包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机制造技术

本发明专利技术提供一种包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，每个定子磁极上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐。本发明专利技术所提供的开关磁阻电机能够显著减少电机径向振动和转矩脉动，由此可减小由径向振动产生的噪声，提高电机效率。

【技术实现步骤摘要】
包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机
本专利技术涉及开关磁阻电机领域，具体地说，本专利技术涉及一种实现单向旋转的包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机。
技术介绍
开关磁阻电机已经得到较为广泛的应用。然而，传统的开关磁阻电机还存在以下不足：1、传统的开关磁阻电机在运行中所产生的径向振动是开关磁阻电机噪声的主要原因；2、传统的开关磁阻电机在运行中所产生的转矩脉动是开关磁阻电机运行不平稳、效率不高的主要原因；3、传统的开关磁阻电机的功率密度不高；4、传统的四相或五相或更多相的开关磁阻电机的控制系统复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少部分克服传统的开关磁阻电机的上述不足，提供一种包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机。所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括沿轴向延伸的定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，在每个定子磁极齿部或在定子磁极根部上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。定子磁极齿部的轴向宽度与转子磁极齿部的轴向宽度相等。定子磁极根部的径向厚度是定子磁极齿部的轴向厚度的至少一半。转子磁极齿部的径向厚度与转子磁极根部的径向厚度相等。在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反；或者，在每个定子磁极齿部上缠绕线圈，缠绕在相邻两个定子磁极齿部上的线圈的缠绕方向彼此相反。针对每个定子磁极，在定子磁极根部或定子磁极齿部上缠绕线圈的方式一致。定子磁极的数量是转子磁极的数量的整数倍N，N≥2。转子磁极根部沿周向的弧长与定子磁极沿周向的弧长大致相等，转子磁极沿周向的弧长与N个定子磁极连同所述N个定子磁极之间的气隙沿周向的总弧长大致相等。在转子磁极根部的位于相邻两个转子磁极齿部之间的部分设置有永磁体。所述定子还包括由非磁性材料制成的空心定子安装筒体，所述多个定子磁极嵌装在所述空心定子安装筒体上，所述转子还包括由非磁性材料制成的空心转子安装筒体，所述多个转子磁极嵌装在所述空心转子安装筒体上，并且所述多个转子磁极的面向定子的表面与所述空心转子安装筒体的外周面齐平。根据本专利技术的另一方面，提供一种开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括：定子磁极根部，沿着轴向延伸；第一定子磁极延伸部分，从定子磁极根部的两端沿径向朝向转子延伸；第二定子磁极延伸部分，从第一定子磁极延伸部分的下部沿轴向彼此相对地延伸，在定子磁极根部或第一定子磁极延伸部分上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的两端沿周向同曲率地延伸的转子磁极齿部，形成U形转子磁极，转子磁极与第二定子磁极延伸部分之间的空间沿轴向对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。转子磁极的径向厚度与第二定子磁极延伸部分的径向厚度大致相等，转子磁极齿部的内侧表面的半径与第二定子磁极延伸部分的内侧表面的半径大致相等，转子磁极的轴向长度小于第二定子磁极延伸部分之间的轴向长度。所述定子还包括由非磁性材料制成的定子安装体，所述多个定子磁极嵌装在所述定子安装体上。所述转子还包括由非磁性材料制成的转子安装盘，所述多个转子磁极嵌装在所述转子安装盘上，并且所述多个转子磁极的外侧表面与所述转子安装盘的外周面齐平。在转子安装盘的周向上均匀设置有多个转子磁极安装槽，转子磁极安装槽的数量与转子磁极的数量相等，转子磁极安装槽从转子安装盘的外周面朝向转子安装盘的中心凹进，转子磁极安装槽的凹进深度等于转子磁极根部的径向厚度，转子安装盘的厚度与转子磁极齿部之间的轴向距离相等。本专利技术所提供的单向旋转开关磁阻电机可提供如下优点：能够减少由于径向力波动而产生的径向振动以及产生的噪声，减少扭矩脉动，改善开关磁阻电机的性能，从而提高开关磁阻电机的效率；定子磁极励磁线圈电流的接通和关断控制的实现简单，可简化控制系统。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图；图2是根据本专利技术的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；图3是根据本专利技术的第二实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；图4A和图4B是根据本专利技术的实施例的单向旋转开关磁阻电机的各种气隙的尺寸的示意图。图5A至图5D是根据本专利技术的实施例的单向旋转开关磁阻电机的过程的示意图。图6是根据本专利技术的实施例的包括16个定子磁极和4个转子磁极的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图；图7是根据本专利技术的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；图8是根据本专利技术的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的转子磁极的安装示意图。具体实施方式为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。图1是根据本专利技术的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图，图2是根据本专利技术的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图。参照图1和图2，示出了根据本专利技术的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构。在本实施例中，开关磁阻电机可以是内转子外定子结构或内定子外转子结构。为了便于描述，下面以具有内转子外定子结构的开关磁阻电机为例进行说明。开关磁阻电机可包括同轴地布置的定子10和转子20，定子10可包括沿周向均匀分布的多个定子磁极11，在每个定子磁极11上均缠绕有线圈(未示出)。转子20可包括沿周向均匀分布的多个转子磁极21。定子磁极11和转子磁极21均可由多层硅钢片叠置而成。定子磁极11和转子磁极21可分别嵌装在由非磁性材料制成的定子安装筒体14和转子安装筒体24上，非磁性材料可以是非磁性轻金属材料(例如铝镁合金)、高强度塑料等。两个安装筒体14、24可同轴地设置，并且两个安装筒体14、24可以是空心的筒体。在转子安装筒体24上可安装有旋转轴(未示出)，以通过旋转轴对外出输出功率。在安装时，转子磁极21的面对定子的表面可与转子安装筒体24的外周面齐平，从而对于整个转子20来说，转子20的面对定子的表面为平滑的表面而不存在凹凸不平，以减少电机运行时的噪声。每个定子磁极11以及其上缠绕的线圈可形成单独的一相。或者，根据定子磁极11的数量和转子磁极21的数量，在多个定子磁极11中的关于周向均匀间隔分布的一部分定子磁极11上缠绕的线圈彼此连接，由此所述一部分定子磁极11以及其上缠绕的线圈形成一相。定子磁极11可包括定子磁极根部12以及从定子磁极根部12沿径向朝向转子20延伸的多个定子磁极齿部13，定子磁极根部12沿着轴向延伸。因而，从周向的法线方向看，定子磁极11可大体上呈U形或扩展的U形，其中，扩展的U形可指多个连续的U形一体地形成，从而组成一体的单个部件。定子磁极根部12可嵌装在定子安装筒体14上。可在定子磁极根部12上缠绕有多个线圈，具体地，可在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕有线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反。或者，可在每个定子磁极齿部13上缠绕有线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机，包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括沿轴向延伸的定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，在每个定子磁极齿部或在定子磁极根部上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机，包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括沿轴向延伸的定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，在每个定子磁极齿部或在定子磁极根部上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极齿部的轴向宽度与转子磁极齿部的轴向宽度相等。3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极根部的径向厚度是定子磁极齿部的轴向厚度的至少一半。4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，转子磁极齿部的径向厚度与转子磁极根部的径向厚度相等。5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反；或者，在每个定子磁极齿部上缠绕线圈，缠绕在相邻两个定子磁极齿部上的线圈的缠绕方向彼此相反。6.根据权利要求5所述的开关磁阻电机，其中，针对每个定子磁极，在定子磁极根部或定子磁极齿部上缠绕线圈的方式一致。7.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极的数量是转子磁极的数量的整数倍N，N≥2。8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机，其中，转子磁极根部沿周向的弧长与定子磁极沿周向的弧长大致相等，转子磁极沿周向的弧长与N个定子磁极连同所述N个定子磁极之间的气隙沿周向的总弧长大致相等。9.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，在转子磁极根部的位于相邻两个转子磁极齿部之间的部分设置有永磁体。10.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述定子还包括由非磁性材料制成的空心定子安装筒体，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：石镇德，
申请(专利权)人：石镇德，
类型：发明
国别省市：山东,37