一种双速绕组开关磁阻电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双速绕组开关磁阻电机，定子上设有偶数个定子齿，且定子齿上设有集中绕组，该集中绕组包括低速集中绕组和高速集中绕组，低速集中绕组的匝数比高速集中绕组的匝数多，低速集中绕组的线径比高速集中绕组的线径小；在相邻两个定子齿中，一个定子齿上绕有低速集中绕组，另一个定子齿上绕有高速集中绕组，每个低速集中绕组沿定子径向相对的另一侧为一个低速集中绕组，且该两个低速集中绕组顺序串联或并联组成一相低速绕组；每个高速集中绕组沿定子径向相对的另一侧为一个高速集中绕组，且该两个高速集中绕组顺序串联或并联组成一相高速绕组。该开关磁阻电机既能在低速运行时输出大转矩，又能在高速运行时具有宽广的调速范围。

【技术实现步骤摘要】
一种双速绕组开关磁阻电机
本专利技术属于电机制造的
，具体来说，涉及一种双速绕组开关磁阻电机。
技术介绍
随着电力电子器件技术、微电子技术和自动控制技术的发展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的价格上涨，开关磁阻电机的应用将越来越广泛。开关磁阻电机为双凸极结构，定转子均由普通硅钢片压叠制成，转子上既无永磁体也无绕组，定子上只有集中式绕组线圈，其依据“磁阻最小”原理工作。开关磁阻电机具备制造工艺简单、成本低、结构坚固、容错性能好、适宜高速运行等优点，在工业驱动、电气调速、搅拌系统、电动汽车、家用电器、纺织机械等领域中已显示出强大的竞争力与广阔的应用前景。以电动汽车驱动系统为代表的应用场合要求电机系统能够实现恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行。然而，对常规的电机驱动系统而言，这两个要求很难同时满足。其原因在于低速区的大转矩输出与高速区的恒功率运行是一对很难调和的矛盾，在设计电机与控制器时通常只能尽量兼顾两个区域的性能需求，而无法充分发挥各自区域的最佳能力。具体而言，传统的开关磁阻电机定子上若干个凸极齿均勻分布，齿形完全相同，绕组均匀分布，即每个定子齿上都套有匝数相同且线径相同的集中式线圈，将一个定子槽分为两半，分属于不同相的两个线圈圈边并列排布在同一个定子槽中。多相对称绕组线圈沿定子圆周均匀分布，若干个线圈根据性能需求串联、并联或者混联组成一相绕组，且电机某相导通时该相绕组的所有线圈均通电。采用上述传统绕组结构的开关磁阻电机只能在低速区或者高速区中的某一个运行区域内呈现出较好的性能，很难同时满足整个运行范围内的高性能要求，限制了其在电动汽车等既要求短时低速大转矩输出能力强、又要求高速调速范围宽的应用场合的进一步推广和发展。因此，本专利技术从解决这一矛盾出发，在现有常规开关磁阻电机结构基础之上，提出了一种新型绕组结构的双速开关磁阻电机，通过两套绕组的切换运行可以兼顾电机的低速大转矩输出和宽转速范围恒功率输出，保证驱动系统在整个运行工况内的高性能工作。此夕卜，该新型绕组结构可以进一步提高开关磁阻电机的可靠性与容错性能，两套绕组具备冗余性，更有利于在对安全性、可靠性要求高的领域应用。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种双速绕组开关磁阻电机，该开关磁阻电机既能在低速运行时输出大转矩，又能在高速运行时具有宽广的调速范围，并且适用于任意相数、任意定转子齿槽配合。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:—种双速绕组开关磁阻电机，包括定子和转子，所述的定子上设有偶数个定子齿，且定子齿上设有集中绕组，该集中绕组包括适合低速运行的低速集中绕组和适合高速运行的高速集中绕组，低速集中绕组的匝数比高速集中绕组的匝数多,低速集中绕组的线径比高速集中绕组的线径小；在相邻两个定子齿中，一个定子齿上绕有低速集中绕组，另一个定子齿上绕有高速集中绕组，且每个低速集中绕组沿定子径向相对的另一侧为一个低速集中绕组，且该两个低速集中绕组顺序串联或并联组成一相低速绕组；每个高速集中绕组沿定子径向相对的另一侧为一个高速集中绕组，且该两个高速集中绕组顺序串联或并联组成一相高速绕组。进一步，所述的开关磁阻电机采用三相定子12槽转子8极开关磁阻电机结构，定子上设有12个定子齿，低速集中绕组包括第一低速集中线圈、第二低速集中线圈、第三低速集中线圈、第四低速集中线圈、第五低速集中线圈和第六低速集中线圈，第一低速集中线圈与第四低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相低速绕组；第二低速集中线圈与第五低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成B相低速绕组；第三低速集中线圈与第六低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成C相低速绕组；高速集中绕组包括第一高速集中线圈、第二高速集中线圈、第三高速集中线圈、第四高速集中线圈、第五高速集中线圈和第六高速集中线圈，第二高速集中线圈与第五高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相高速绕组；第三高速集中线圈与第六高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成B相高速绕组；第一高速集中线圈与第四高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成C相高速绕组。进一步，所述的开关磁阻电机采用四相定子8槽转子6极开关磁阻电机结构，定子上设有8个定子齿，低速集中绕组包括第一低速集中线圈、第二低速集中线圈、第四低速集中线圈和第五低速集中线圈，第一低速集中线圈与第四低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相低速绕组；第二低速集中线圈与第五低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成B相低速绕组；高速集中绕组包括第二高速集中线圈、第三高速集中线圈、第五高速集中线圈和第六高速集中线圈，第二高速集中线圈与第五高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相高速绕组；第三高速集中线圈与第六高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成B相高速绕组。进一步，所述的开关磁阻电机采用两相定子4槽转子6极开关磁阻电机结构，定子上设有4个定子齿，低速集中绕组包括第一低速集中线圈和第四低速集中线圈，该两个低速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相低速绕组；高速集中绕组包括第二高速集中线圈和第五高速集中线圈，该两个高速集中线圈径向相对，顺序串联或并联组成A相高速绕组。有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:1.电机既能在低速运行时输出大转矩，又能在高速运行时具有宽广的调速范围。与传统的开关磁阻电机相比，本专利技术的新型开关磁阻电机定子与转子铁心都不需要改变，由硅钢片冲片叠压构成，但绕组绕法有了较大改变。传统结构中所有定子齿平均分配给每相绕组，且沿着定子圆周依次分布，每一个定子槽被分为两半，分属于不同相的两个匝数相等、线径相同的线圈圈边并列排布在同一个定子槽中。而本专利技术的电机的定子齿设为低速齿和高速齿，低速齿上套有适合低速运行的低速集中绕组，高速齿上套有适合高速运行的高速集中绕组，低速集中绕组的匝数比高速集中绕组的匝数多,低速集中绕组的线径比高速集中绕组的线径小。在不增加成本和制造难度的条件下，可分别控制低速集中绕组和高速集中绕组的电流与开通关断角，以使电机既能在低速运行时输出大转矩，又能在高速运行时具有宽广的调速范围。2.适宜高速运行。本专利技术的电机中，绕组设置在定子上，转子上既没有绕组，也没有永磁体。转子转动惯量小，适宜高速运行。3.实现整个运行范围内的高性能输出。本专利技术通过控制低速集中绕组和高速集中绕组的匝数与线径，使得电机分别单独工作于低速集中绕组和高速集中绕组下的机械特性曲线无缝连接，实现整个运行范围内的高性能输出。4.结构简单牢靠，降低制造成本。本专利技术的电机中，定子和转子均由硅钢片压制而成。加工简单，结构牢靠，不需要使用永磁体，材料和制作成本较低。另外，低速集中绕组和高速集中绕组均为集中式线圈，绕制难度低，端部较短，有效的减少了铜耗，并且利于电机的散热。5.电机工作安全性和可靠性高。本专利技术的电机中，存在低速集中绕组和高速集中绕组两套绕组，即使其中一套绕组发生故障，仍然可以利用剩余的一套绕组输出一定的功率与转矩，保证电机驱动系统的安全可靠。另外，低速集中绕组和高速集中绕组两套绕组相互独立工作，每套绕组各相间的互感都较小，具有较强的容错运行能力，有效地提高了系统的可靠性。6.电机参数灵活多样。套有低速集中绕组的低速齿和套有高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双速绕组开关磁阻电机，包括定子（1）和转子（4），其特征在于，所述的定子（1）上设有偶数个定子齿，且定子齿上设有集中绕组，该集中绕组包括适合低速运行的低速集中绕组（2）和适合高速运行的高速集中绕组（3），低速集中绕组（2）的匝数比高速集中绕组（3）的匝数多，低速集中绕组（2）的线径比高速集中绕组（3）的线径小；在相邻两个定子齿中，一个定子齿上绕有低速集中绕组（2），另一个定子齿上绕有高速集中绕组（3），且每个低速集中绕组（2）沿定子（1）径向相对的另一侧为一个低速集中绕组（2），且该两个低速集中绕组（2）顺序串联或并联组成一相低速绕组；每个高速集中绕组（3）沿定子（1）径向相对的另一侧为一个高速集中绕组（3），且该两个高速集中绕组（3）顺序串联或并联组成一相高速绕组。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：花为，华浩，吴中泽，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：