【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及磁阻电机，并且更具体地涉及齿形可变磁阻电机的变型。磁阻电机是一类转子仅由铁磁材料制成的电机。如果转子除了铁磁材料之外还包括线圈、鼠笼或磁体，则该电机将属于其他电机类别，如永磁电机、感应电机、滑环电机等。期望将转子制成层压钢的磁阻电机，因为转子中的任何电流都会降低电机效率。磁阻电机中的转子具有齿。定子包括拉动齿的“电磁体”。电磁体按顺序打开和关闭，以在所有位置沿相同方向对转子产生拉力。解释有点简单，但是对于理解原理很有用。与永磁(pm)电机不同，磁阻电机中的电磁体无法推动转子。它们只能拉。这意味着磁阻电机至少需要3个相，定子才能在所有位置的转子上产生扭矩。
技术介绍
1、根据本专利技术的电机被称为多板磁阻电机。这是为了将该电机与多盘(或多级)电机区分开来。多盘电机是众所周知的。aydin等人在2004年的研究报告“axial fluxpermanent magnet disc machines:a review”中展示了经典的永磁多盘电机设计。还研究了多盘感应电机。
2、增加轴向磁通永磁电机扭矩的一种方式是增加电机的长度。然而，如果这种电机的直径保持恒定并且磁体和线圈的长度增加，则泄漏场将会增加。在某个时间点，泄漏场会导致材料的利用率降低。那么最好将多个电机排成一排并让它们共享轴，但仍然需要背铁来转动每个电机内的磁场方向。
3、在多盘电机中，可以去掉电机之间的背铁，让磁场以相同的方向穿过所有电机。然后，磁场首先在电机组端部改变方向。这大大减少了总长度，因为电机之间的几个背铁被去掉了。然而
4、在轴向磁通多板可变磁阻电机中，最常见的是在电机两端的定子中仅存在线圈。在端部定子之间交替叠置转子板和定子中板。这会放大扭矩，因为转子板和定子中板之间的磁场呈之字形。从电磁角度来看，转子板和定子中板可以非常薄。制造方法和结构完整性限制了板的厚度。叠置的板越多，驱动磁场穿过所有板所需的磁动势就越大。泄漏场随着叠层厚度的增加而增加。这些效应对多板磁阻电机中可以叠置的板数量提供了理论上的限制。只有磁阻电机才可以是多板电机。为了进一步描述，请参考“具体实施方式”。
5、磁阻电机简介
6、如前所述，磁阻电机至少需要3个相，定子才能在所有位置的转子上产生扭矩。最简单可能的磁阻电机如图0a所示。该图取自wikipediatm，但箭头[m]表示磁场方向，箭头[r]表示转子旋转方向，[pa]、[pb]和[pc]表示已添加a相、b相和c相。在所示的转子位置中，只有a相中有电流。线圈中的电流方向由箭头[c1](平面外)和箭头[c2](平面内)指示。在c相电流接通之前，转子必须旋转15机械度，在a相电流关闭之前，转子必须旋转30机械度。在a相电流再次接通之前，转子必须再旋转45机械度。因此，磁阻电机中的电流仅为半正弦。每次接通时电流都可以进行相位交替，但这样做没有任何好处。
7、磁阻电机中的磁场需要形成回路，因此磁阻电机中的每相至少应有2个线圈。由于漏磁场，每相1个线圈是可能的，但效率非常低。每相1个线圈的示例可以在专利ep1280262a2中找到。每相3个线圈将使电机中穿过2个线圈的磁场必须通过1个线圈返回。每相5或7个线圈的情况类似。因此，每相1、3、5、7......个线圈是可能的，但会产生次优的电机。每相4、6、8等个线圈是每相2个线圈重复的模式。
8、图0a中的设计是分3相的。三相意味着属于同一相的线圈具有随时间变化的相同的电流。属于不同相的线圈具有随时间变化的不同电流。对于三相pm电机，电流偏移2/3*pi。假设各相电流为正弦的，这意味着各相电流为：
9、a相：ia＝i0*sin(θe)
10、b相：ib＝i0*sin(θe+2π/3)
11、b相：ic＝i0*sin(θe+4π/3)
12、i0是线圈中的最大电流。θe是电气角度。在大多数电动机中，2*π电角度被定义为转子必须旋转以使位置相同的最短机械角。对于图0a所示的电机θe＝1/4θm，因为转子必须移动一个完整的机械旋转的1/4才能完成一个完整的电气周期。θm＝机械角度，π＝pi＝3.14159...
13、三相磁阻电机的弱点是扭矩波动。这部分与线圈配置有关。下面解释一下原因。
14、在三相永磁(pm)电机中，一相的扭矩与sin(θe)2成正比。正弦平方，因为：
15、1)如果相中的电流恒定，则随电气角度变化的扭矩(或多或少)是正弦的。
16、2)各相电流(通常)为正弦的。
17、事实证明sin(θe)2+sin(θe+2π/3)2+sin(θe+4π/3)2＝常数(＝1、5)。这意味着，如果馈入偏移2π/3弧度(120°)的3相正弦电流，正确设计的3相永磁电机可以具有零扭矩波动。这使得这种电机非常适合作为电网上的发电机。
18、对于两相永磁电机，相间电流偏移π。同样，一相的扭矩与sin(θe)2成正比，事实再次证明sin(θe)2+sin(θe+π)2＝常数(＝1)。这意味着，如果馈入偏移π弧度(180°)的2相正弦电流，正确设计的2相永磁电机也可以具有零扭矩波动。
19、然而，对于三相磁阻电机，可以跳过电流的负部分。这意味着每相的扭矩与以下各项成正比：
20、a相：如果sin(θe)>0则扭矩～sin(θe)2否则扭矩＝0
21、b相：如果sin(θe+2π/3)>0则扭矩～sin(θe+2π/3)2否则扭矩＝0
22、c相：如果sin(θe+4π/3)>0则扭矩～sin(θe+4π/3)2否则扭矩＝0
23、这个总和不是恒定的。(它几乎与0.75-0.25*sin(3*θe))。因此，如果馈入正弦电流的正部分，3相磁阻电机将具有严重的扭矩波动。扭矩波动意味着噪音，这就是磁阻电机不太受欢迎的原因。
24、先进的电流控制可以减少扭矩波动，但电流将包含高频分量，这也会产生问题。
25、在4相磁阻电机中，每相的扭矩为：
26、a相：如果sin(θe)>0则扭矩～sin(θe)2否则扭矩＝0
27、b相：如果sin(θe+π/2)>0则扭矩～sin(θe+π/2)2否则扭矩＝0
28、c相：如果sin(θe+2π/2)>0则扭矩～sin(θe+2π/2)2否则扭矩＝0
29、d相：如果sin(θe+3π/2)>0则扭矩～sin(θe+3π/2)2否则扭矩＝0
30、其总和是常数(＝1)。如果添加a+c相和b+d相，会发现它与两相永磁电机相同。这意味着如果馈入正弦电流，则可以制造具有零扭矩波动的四相磁阻电机。
31、通过类似的推理可以看出，如果馈入正弦电流，6相磁阻电机也可以具有零扭矩波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁阻电机，所述磁阻电机包括转子和定子，所述定子包括两个端部定子，其特征在于，所述定子还包括具有定子中板齿(13、23A、23B)的至少一个定子中板(4、23)，所述转子包括具有转子板齿(14、22A、22B)的至少两个转子板(3、22)，其中，所述至少一个定子中板(4、23)和所述至少两个转子板(3、22)布置在所述两个端部定子(1、21)之间，从而在所述至少两个转子板(3、22)和所述至少一个定子中板(4、23)之间提供Z字形的磁场(9)，从而放大所述磁阻电机的扭矩。
2.根据权利要求1所述的磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机包括用于轴向推力的针式轴承，所述针式轴承布置为所述磁阻电机的至少两个相邻部件之间的间隔件，其中，所述部件包括所述端部定子(1、21)、所述定子中板(4、23)和所述转子板(3、22)，从而确保所述相邻部件之间的间隔。
3.根据权利要求1所述的磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机包括用于轴向推力的流体轴承，所述流体轴承布置为所述磁阻电机的至少两个相邻部件之间的间隔件，其中，所述部件包括所述端部定子(1、21)、所述定子中板(4、
4.根据权利要求1所述的磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机包括轴承滚珠，其中，所述转子板、所述端部定子和所述定子中板均布置有用于所述轴承滚珠的轨道，使得所述轴承滚珠能够确保端部定子(1、21)、定子中板(4、23)和转子板(3、22)之间的距离，从而防止所述端部定子、所述定子中板和所述转子板彼此接触。
5.根据上述权利要求之一所述的磁阻电机，其特征在于，相数为等于或大于4的偶数，并且其中，所述相数通过二极管减半，所述二极管根据电流方向将电流引导到不同的相。
6.根据上述权利要求之一所述的磁阻电机，其特征在于，端部定子齿、定子中板齿(13、23A、23B)和/或转子板齿(14、22A、22B)具有以下形状之一：倒角形状、圆角形状和正弦形状。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种磁阻电机，所述磁阻电机包括转子和定子，所述定子包括两个端部定子，其特征在于，所述定子还包括具有定子中板齿(13、23a、23b)的至少一个定子中板(4、23)，所述转子包括具有转子板齿(14、22a、22b)的至少两个转子板(3、22)，其中，所述至少一个定子中板(4、23)和所述至少两个转子板(3、22)布置在所述两个端部定子(1、21)之间，从而在所述至少两个转子板(3、22)和所述至少一个定子中板(4、23)之间提供z字形的磁场(9)，从而放大所述磁阻电机的扭矩。
2.根据权利要求1所述的磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机包括用于轴向推力的针式轴承，所述针式轴承布置为所述磁阻电机的至少两个相邻部件之间的间隔件，其中，所述部件包括所述端部定子(1、21)、所述定子中板(4、23)和所述转子板(3、22)，从而确保所述相邻部件之间的间隔。
3.根据权利要求1所述的磁阻电机，其特征在于，所述磁阻电机包括用于轴向推力的流体轴承，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔恩·埃里克·布伦瓦尔，
申请(专利权)人：艾拓有限公司，
类型：发明
国别省市：
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