开关磁阻电机的降振减噪转子结构制造技术

本发明专利技术涉及一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构。它由硅钢片叠压而成，转子极末端为带弧形极尖的凸极结构。所述的转子凸极结构为：每个转子凸极末端位置处沿转子外径圆周左右各延伸出一个弧形极尖。本发明专利技术可以降低因为电机转子转动过程中到达转子沿与定子极沿重合时引起的径向力大幅突变，减小由此径向力磁吸力突变导致的电机壳体结构的压缩、扩张振动；并且缓解在电机转子沿在转动到达与定子极沿重合时的转矩波动，减小转矩脉动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关磁阻电机，特别涉及一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构。
技术介绍
开关磁阻电机调速系统是集开关磁阻电机、现代电力电子、控制技术为一体的交流调 速系统。其具有一系列的优点结构简单、坚固，制造成本低，维护量小，调速范围宽、 效率高等优点，使其成为可变速驱动系统中极具潜力的成员。20世纪90年代以来，开关 磁阻调速系统被越来越多的应用于电动车辆、矿山、油田、纺织机械等工业部分的驱动系 统。特别是其高速性能好和较强的容错能力，使其在航空航天、高速离心机等环境恶劣且 安全性要求很高的领域得到广泛应用。然而，开关磁阻电机较其他传统电机有较大的噪声， 其定子、转子的双凸极结构以及开关形式供电电源，使得开关磁阻电机驱动系统成为一个 多变量高度耦合、非线性异常严重的系统，运行中的转矩脉动非常明显，因此引起电机噪 声及转矩波动，直接影响了开关磁阻电机在运行质量要求较高场合的应用。国内外许多学 者对如何降低开关磁阻电机的噪声方面已经做过了大量的研究，大部分对开关磁阻电机噪声的抑制都是在控制策略的领域进行，比如对开关磁阻电机的定子振动特性分析、噪声预 估以及有源降噪控制策略等方面，对开关磁阻电机本体结构形式的研究很少。开关磁阻电 机的噪声一个主要来源是电机的脉动径向磁吸力，电机的定子壳体结构因为受到径向磁吸 力的作用，形成压縮、扩张振动，振动通过机壳向外发射噪声。径向磁吸力在齿对槽位置 时最小，在齿对齿位置最大，脉动径向磁吸力开始突变的转子位置为转子沿运转到与定 子沿开始重合的位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构，可以克服已有技术的 缺陷。本专利技术可以降低因为电机转子转动过程中到达转子沿与定子极沿重合时引起的径向 力大幅突变，减小由此径向力磁吸力突变导致的电机壳体结构的压縮、扩张振动；并且缓 解在电机转子沿在转动到达与定子极沿重合时的转矩波动，减小转矩脉动。本专利技术提供的一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构为由硅钢片叠压而成，转子极末端为带弧形极尖的凸极结构。所述的转子凸极结构为每个转子凸极末端位置处沿转子外径圆周左右各延伸出一个 弧形极尖。所述的沿转子外径圆周延伸的左右弧形极尖对称。 所述的弧形极尖的水平长度为转子极宽的1/5。所述的转子凸极结构主要适用于三相6/4极、三相6/8极开关磁阻电机、四相8/6极开关磁阻电机。本专利技术提供的一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构由硅钢片叠压而成。 本专利技术提供的开关磁阻电机的降振减噪转子结构是通过对开关磁阻电机转子结构形 式的改变来改善电机的振动和噪声。开关磁阻电机的径向磁吸力是脉动的力波，在齿对槽 位置时最小，在齿对齿位置时最大。开关磁阻电机的定子是壳体结构，由于受到径向磁吸 力的作用，形成压縮、扩张振动，振动通过机壳向外发射噪声，是开关磁阻电机的主要噪声来源。径向磁吸力突变的位置为转子沿转动达到与定子沿开始重合的位置。与常用的 开关磁阻电机相比，本专利技术的转子带有弧形极尖可以缓解径向磁吸力的突变，减小机壳剧 烈振动，同时也降低了转矩的大幅波动，使转矩更为平滑，达到了电机降振减噪的效果。附图说明图1是采用本专利技术实施例三相6/4极开关磁阻电机的转子硅钢片结构。图2是采用本专利技术实施例三相6/4极开关磁阻电机功率电路。图3是采用本专利技术实施例三相6/4极开关磁阻电机的绕组连接方式。图4是开关磁阻电机定子所受的径向力对比图。图5是开关磁阻电机定子铁心变形形状对比图。图6是三相6/8极开关磁阻电机转子结构。图7是四相8/6极开关磁阻电机的转子结构。具体实施例方式本专利技术结合附图具体说明如下本专利技术提供的开关磁阻电机转子由硅钢片叠压而成，转子极型末端为带弧形极尖的凸极结构。所述的转子凸极结构为每个转子凸极末端位置处沿转子外径圆周左右各延伸出一个弧形极尖。所述的沿转子外径圆周延伸的左右弧形极尖对称；所述的弧形极尖的水平长度为转子 极宽的l/5;所述的转子凸极结构主要适用于三相6/4极、三相6/8极开关磁阻电机、四相 8/6极开关磁阻电机。以三相6/4极开关磁阻电机为例进行说明，三相6/4极开关磁阻电机适用本专利技术提供 的降振减噪转子凸极结构。采用本专利技术技术方案的转子硅钢片如图1所示转子-1，电机轴-2，转子左弧形极尖 -3，转子右弧形极尖-4。其中，转子l凸极末端位置处沿转子圆周外径r左右延伸出弧形极尖3和弧形极尖4， 转子左弧形极尖3和转子右弧形极尖4对称，每个弧形极尖的水平长度为转子极宽b的 1/5。采用电机仿真测试的方法对本专利技术技术方案和己有常用技术进行比较。测试使用一台 额定功率为3000W,额定电压510V，额定转速为2000r/min的开关磁阻电机样机，其转子分别使用本专利技术提供的转子和常用的平行极转子进行仿真测试。为电机连接如图2所示的功率电路，电机工作方式如图3所示，按照图3的电机绕组 连接方式为电机绕组5通电，开关磁阻电机带动14N.m的负载，从图3所示的初始位置 开始按照B-C-A-B的通电顺序供电，每相绕组通电的机械角度为30° 。经过对开关磁阻 电机的仿真测试得到定子所受的径向力对比图如4所示，釆用本专利技术技术方案转子的电机 定子所受的径向力增加相对平缓，并且由于弧形极尖的存在分担了部分磁链，使得在定子 极和转子极重合时，定子所受的最大径向力有所降低。另外，当开关磁阻电机的转子转动 和电机定子部分重合的时候，即当转子转到转子极中心线和定子极中心线相差10°位置，， 即在图4中转子位置角为5(T时，电机定子铁心变形形状如图5所示，图5 (a)为使用 常用平行极转子的电机定子形变，图5 (b)为使用本专利技术技术方案转子的电机定子形变。 采用本专利技术技术方案转子的电机有效地降低了定子机壳的变形，减小了振动。此外，三相6/8极开关磁阻电机转子结构如图6，四相8/6极开关磁阻电机的转子结构如7所示。权利要求1、一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构转子极末端为带弧形极尖的凸极结构，转子由硅钢片叠压而成。2、 按照权利要求1所述的转子结构，其特征在于每个转子凸极末端位置处沿转子 外径圆周左右各延伸出一个弧形极尖。3、 按照权利要求2所述的转子结构，其特征在于所述的沿转子外径圆周延伸的左 右弧形极尖对称。4、 按照权利要求2所述的转子结构，其特征在于所述的弧形极尖的水平长度为转 子极宽的1/5。5、 权利要求l-4任一所述的转子结构，其特征在于所述的转子由硅钢片叠压而成。6、 按照权利要求l-4任一所述的转子结构，其特征在于所述的转子凸极结构适用于三相6/4极、三相6/8极开关磁阻电机或四相8/6极开关磁阻电机。全文摘要本专利技术涉及一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构。它由硅钢片叠压而成，转子极末端为带弧形极尖的凸极结构。所述的转子凸极结构为每个转子凸极末端位置处沿转子外径圆周左右各延伸出一个弧形极尖。本专利技术可以降低因为电机转子转动过程中到达转子沿与定子极沿重合时引起的径向力大幅突变，减小由此径向力磁吸力突变导致的电机壳体结构的压缩、扩张振动；并且缓解在电机转子沿在转动到达与定子极沿重合时的转矩波动，减小转矩脉动。文档编号H02K1/22GK101667757SQ20091007070公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月29日 优先权日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机的降振减噪转子结构转子极末端为带弧形极尖的凸极结构，转子由硅钢片叠压而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹤旭，李洁，郑易，何林，米彦青，贾婧，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]