一种新型绕组分布方式的磁阻电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型绕组分布方式的磁阻电机，属于磁阻电机领域。包括转子、定子，圆形的定子上均匀设有48个相同结构的梨形槽，每个梨形槽中设有两个上下分布的绕组，将48个梨形槽分为16组，每组中包括三个梨形槽，一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。本实用新型专利技术通过改变传统开关磁阻电机绕组的激励方式，解决了现有基于传统开关磁阻电机转矩脉动大，效率低和噪声大等问题，可以得到较好的转矩抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型绕组分布方式的磁阻电机
本技术涉及一种新型绕组分布方式的磁阻电机，属于磁阻电机领域。
技术介绍
永磁同步电机由于其更高的效率和功率因数以及更为紧凑的结构广受欢迎，并逐渐成为感应电机的替代品。像钕铁硼这样性能优越的稀土永磁材料被广泛用在了永磁同步电机中，但由于其储量有限和随之带来的价格居高不下导致永磁同步电机的造价远高于感应电机。一种解决方案是用磁阻电机来替代，这种电机完全可以去掉永磁体并利用磁阻转矩来工作，故可以大幅减少成本和稀土永磁材料的用量，同时结构也足够牢靠，而且由于转子上没有绕组，故其转子温升及转子损耗大幅降低。众所周知，磁阻转矩是由于直轴电感与交轴电感不同引起的，凸极比(Ld/Lq)越大，所产生的磁阻转矩越大，故作为只利用磁阻转矩工作的同步磁阻电机来说，凸极比当然是越大越好，但转矩波动和功率因数仍然是磁阻电机的两大缺陷。如何优化磁阻电机以提高其平均转矩、功率因数，减小其转矩波动成为重要课题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术要解决的技术问题是提供一种新型绕组分布方式的磁阻电机，用以解决现有基于传统开关磁阻电机转矩脉动大，效率低和噪声大等问题。本技术采用的技术方案是：一种新型绕组分布方式的磁阻电机，包括转子、定子，圆形的定子上均匀设有48个相同结构的梨形槽，每个梨形槽中设有两个上下分布的绕组，将48个梨形槽分为16组，每组中包括三个梨形槽，一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。具体地，随意选取一组梨形槽作为第一组梨形槽，第一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，第二组梨形槽的第一个槽型为A相且电流激励向里，第二个槽型为B相且电流激励向外，第三个槽型为C相且电流激励向里。本技术的有益效果是：本技术通过改变传统开关磁阻电机绕组的激励方式，解决了现有基于传统开关磁阻电机转矩脉动大，效率低和噪声大等问题，可以得到较好的转矩抑制效果。附图说明图1为本技术所设计磁阻电机的Maxwell2D图；图2为本技术所设计磁阻电机磁力线分布图；图3为本技术所设计磁阻电机通密度分布图；图4为本技术设计的磁阻电机的电磁转矩图；图5为传统开关磁阻电机Maxwell2D图。具体实施方式为使本技术更加详细易懂，下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述说明。实施例1：如图1-5所示，一种新型绕组分布方式的磁阻电机，包括转子、定子，圆形的定子上均匀设有48个相同结构的梨形槽，每个梨形槽中设有两个上下分布的绕组，将48个梨形槽分为16组，每组中包括三个梨形槽，一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。进一步地，举例说明如下：随意选取一组梨形槽作为第一组梨形槽，第一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，第二组梨形槽的第一个槽型为A相且电流激励向里，第二个槽型为B相且电流激励向外，第三个槽型为C相且电流激励向里。为了验证本技术结构带来的效果，下面通过在AnsoftMaxwell软件中建立2D模型并进行分析来具体说明。图1是本技术根据电机各个参数优化之后得到的Maxwell2D模型。在Maxwell系统中建立2D模型及分析的步骤如下：步骤1：确定求解场类型，Ansoft是一个功能强大的电磁仿真软件，其中包含八种求解状态，根据求解要求选择瞬态场求解。步骤2：确定求解场域。求解场域包括InPlane、AlongXAxis、AlongYAxis三种，根据绘制模型的需要选择InPlane。步骤3：绘制电机物理模型。绘制电机仿真模型，并且对每一部分进行重命名，以更加清晰各个部分具体代表的部件，其中命名分别是Winding，Rotar，Shaft，Stator，Band，InnerRegion，OuterRegion。步骤4：为模型定义材料特性。Winding的材料是copper，Rotar，Shaft，Stator的材料是DW315_50_2DFS0.960，Band，InnerRegion，OuterRegion的材料是vacuum。步骤5：为模型添加激励源和边界条件。模型激励采用电流源激励且绕组采用集中绕组的方式。步骤6：设置计算时间和运动边界。设定模型的求解时间为两个电周期、步长为0.0002s。步骤7：模型分析求解。模型分析求解过程中会显示进程条，进程条执行完毕代表求解完毕。步骤8：查看求解结果。步骤9：根据已经建好的Maxwell2D模型进行磁阻电机的定子外径，定子内径，转子外径，转子内径，每极绕组匝数以及铁心长度来逐个优化本技术所设计的磁阻电机，并在Result中选择需要的电机参数，查看仿真结果，并分析得出本技术所设计电机在转矩脉动抑制等方面的优异性。用下面公式来计算磁阻电机的转矩波动系数：Tavg＝(Tmax-Tmin)/(Tmax+Tmin)在保证本申请所设计电机在转子参数，定子参数，铁心长度，绕组分布方式以及绕组并联数以及匝数等基本数据相同的情况下，而控制其中一个变量，逐个分析本文所设计磁阻电机在转矩波动，磁链曲线，磁密分布等方面的差异，由此验证本技术所设计的磁阻电机的优点。实际验证的步骤如下：(1)在进行电机本体设计时，确定电机本体结构的基本初始值。(2)转子没有绕组存在，定子绕组以集中式(CW)分布且三相通电产生旋转磁场，旋转磁场在转子侧形成磁阻转矩，带动转子伴随旋转磁场转动。(3)具体的绕组分布方式是以y轴右侧第一个槽型为A相且按上下分布绕组布局，电流激励向外，右侧第二个槽型为B相且按上下分布绕组布局，电流激励向里，右侧第三个槽型为C相且按上下分布绕组布局，电流激励向外，之后依次为A相、B相、C相、A相、B相·······，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。(4)设置电机的定子内径为126mm，转子内径为40mm，铁心长度为110mm，并联根数为8，每相绕组匝数为30匝，依次给与定子外径五个值分别是198mm、199mm、200mm、201mm、202mm，利用Maxwell仿真软件参数化扫描五个值得到的仿真结果如表1、2所示。表1表2(5)设置电机的定子外径为200mm、转子内径为40mm，铁心长度为110mm，并联根数为8，每相绕组匝数为30匝，依次给与定子内径五个值分别是124mm、125mm、126mm、127mm、128mm，利用Maxwell仿真软件参数化扫描五个值得到的仿真结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型绕组分布方式的磁阻电机，其特征在于：包括转子、定子，圆形的定子上均匀设有48个相同结构的梨形槽，每个梨形槽中设有两个上下分布的绕组，将48个梨形槽分为16组，每组中包括三个梨形槽，一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型绕组分布方式的磁阻电机，其特征在于：包括转子、定子，圆形的定子上均匀设有48个相同结构的梨形槽，每个梨形槽中设有两个上下分布的绕组，将48个梨形槽分为16组，每组中包括三个梨形槽，一组梨形槽中的第一个槽型为A相且电流激励向外，第二个槽型为B相且电流激励向里，第三个槽型为C相且电流激励向外，相邻两组梨形槽中对应相的电流激励方向相反。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯号，黎英，蔡星全，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53