一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机，属于开关磁阻电机领域。本实用新型专利技术的转子铁芯上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，转子铁芯凸极均设置有极身和极翼，极身的径向内端部连接转子铁芯轭部，极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼，极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化。开关磁阻电机相数为q，q≥3，定子铁芯上均匀设置有m个凸极，并且m/n＝q。本实用新型专利技术通过将极翼的径向外侧面设置为阶梯状，具有更平滑的凸极气隙体积变化率，因而转矩脉动更低。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机
本技术涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机。
技术介绍
开关磁阻电机主要的缺点问题是转矩脉动和噪音。通电凸极磁吸力分切向磁吸力和径向磁吸力，切向磁吸力产生转矩，径向磁吸力不产生转矩，在电感上升过程中，也即凸极对齐的过程中，当励磁稳定后，径向磁吸力不断增大，切向磁吸力不断减小，到凸极完全对齐时，径向磁吸力为最大，切向磁吸力为零，故径向磁吸力是开关磁阻电机转矩脉动和噪音的主要原因。开关磁阻电机的优势是容易实现高速，但高速度需要考虑高开关频率对电机效率的影响，开关频率与转子铁芯极数正比例相关，定子铁芯极数又与绕组槽满率正相关，因此设计上应保证有较高的定子铁芯极数和较低的转子铁芯极数，即定转子铁芯极数比尽可能大，传统q相开关磁阻电机定转子铁芯极数比为m/n＝q/(q-1)，已成定理，据此设计已无法进一步增大定转子铁芯极数比，如3相极数比为q/(q-1)＝1.5，4相极数比为q/(q-1)＝1.33。开关频率与开关效率损耗正比例相关。因此，如何解决上述矛盾，在同样的相数和定子铁芯凸极数的情况下，如何降低开关磁阻电机转矩脉动，降低开关频率，降低开关效率损耗，是现有开关磁阻电机需要解决的技术问题。针对该问题，本申请人设计出了“一种具有变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机”，并提出了技术专利申请，该方案在与传统开关磁阻电机保持同样相数和定子铁芯凸极数的情况下，通过设置定转子铁芯极数比为m/n＝q，减少了转子极数，从而增大了换相剩余角(B-A)，凸极外端部两侧增加极翼缩小边缘气隙，极翼设置渐变气隙产生渐变电感，进而达到降低开关磁阻电机转矩脉动和降低开关效率损耗的目的。该转子铁芯的机翼外侧面设置为圆弧形，但在实际使用过程中，申请人发现了一种更优化的阶梯式变气隙极翼。
技术实现思路
为了改进现有技术的不足，本技术的目的是提供一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯及开关磁阻电机，通过将极翼的径向外侧面设置为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化，能进一步提高电机运行的顺滑性。本技术为解决其技术问题而采用的技术方案是：一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，所述转子铁芯上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，所述转子铁芯凸极均设置有极身和极翼，即转子铁芯凸极的中部定义为极身，所述极身的径向内端部连接转子铁芯轭部，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述转子铁芯凸极的极身的机械角为C，所述转子铁芯任一凸极上的两个极翼最外侧边缘的机械夹角为D，则2C≤D≤5C，所述极身左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。本技术中，优选各阶梯的宽度所占机械角为C1，C2，…，Cx，则C/8≤Ci≤3C/4,i为1，2,…，x。本技术中，优选2.5C≤D≤4.5C。本技术中，优选C/4≤Ci≤C/2。本技术中，优选相邻两所述阶梯高度差值为Δh，则0.1mm≤Δh≤1.5mm。本技术中，优选同一所述转子铁芯凸极上的两个极翼的结构关于极身的中轴线对称。上述转子铁芯应用于开关磁阻电机中，获得一种转子铁芯具有阶梯式变气隙极翼的开关磁阻电机，包含定子铁芯和转子铁芯，该开关磁阻电机相数为q，q≥3，定子铁芯上均匀设置有m个凸极；所述转子铁芯上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，并且m/n＝q/(q-1)，或者m/n＝q；所述转子铁芯凸极均设置有极身和极翼，即转子铁芯凸极的中部定义为极身，所述极身的径向内端部连接转子铁芯轭部，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述转子铁芯凸极的极身的机械角为C，所述转子铁芯任一凸极上的两个极翼最外侧边缘的机械夹角为D，则2C≤D≤5C，每个所述极翼上的阶梯数量为x个，x≥2，各阶梯宽度所占机械角为C1，C2，…，Cx，则C/8≤Ci≤3C/4,i为1，2,…，x。在上述开关磁阻电机中，对转子铁芯的进一步优化参照前述对转子铁芯的设置。对于阶梯与定子铁芯凸极间的气隙的具体设置，在本技术中，设所述转子铁芯极身的径向外端部与定子铁芯凸极间的气隙为s，相邻两所述阶梯与定子铁芯凸极间的气隙大小的差值为ss，则0.1mm≤s≤ss≤1.5mm。由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1、本技术的定子铁芯，极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，极翼的径向外侧面设置为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化，由于转矩产生的过程是凸极气隙体积缩小的过程，转矩与凸极气隙体积变化率近似成正比，阶梯形极翼相比圆弧形极翼具有更平滑的凸极气隙体积变化率，因而转矩脉动更低。实际试验测量，在同样的电磁参数情况下，没有设置极翼的传统开关磁阻电机，最大转矩与最小转矩的比值约为5；设置圆弧形极翼的开关磁阻电机，最大转矩与最小转矩的比值约为3；设置本技术阶梯式极翼的开关磁阻电机，最大转矩与最小转矩的比值约为2。2、本技术的开关磁阻电机，通过设置定转子铁芯极数比为m/n＝q，相对于m/n＝q/(q-1)的情况，减少了转子铁芯极数，增大了换相剩余角，通过凸极外端部两侧增加极翼缩小边缘气隙，通过对极翼设置渐变气隙产生渐变电感，进而达到降低开关磁阻电机转矩脉动的目的。附图说明图1是本技术实施例1一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯的结构示意图。图2是本技术实施例2一种转子铁芯具有阶梯式变气隙极翼的开关磁阻电机的定转子结构示意图。图3是本技术实施例3一种转子铁芯具有阶梯式变气隙极翼的开关磁阻电机的定转子结构示意图。图4是本技术实施例4一种转子铁芯具有阶梯式变气隙极翼的开关磁阻电机的定转子结构示意图。图中标记的含义是：10-定子铁芯，20-转子铁芯，21-极身，22-极翼，23-转子铁芯轭部。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并结合附图1-4，对本技术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技术，并不用于限定本技术。本技术提供一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，如图1所示，在该转子铁芯20上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，转子铁芯凸极均设置有极身21和极翼22，即转子铁芯凸极的中部定义为极身21，极身21的径向内端部连接转子铁芯轭部23，极身21的径向外端部的左侧和右侧分别连接极翼22，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，其特征在于：所述转子铁芯上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，所述转子铁芯凸极均设置有极身和极翼，即转子铁芯凸极的中部定义为极身，所述极身的径向内端部连接转子铁芯轭部，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述转子铁芯凸极的极身的机械角为C，所述转子铁芯任一凸极上的两个极翼最外侧边缘的机械夹角为D，则2C≤D≤5C，所述极身左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，其特征在于：所述转子铁芯上均匀设置有n个转子铁芯凸极，n≥2，所述转子铁芯凸极均设置有极身和极翼，即转子铁芯凸极的中部定义为极身，所述极身的径向内端部连接转子铁芯轭部，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，所述极翼向远离极身的外侧延伸，极翼的径向外侧面为阶梯状，并且在极翼的延伸方向上，极翼的径向外侧面与转子铁芯中心的距离按阶梯式递减变化；所述转子铁芯凸极的极身的机械角为C，所述转子铁芯任一凸极上的两个极翼最外侧边缘的机械夹角为D，则2C≤D≤5C，所述极身左右两侧的阶梯数量分别为x个，x≥2。


2.如权利要求1所述的具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，其特征在于：各所述阶梯的宽度所占机械角为C1，C2，…，Cx，则C/8≤Ci≤3C/4,i为1，2,…，x。


3.如权利要求1所述的具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，其特征在于：2.5C≤D≤4.5C。


4.如权利要求1所述的具有阶梯式变气隙极翼的转子铁芯，其特征在于：C/4≤Ci≤C/2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾志强，李运忠，刘正昂，
申请(专利权)人：深圳华引动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44