优选为2，铁芯模块相邻凸极夹角为A；单相绕组绕装在铁芯模块凸极或轭部上；若干个单相多极模块在所述电机圆周方向上分n组依次间隔布置第1相单相多极模块、第2相单相多极模块、…、第q相单相多极模块，并且各相形成相间机械角，相间轭部不连接，n为自然数，从而这若干个单相多极模块组合形成一种新型的定子铁芯；转子铁芯圆周方向上均匀设置有y个凸极，y≥nqz并为自然数,且优选为y＝n(qz+1)，转子铁芯相邻凸极夹角为A＝360/y；相间机械角＝zA±A/q,且优选为相间机械角＝zA+A/q。采用本实用新型的技术方案，各参数取值不同时，该磁阻电机部分实例设计参数参考表格1-3，本领域技术人员可以根据相关参数设计制作不同的磁阻电机。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例中以各参数取值具体为q＝3、z＝2、n＝2并结合附图2-5，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图2、图4为磁阻电机中单相多极模块分别在内转子电机和外转子电机中的布相结构示意图。所示磁阻电机均包含转子铁芯20、电机壳30、电机轴40，相数均为q＝3相，还包含6个单相多极模块10，每个单相多极模块10均集成了铁芯模块11和单相绕组12，铁芯模块11凸极数为z＝2个，铁芯模块11相邻凸极夹角为A，且A＝360/y≈25.7°；单相绕组12绕装在铁芯模块11轭部上。所述6个单相多极模块在电机壳30内壁上或者电机轴40外圆周上分n＝2组依次间隔布置第1相单相多极模块10A、第2相单相多极模块10B、第q＝3相单相多极模块10C、第1相单相多极模块10A、第2相单相多极模块10B、第q＝3相单相多极模块10C，并且各相形成相间机械角，相间轭部不连接；转子铁芯20圆周方向上均匀设置有y＝n(qz+1)＝14个凸极21，所述转子铁芯20相邻凸极夹角为A＝360/y≈25.7°；相间机械角＝zA+A/q＝60°。
参考图2、图3，示出的是该磁阻电机为内转子电机的情况，单相绕组12绕装在铁芯模块11的轭部上，电机壳30为非导磁材料铝合金。单相多极模块10在电机壳30内圆周上间隔分布并固定安装在电机壳30上，电机壳30内周面上设置有凹槽31，相邻凹槽31之间的夹角等于相间机械角，凹槽31用于固定所述单相多极模块10。
在图4、图5所示的的是该磁阻电机为外转子电机的情况，单相绕组12绕装在铁芯模块11的轭部上，单相多极模块10在所述电机轴40外圆周上间隔分布并固定安装在所述电机轴40上，所述电机轴40为分体结构，设置为芯轴41和支架42，所述支架42为非导磁材料铝合金，支架42套装在芯轴41上，支架42外周面上设置有凹槽421，相邻凹槽421之间的夹角等于相间机械角，凹槽421用于固定所述单相多极模块10。在该外转子电机中，所述转子铁芯为7等分模块结构。
本实用新型实施例公开了一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其由单相多极模块10组合而成，相与相之间没有凸极交错也没有共用轭部磁路，各相在工作过程中仅使用各相自身的凸极磁路，从而能够减少相间互感，同时采用单相多极模块相比整体铁芯能够显著降低模具成本。
以上所述仅是本实用新型优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种单相多极模块，其应用于相数为q、转子铁芯凸极数为y的开关磁阻电机，q≥3并为自然数、y≥nqz并为自然数，n为所述单相多极模块在磁阻电机中的分组数，且n为自然数，z≥2并为自然数，其特征在于：所述单相多极模块集成了铁芯模块和单相绕组，所述铁芯模块为定子铁芯的分段模块，所述铁芯模块包括凸极和连接凸极的轭部，所述铁芯模块的凸极数为z个，所述铁芯模块相邻凸极夹角为A＝360/y；所述单相绕组绕装在所述铁芯模块凸极或轭部上。
2.一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其包含转子铁芯、电机壳、电机轴，相数为q相，q≥3并为自然数，其特征在于：还包含若干个单相多极模块，每个所述单相多极模块集成了铁芯模块和单相绕组，所述铁芯模块为定子铁芯的分段模块，所述铁芯模块包括凸极和连接凸极的轭部，所述铁芯模块的凸极数为z个，z≥2并为自然数，所述铁芯模块相邻凸极夹角为A；所述单相绕组绕装在所述铁芯模块凸极或轭部上；所述若干个单相多极模块在所述电机圆周方向上分n组依次间隔布置第1相单相多极模块、第2相单相多极模块、…、第q相单相多极模块，并且各相形成相间机械角，相间轭部不连接，n为自然数，从而组合成定子铁芯；所述转子铁芯圆周方向上均匀设置有y个凸极，y≥nqz并为自然数，所述转子铁芯相邻凸极夹角为A＝360/y；相间机械角＝zA±A/q。
3.根据权利要求2所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述转子铁芯凸极数为y＝n(qz+1)，相间机械角＝zA+A/q。
4.根据权利要求2所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机分n组布相，n为偶数自然数。
5.根据权利要求2所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述铁芯模块凸极数为z＝2个。
6.根据权利要求2所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机为内转子电机，所述单相多极模块在所述电机壳内圆周上间隔分布并固定安装在所述电机壳上，所述电机壳内壁上设置有用于固定所述单相多极模块的凹槽，相邻凹槽之间的夹角等于相间机械角。
7.根据权利要求6所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述单相绕组绕装在所述铁芯模块的轭部上，所述电机壳为非导磁材料。
8.根据权利要求2所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述一种单相多极模块组合式开关磁阻电机为外转子电机，所述单相多极模块在所述电机轴外圆周上间隔分布并固定安装在所述电机轴上，所述电机轴为分体结构，设置为芯轴和支架，所述支架套装在所述芯轴上，所述支架外壁上设置有用于固定所述单相多极模块的凹槽，相邻凹槽之间的夹角等于相间机械角。
9.根据权利要求8所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述单相绕组绕装在所述铁芯模块的轭部上，所述支架为非导磁材料。
10.根据权利要求8所述的一种单相多极模块组合式开关磁阻电机，其特征在于：所述转子铁芯为等分模块结构。
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