电机定子及其叠片制造技术

一种用于电机，尤其是开关磁阻电机的定子，具有非圆的外缘形状和一组按等角度相间的定子极，这些定子极按角度布置在环的径向最厚和最薄处之间以避免这些极与外环的振动腹点重合。在一特定实施例中该外缘形状为正方形，且定子极从由正方形的中心按适当角度画至一对相对侧面的对称线处偏移一个角度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及旋转电机的定子。本专利技术尤其适用于开关磁阻电机(SR)(但并非排他性的)。旋转电机可被布置成作为发电机或电动机运行。这些各种类型的电机典型地具有用电工钢片制成的定子叠片。这些定子叠片除了包括一些为便于制造和/或组装的小键槽或开口处，其外缘形状基本上为圆形(这也构成了与定子轴垂直的外缘形状)。径向内缘形状限定了与形成沿轴向延伸的定子，并被安装在机身内。还已知一种总体上为长方形外缘形状的叠片。它们常用在所谓的“无机身”结构内，在这种结构内定子背铁相对较厚的的拐角处用来承受螺栓或其它夹紧结构以将叠片固定在一起。在某些类型的电机，例如开关磁阻电机内，采用的齿数相对较少，这些齿通常被称为定子极。典型地，每一定子极受一个线圈的影响，而这一线圈是连接为一组或多组以形成电机的相的数个线圈中的一个。极数和形成一相的一组线圈数的选择是机器设计的两个参数。例如，一台有四个定子极的SR电机可被接成两相，每相有两个线圈，如附图说明图1所示；或者一台有十二个定子极的SR电机可被接成三相，每相有四个线圈，如图2所示。对物体施加冲击力或周期性力可激起机械共振。共振的振幅决定于激发力的频率和大小及其施加的位置，以及材料和结构尺寸。形状规则的物体具有类型明确的共振，通常共振时具有一定的振动频率范围。物体上在特定频率下振幅为零的点叫做节点(nodes)。振幅最大的点叫做腹点(anti-nodes)。尽管在降低声学噪音领域已知可将物体做成不规则形状以使共振效应最小，但对于通常形状的电机叠片却很少有或没有机会这样做。当SR电机的相绕组被励磁时，(除了所期望的产生力矩的力以外)将产生一作用为将带电的定子极拉向机器中心的力。这具有使定子极端面所在的概念园变形的效果。因而，各相的依次带电(按任何特定运行模式期望的顺序)对叠片结构施加一周期性的径向作用力。这具有使叠片周期地变形的效果，从而引起产生噪音的共振。本专利技术的目的就是提供一种降低产生噪音的振动倾向的定子外缘及用于定子的叠片形状。根据本专利技术提供一种用于旋转电机的定子，该定子包括限定一外环及从该环径向向内伸出并部分限定关于旋转轴的转子空间的定子极的物体。该环具有与旋转轴垂直的非圆外形且至少部分极相对于所述轴按角度对中，从而按一定角度在径向位于环的最厚部位与最薄部位之间以避免极与定子环的振动腹点重合。振动节点可能存在于环相对最厚的部位，而具有最大振幅及频率范围的腹点则出现在环的相对最薄的部位附近。通过使要处于中心极的位置离开腹点，就具有降低倾向于产生噪音的力的效果。理想地，该外缘形状具有一通过所述轴的对称线，定子一极按中线偏离该对称线一角度。该偏移角理想地约为定子极间距角的四分之一。理想地，这条定子极借以偏移的对称线与该环相对于所述轴径向最薄的部位一致。尽管本专利技术尤其适用于诸如正方形外形这样的简单形状和四极或八极，它也同样与任何其它数目的定子极和相有关。例如其外形可以为正方形或六角形。六角形外形可用于三相、六极电机，而正方形外形可用于两相、四极电机。总之，规则的4n个侧面(n为整数)的形状可方便地用于n相或2n极的电机。但是多边形外形的侧面越多，其形状也就越接近于圆形。本专利技术没必要限制为规则的侧面布置。这种定子可用于具有与极相连的被布置为用来激励各极的绕组的开关磁组电机上。定子绕组可布置成使得极性相反的定子极分布在环的径向最薄部分的相对的两侧。这对于四或八定子极电机更有利。更具体地，这种优点在一两相电机上得以实现。理想地，定子由多层叠片组成。本专利技术延伸至提供如上所述外缘形状和确定如上所述定子极的叠片。此外，本专利技术延伸至具有上面确定的定子的电机，例如开关磁组电机。偏移至少一个定子极的目的之一是使得环与定子极的相应对称性不规则以减小共振时的振幅。本专利技术可按多种方式付诸实施，现在我们通过参照下述附图举例对其中的一些进行介绍。图1为两相开关磁组电机按现有技术的定子的横截面图；图2为三相开关磁组电机按现有技术的定子的横截面图，其中仅表示出了一相绕组；图3为根据本专利技术的开关磁组电机的横截面图；图4为根据本专利技术的定子的一替代实施例横截面图。参照图3，一开关磁组电机(可被布置成按发电机或按电动机运行)包括定子10和转子12。定子10由多片电工钢片叠片组成。定子在垂直于转子12旋转轴平面上的横截面形状包括等角度相间的四个定子极14，它们从背铁16的径向外环沿径向向内伸出。定子的外缘形状为正方形，其中心与布置有极14的径向内端面18的概念圆的轴17重合。定子极14的根部与背铁16的环的部分相接，确定了一个圆心也与转子的旋转轴重合的圆20。转子确定了两上等角度相间的转子极22，它们绕着定子极面18的轴17旋转。背铁16的环外形为长方形，它相对于极14伸出的圆20有相对较厚的部分和相对较薄的部分。当定子极相对于定子的外缘形状对称布置时(如图1所示)，定子极受拉的起椭圆化作用的(ovalising)力的位置一致。在按现有技术的布置中，这种结构相对容易发生明显的共振，在此情况下存在相对较小的起椭圆化作用的力所引起的振幅就使得这种工况能引起注意。在图3中每一定子极14的角轴偏离对称位置四分之一极间距角θ。因而激励力的位置与定子外形不对称，即定子极的角度位置被移到定子背铁的最厚和最薄的径向延伸之间外，避免了所有低次谐波振动幅值减小了。当定子的外缘形状基本为正方形时可以将本专利技术用于有任意数量相的定子上，对于定子极每一相数都有一个介于背铁相邻的最厚和最薄位置间的最优的角位置。图4表示一具有正方形外缘形状的八极电机定子24。定子极26偏离相当于通过中心17的对称线的背铁最薄位置θ/4角度。类似地，在相数大于二且外缘形状多于四个侧面时也可应用本明，这时要将每一定子极置于偏离背铁最薄部们θ/4角度处。例如，具有六角形外缘形状的三极电机将把每一定子极置于介于座铁相对的较厚和较薄位置之间，即偏移θ/4角度。当一定的极数和相数组合与一定的外缘形状一起应用时，例如有四极或八极和基本为正方形外缘形状的两相电机，本专利技术还有进一步的益处。在图3和图4中，定子的背铁的部分截面比其它部分明显地窄。当电机一相被励磁时在这些截面产生的磁通密度要比其它截面高。这通常被认为是设计一个限制方面。但通过将相绕组与电源按特定的极性相连，就有机会减少这一不足。图3的极14A周围的线圈(未示出)被接在电源上以产生一“北”极，而极14B周围的线圈产生一“南”极。然后对极14C和14D的连接就有一个选择。可以将极14C接成产生“北”极，于是极14D为“南”极，因而在定子背铁窄处相对侧产生类似极性。作为替代，可以将极14C接成产生“南”极，于是极14D为“北”极，因而在窄处相对侧产生类似极性。如果电机按后者方式相连并按在两相同时存在磁通的励磁主式运行，因而就在窄部产生较低磁通密度的磁通波形。这就使得对励磁的需求和铁损都比电机按前种方式连接时为低。通过举例已介绍了本专利技术的各种实施例。本领域技术人员将认识到可进行多种变更而不背离本专利技术。相应地，上面所介绍的几种实施例仅为举例的方式而不是限制的目的。本专利技术仅受下面的权利要求书的精神和范围的限制。权利要求1.一种用于旋转电机的定子，该定子包括限定一外环及从该环径向向内伸出并部分确定关于旋转轴的转子空间的定子极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转电机的定子，该定子包括限定一外环及从该环径向向内伸出并部分确定关于旋转轴的转子空间的定子极的物体，该环具有与所述轴垂直的非圆外缘形状且至少部分极相对于所述轴按角度布置，从而按一定角度在径向介于环的最厚部位与最薄部位之间以避免极与定子环的振动腹点重合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诺曼尼尔森富尔顿，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]