高扭矩密度磁阻旋转电机制造技术

本发明专利技术提供一种磁阻旋转电机，包括：定子组件，其具有定子本体，定子本体内壁上设置有定子凸极；定子凸极上配置有定子线圈，用于在外部导入电流时产生磁场；转子组件，可旋转地设置在定子空腔内部，该转子组件包括轴以及周向围绕轴进行定位的转子本体；转子本体上具有多个转子凸极；位于定子组件与转子组件之间的气隙；其中位于定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子或定子的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布。本发明专利技术的磁阻旋转电机通过将定子与转子设计为多齿结构，使得定子凸极和转子凸极之间的气隙在轴对称平面内至少部分地呈凹凸交错的齿状分布，以增加定子与转子间的耦合面积，提高电机的扭矩密度。

High torque density reluctance rotary motor

The invention provides a reluctance rotary motor, comprising a stator assembly having a stator body, a stator body is arranged on the inner wall of the stator salient pole; stator poles are arranged on the stator coil for generating a magnetic field in the external current import; the rotor assembly is rotatably disposed in the cavity of the stator, the rotor assembly includes a rotor the body axis and circumferentially around the shaft position; the rotor body is provided with a plurality of salient pole rotor; air gap between the stator assembly and the rotor assembly; which is located in the stator poles and the air gap between the rotor salient pole at least in the axial section of a rotor or stator, is at least partially dentate convex distribution staggered. The reluctance of the rotary motor of the present invention by the stator and rotor design for multi tooth structure, the stator poles and the air gap between the rotor salient pole in axisymmetric plane is at least partially dentate convex concave staggered distribution, in order to increase the coupling area between the stator and rotor, improve the motor torque density.

【技术实现步骤摘要】
高扭矩密度磁阻旋转电机
本专利技术涉及磁阻电机领域，具体而言涉及一种高扭矩密度磁阻旋转电机。
技术介绍
磁阻旋转电机是利用转子磁阻不均匀而产生转矩的小功率同步电动机，又称反应式同步电动机。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩，而是依靠“磁阻最小原理”产生转矩，即：磁通总是沿着磁导最小的路径闭合，从而产生磁拉力，进而形成磁阻性质的电磁转矩。在转子旋转时，磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以，磁阻旋转电机的定、转子均采用双凸极结构，并用硅钢片叠制而成，转子上无任何绕组。在每个定子磁极上都装有简单的集中绕组，并把径向相对的两个定子磁极上的绕组以串联或并联的方式构成一相。磁阻旋转电机一般靠实心转子的感应涡流并借助于铝或铜所起笼型绕组的作用起动。当转子接近同步转速时，借助凸极效应产生的磁阻转矩，转子会自动拉入同步。磁阻旋转电机的转子上因为既没有励磁绕组也没有集电环，所以结构简单，工作可靠，在家用电器、电工工具、电动汽车等场合具有广泛的应用。图1、图2所示为现有磁阻旋转电机的结构示意，结合图示，磁阻旋转电机基于磁阻最小原理，即线圈产生的磁通沿磁阻最小的路径闭合，利用定子与转子凸极间的吸引力拉动转子作旋转运动。如图1、图2所示的磁阻旋转电机，以内转子电机为例，定子与转子之间的气隙厚度沿径向均匀分布，定子线圈通电后其产生的磁通经过定子凸极、气隙、转子凸极及转子铁芯而闭合，产生的吸引力大小受气隙中的磁感应强度(或磁力线密度)及齿极间的相互作用面积影响较大。随着家用电器、电动汽车领域对电机驱动能力和效率提升的迫切需求，现有磁阻旋转电机由于其扭矩密度问题的限制，影响电机的最大负载能力和扭矩密度，限制了磁阻旋转电机在这些场合的应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高扭矩密度磁阻旋转电机，通过电机转子与定子之间气隙优化设计，提高扭矩密度。为达成上述目的，本专利技术提出一种磁阻旋转电机，包括：定子组件，其具有定子本体，其限定一内部空腔，所述定子本体内壁上设置有定子凸极；所述定子凸极上配置有定子线圈，用于在外部导入电流时产生磁场并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸；转子组件，设置在所述空腔内部，并被设置成围绕所述纵向轴线而旋转，该转子组件包括轴以及周向围绕所述轴进行定位的转子本体；所述转子本体上具有多个转子凸极；位于定子组件与转子组件之间的气隙；其中，位于定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布。进一步的实施例中，所述定子凸极和转子凸极之间至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上部分交叉。进一步的实施例中，所述转子凸极的自由端面上设置有多个齿槽，与所述定子凸极的自由端面上设置有多个齿槽相适配。进一步的实施例中，所述定子组件的定子本体为分割式构造，具有至少两个大致呈扇环状的可组合的分体。根据本专利技术的改进，还提出一种磁阻旋转电机，包括：定子组件，其具有定子本体，所述定子本体外壁上设置有定子凸极；所述定子凸极上配置有定子线圈，用于在外部导入电流时产生磁场；转子组件，围绕定子本体，并被设置成可绕其纵向轴线而旋转，该转子组件具有转子本体，所述转子本体上具有多个转子凸极；位于定子组件与转子组件之间的气隙；其中，位于定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布。进一步的实施例中，所述定子凸极和转子凸极之间至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上部分交叉。进一步的实施例中，所述转子组件的转子本体为分割式构造，具有至少两个大致呈扇环状的可组合的分体。由以上技术方案可知，本专利技术在传统磁阻电机结构的基础上，将定子与转子的凸极设计为多齿结构，使得定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子或定子的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布，其具有如下优点：1)有效增加了定子与转子凸极间的相互作用面积，磁力线通过齿顶、齿根和齿面分别闭合；2)由于磁力线闭合路径的分散，有效降低了气隙的磁通密度，在保证磁通不饱和的情况下，允许通入更大的电流，从而产生较大的吸引力，提高磁阻旋转电机的扭矩密度。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是现有技术中磁阻旋转电机的轴截面的结构示意图。图2是现有技术中磁阻旋转电机的结构示意图。图3是根据本专利技术某些实施例的磁阻旋转电机的结构示意图。图4是根据本专利技术某些实施例的磁阻旋转电机的定子组件的结构示意图。图5是根据本专利技术某些实施例的磁阻旋转电机的某一转子或定子的轴截面的截面结构示意图。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。结合图3、4所示，根据本专利技术的实施例，一种磁阻旋转电机100，包括定子组件110、转子组件120以及位于定子组件与转子组件之间的气隙。定子组件110，其包围了转子组件120，并进一步包围了电机的旋转轴。如图3所示，转子组件120设置在由周围的定子组件110所限定的空腔内部。转子组件120可围绕其纵向轴线旋转，从而在旋转轴上提供旋转能量输出。本专利技术实施例的磁阻旋转电机100，可用于各种应用，包括但不局限于车辆的牵引驱动用电动机，车辆包括电动汽车、混动汽车、越野车等。如图3、图5，定子组件110具有定子本体111。定子本体111内壁上设置有定子凸极112。定子凸极112上配置有定子线圈113，定子线圈113用于在外部导入电流时产生磁场并沿着纵向轴线随限定空腔的内表面延伸。定子凸极112在周向上规则地分布。转子组件120，如图3、图5，设置在定子组件110所限定空腔内部，并被设置成围绕所述纵向轴线而旋转。该转子组件120包括轴以及周向围绕所述轴进行定位的转子本体121。如图3、图5所示的例子中并未表示出轴的具体构造，应当理解，图3和图5中的转子本体121中心纵向方向的圆孔为轴(即电机旋转轴)的安装位置。转子本体121上具有多个转子凸极122，如图5所示。这些转子凸极122在周向上规则地分布。结合图3、4以及5所示，位于定子凸极112和转子凸极122之间的气隙至少在一个转子本体或定子本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阻旋转电机，其特征在于，包括：定子组件，其具有定子本体，定子本体限定一内部空腔，所述定子本体内壁上设置有定子凸极；所述定子凸极上配置有定子线圈，用于在外部导入电流时产生磁场；转子组件，设置在所述空腔内部，并被设置成围绕所述定子本体的纵向轴线而旋转，该转子组件包括轴以及周向围绕所述轴进行定位的转子本体；所述转子本体上具有多个转子凸极；位于定子组件与转子组件之间的气隙；其中，位于定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子或定子的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布。

【技术特征摘要】
1.一种磁阻旋转电机，其特征在于，包括：定子组件，其具有定子本体，定子本体限定一内部空腔，所述定子本体内壁上设置有定子凸极；所述定子凸极上配置有定子线圈，用于在外部导入电流时产生磁场；转子组件，设置在所述空腔内部，并被设置成围绕所述定子本体的纵向轴线而旋转，该转子组件包括轴以及周向围绕所述轴进行定位的转子本体；所述转子本体上具有多个转子凸极；位于定子组件与转子组件之间的气隙；其中，位于定子凸极和转子凸极之间的气隙至少在一个转子或定子的轴截面上，至少部分地呈凹凸交错的齿状分布。2.根据权利要求1所述的磁阻旋转电机，其特征在于，所述定子凸极和转子凸极之间至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上部分交叉。3.根据权利要求1所述的磁阻旋转电机，其特征在于，所述定子凸极的自由端面上设置有多个齿，在所述齿与齿之间形成槽，并且在所述转子凸极的自由端面上设置有与所述定子凸极的齿、槽相适配的齿槽结构，以使所述定子凸极和转子凸极之间至少在一个转子本体或定子本体的轴截面上至少部分交叉。4.根据权利要求3所述的磁阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷德军，时岩，王舸，
申请(专利权)人：南京理工大学，王舸，
类型：发明
国别省市：江苏,32