自起动单相整距绕组永磁磁阻电机制造技术

本实用新型专利技术为一种自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，由定子和转子两部分组成。转子有６的倍数个均匀分布的凸极；定子有４的倍数个均匀分布的凸极，定子极靠近气隙部分呈阶梯形状；定子的轭部间隔放置永磁体，在不靠永磁体的定子槽中放置绕组线圈边，所有线圈连接成一相绕组。该电机具有结构简单、可双向起动，具有较高的效率的优点。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种带永磁的磁阻电机，它有单相整距绕组，定子极具有阶梯，可不需辅助起动设备实现双向自起动。在一般的永磁电机中，永磁体和绕组是分别放置在定子和转子上的，美国专利US00567295A提出了一种永磁体静止的双凸极磁阻电机。它的绕组和永磁体都放在定子上，转子结构简单，适合于高速运行，且具有较高的效率和转矩潜力。但该电机有两个不足之处绕组是绕在定子极上的短距绕组，有一半的槽中的绕组电流方向相反，产生的磁动势互相抵消，造成了绕组用铜的浪费。由于存在转矩为零的位置，在作为电动机时不能实现可靠起动。本技术的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种新的定子极结构，以解决单相带永磁的磁阻电机的起动问题，同时设计合理的绕组排列型式以提高电机的效率。本技术提出的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，由定子1和转子6两部分组成。转子有6的倍数个均匀分布的凸极7。定子有4的倍数个均匀分布的凸极2，定子极靠近气隙部分呈阶梯形状；定子的轭部3间隔放置永磁体4，永磁体4的极性从圆周看是交错分布的；在不靠永磁体4的槽中放置绕组5线圈边，所有线圈连接成一相绕组。本技术所说的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机的原理。由于永磁体的存在及电机的凸极效应，没有电流时的绕组磁链(绕组空载磁链)随转子位置呈周期性变化。以附图说明图1所示的电机方案为例，它的变化周期是60度机械角；图2为绕组空载磁链在一个周期随转子位置变化曲线。这里规定图1所示的转子位置为0度，转子位置逆时针方向为正。是当电机的转子转动时时，在绕组的两端会感生出电动势，图3为转子在恒速转动时，绕组两端的电动势波形。如果绕组中的电流与感应电动势同相位，则电机发出电能，工作在发电机状态。如果绕组电流与感应电动势反相位，则电机吸收电能，工作在电动机状态。在感应电动势为0的位置，电机的电磁转矩也为0，当作为电动机运行时，一个周期中有两个位置不能产生电磁转矩，在这两个位置，电机是不能起动的。但是由于定子极设计成阶梯形，电流为0时的磁场储能(空载磁场储能)随转子位置变化，图4为一个周期中空载磁场储能随转子位置的变化曲线。根据最小势能原理，转子静止时将处于磁场储能最小(0度)的位置，在此位置当绕组中有电流时将产生电磁转矩，电磁转矩的方向将取决与电流的方向。因此，由于定子极被设计成阶梯形，电机作为电动机运行时可实现正反方向的起动。由于本技术所提出的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，只有一半的定子槽中放有绕组，故其定子绕组比现有技术中的电机绕组少一倍，节省了绕组用铜量。另外，该电机既可作为发电机，也可作为电动机，作为电动机使用时能实现可靠起动。该电机结构简单、可双向起动，具有较高的效率。图1具有4个定子极和6个转子极的单相整距绕组永磁磁阻电机；图2本技术所说电机一个周期内的空载绕组磁链随转子位置变化曲线；图3本技术所说电机在恒定转速时的空载感应电动势波形；图4本技术所说电机一个周期内的空载磁场储能随转子位置变化曲线；图5可用于单相整距绕组永磁磁阻电机的典型控制主电路；图6据有4个定子极和6个转子极的外转子结构单相整距绕组永磁磁阻电机。图7具有8个定子极和12个转子极的单相整距绕组永磁磁阻电机；图1所示为本技术的首选方案的电机的截面图。电机由定子1和转子6两部分组成。转子2由软磁材料构成，有6个均匀分布的凸极7；定子1由软磁材料构成的铁心、永磁材料构成的永磁体4和导电材料构成的绕组5组成。定子铁心有4个均匀分布的凸极2，永磁体4放置在定子铁心的轭部3，绕组5线圈边放置在铁心的径向相对的一对槽中。定子极设计成阶梯形状，相邻的两个定子极的阶梯关于它们的槽中心线对称。本技术所说的单相整距绕组永磁磁阻电机，实现转子在外部的方案也是可行的。图6为这种方案的一个实例，它的转子6在定子1的外部，有6个凸极7；定子1与固定轴相连，有4个凸极2，有两个分段，两块永磁体4放置在两个分段之间，与每个分段的接触的永磁体4表面的极性是相同的；两个槽中的导体绕成两个对称的线圈，两个线圈可串联或并联组成一相绕组。定子极呈阶梯型，该结构的电机由于定子半径小于转子半径，绕组5的端部长度较小，可节约绕组的端部用铜量。实际上，本技术所说的单相整距绕组永磁磁阻电机，对任何4/6定子/转子极数配合的倍数的方案都是可行的。例如，图7所示为一8/12极配合的实例。它的定子1有8个凸极2，转子6有12个凸极7。永磁体4的块数相应为4。定子1有四个相似的分段，每个分段上有两个凸极2。四块永磁体4放在四个定子分段之间，每个分段的末段所对的永磁体4的极性是相同的。四个槽中的导体组成四个线圈，这四个线圈可串联或并联成一相绕组，绕组或线圈的端部没有交叉。定子极呈阶梯型。该电机电磁转矩的大小是通过控制绕组中的电流大小实现的，为了控制绕组中的电流，电机通过开关元件供电。图5为一个典型的电机供电的主电路原理图，它有四个可控功率开关元件T1、T2、T3、T4和四个功率二极管D1、D2、D3、D4。当开关元件T1和T4导通时，绕组中将流过正向电流，当开关元件T2和T3导通时，绕组中将流过反向电流，二极管是为了在可控开关元件关断后续流用的。图2为绕组空载磁链在一个周期随转子位置变化曲线。其中纵坐标为磁链ψ/Wb，横坐标为转子位置θ/°。图3为转子在恒速转动时，绕组两端的电动势波形。其中纵坐标为感应电动势/V，横坐标为转子位置θ/°。图4为一个周期中空载磁场储能随转子位置的变化曲线。其中纵坐标为磁场储能/J，横坐标为转子位置θ/°。权利要求1．一种自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，由定子(1)和转子(6)两部分组成，其特征在于，转子有(6)的倍数个均匀分布的凸极(7)。定子有(4)的倍数个均匀分布的凸极(2)，定子极靠近气隙部分呈阶梯形状；定子的轭部(3)间隔放置永磁体(4)，在不靠永磁做(4)的定子槽中放置绕组(5)线圈边，绕组跨过两个定子极，所有线圈连接成一相绕组。2．按照权利要求1所述的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，其特征在于定子在转子的外部。3．按照权利要求1所述的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，其特征在于定子在转子的内部。4．按照权利要求1所述的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，其特征在于相邻的定子极的阶梯关于槽中心线对称。5．按照权利要求1所述的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，其特征在于永磁体个数为定子极数的一半。6．按照权利要求1所述的自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，其特征在于圆周上相邻的永磁体的极性是相反的。专利摘要本技术为一种自起动单相整距绕组永磁磁阻电机,由定子和转子两部分组成。转子有6的倍数个均匀分布的凸极;定子有4的倍数个均匀分布的凸极,定子极靠近气隙部分呈阶梯形状;定子的轭部间隔放置永磁体,在不靠永磁体的定子槽中放置绕组线圈边,所有线圈连接成一相绕组。该电机具有结构简单、可双向起动,具有较高的效率的优点。文档编号H02K37/02GK2432725SQ00230258公开日2001年5月30日 申请日期2000年6月27日 优先权日2000年6月27日专利技术者詹琼华, 边敦新 申请人:华中科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自起动单相整距绕组永磁磁阻电机，由定子（１）和转子（６）两部分组成，其特征在于，转子有（６）的倍数个均匀分布的凸极（７）。定子有（４）的倍数个均匀分布的凸极（２），定子极靠近气隙部分呈阶梯形状；定子的轭部（３）间隔放置永磁体（４），在不靠永磁体（４）的定子槽中放置绕组（５）线圈边，绕组跨过两个定子极，所有线圈连接成一相绕组。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹琼华，边敦新，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]