雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機制造技術

雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機，其特征在于：雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子構件（2109）由兩個沿圓周相對設置的直齒外齒極鐵芯（2101）構成直齒外定子構件（2109）外套設線圈（2102），直齒外定子鐵芯（2101）的軛部由雙環狀導磁材料（2103）連接固定，直齒外定子鐵芯（2101）之間的環狀導磁材料（2103）外套設線圈（2104）構成直齒外halbach陣列定子構件（2109），直齒外halbach陣列定子構件（2109）沿轉軸方向螺旋排列構成直齒外halbach陣列螺旋排列定子（210），直齒外halbach陣列螺旋排列定子內設雙直齒動子單元直線排列構成雙直齒動子（310），構成雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機（110）。

【技術實現步驟摘要】
雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機
本專利技術屬于電機領域，具體就是一種新型結構的開關磁阻電動機。
技術介紹
開關磁阻電動機系統（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統之后發展起來的最新一代無級調速系統，是集現代微電子技術、數字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。開關磁阻電動機調速系統主要由開關磁阻電動機（SRM）、功率變換器、控制器、轉子位置檢測器四大部分組成。控制器內包含控制電路與功率變換器，而轉子位置檢測器則安裝在電機的一端。開關磁阻電動機調速系統所用的開關磁阻電動機（SRM）是SRD中實現機電能量轉換的部件，也是SRD有別于其他電動機驅動系統的主要標志。現有SRM系雙凸極可變磁阻電動機，其定、轉子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉子既無繞組也無永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組聯接起來，稱為“一相”，SR電動機可以設計成多種不同相數結構，且定、轉子的極數有多種不同的搭配。相數多、步距角小，有利于減少轉矩脈動，但結構復雜，且主開關器件多，成本高，現今應用較多的是四相（8/6）結構和三相（12/8）結構。開關磁阻電動機傳動系統綜合了感應電動機傳動系統和直流電動汽車電機傳動系統的優點，是這些傳動系統的有力競爭者，其主要優點如下：1、開關磁阻電動機有較大的電動機利用系數，可以是感應電動機利用系數的1.2～1.4倍。2、電動機的結構簡單，轉子上沒有任何形式的繞組；定子上只有簡單的集中繞組，端部較短，沒有相間跨接線。因此，具有制造工序少、成本低、工作可靠、維修量小等特點。3、開關磁阻電動機的轉矩與電流極性無關，只需要單向的電流激勵，理想上公率變換電路中每相可以只用一個開關元件，且與電動機繞組串聯，不會像PWM逆變器電源那樣，存在兩個開關元件直通的危險。所以，開關磁阻電動機驅動系統SED線路簡單，可靠性高，成本低于PWM交流調速系統。4、開關磁阻電動機轉子的結構形式對轉速限制小，可制成高轉速電動機，而且轉子的轉動慣量小，在電流每次換相時又可以隨時改變相匝轉矩的大小和方向，因而系統有良好的動態響應。5、SRD系統可以通過對電流的導通、斷開和對幅值的控制，得到滿足不同負載要求的機械特性，易于實現系統的軟啟動和四象限運行等功能，控制靈活。又由于SRD系統是自同步系統運行，不會像變頻供電的感應電動機那樣在低頻時出現不穩定和振蕩問題。6、由于SR開關磁阻電動機采用了獨特的結構和設計方法以及相應的控制技巧，其單位處理可以與感應電動機相媲美，甚至還略占優勢。SRD系統的效率和功率密度在寬廣的速度和負載范圍內都可以維持在教導水平。開關磁阻電動機驅動系統的主要缺點是：1、有轉矩脈動。從工作原理可知，S開關磁阻電動機轉子上產生的轉矩是由一些列脈沖轉矩疊加而成的，由于雙凸極結構和磁路飽和非線性的影響，合成轉矩不是一個恒定轉矩，而有一定的諧波分量，這影響了SR電動機低速運行性能。2、SR電動機傳動系統的噪聲與震動比一般電動機大。上述缺點，本質上是開關磁阻電動機驅動系統即SRD系統的開關磁阻電動機SRM的結構造成的，要想減小轉矩脈動及其引起的噪聲與震動，就要改變開關磁阻電動機SRM的結構。
技術實現思路
為了減小現有開關磁阻電動機SRM轉矩脈動引起的震動和噪音，本專利技術提供一種全新結構的開關磁阻電動機SRM，具體就是雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子構件2109由兩個沿圓周相對設置的直齒外齒極鐵芯2101構成直齒外定子構件2109外套設線圈2102，直齒外定子鐵芯2101的軛部由雙環狀導磁材料2103連接固定，直齒外定子鐵芯2101之間的環狀導磁材料2103外套設線圈2104構成直齒外halbach陣列定子構件2109，直齒外halbach陣列定子構件2109沿轉軸方向螺旋排列構成直齒外halbach陣列螺旋排列定子210，直齒外halbach陣列螺旋排列定子內設雙直齒動子單元直線排列構成雙直齒動子310，構成雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機110。本專利技術的有益效果是：本專利技術由于磁極為疊加磁場，增加了電機的功率密度；另外使用兩極齒極，齒極圓弧面角度為90°，就減小了轉矩脈動，隨著層數增多，相鄰兩層之間的齒極中心線夾角更小，增加了施加磁力轉矩的層數，由于層數的增加，施加磁力轉矩的層數也就增加，當增加的層數均施加磁力轉矩時，僅僅在相鄰兩層齒極中心線夾角的范圍內產生轉矩脈動，當層數多夾角小時，又大大減小了轉矩脈動，由極大減小了轉矩脈動也就極大減小了噪音和振動。附圖說明圖1是雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機構件組合結構示意圖。具體實施方式圖1為雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機，僅僅動子和定子的齒極是直齒。雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子構件2109由兩個沿圓周相對設置的直齒外齒極鐵芯2101構成直齒外定子構件2109外套設線圈2102，直齒外定子鐵芯2101的軛部由雙環狀導磁材料2103連接固定，直齒外定子鐵芯2101之間的環狀導磁材料2103外套設線圈2104構成直齒外halbach陣列定子構件2109，直齒外halbach陣列定子構件2109沿轉軸方向螺旋排列構成直齒外halbach陣列螺旋排列定子210，直齒外halbach陣列螺旋排列定子內設雙直齒動子單元直線排列構成雙直齒動子310，構成雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機110。一種開關磁阻電動機，包括定子齒極和動子齒極，動子齒極相對于定子齒極轉動配合，所述定子齒極的數目與動子齒極的數目相等；定子齒極沿轉動軸方向為層狀固定連接，定子齒極厚度對應動子齒極的厚度范圍稱為動子齒極單元（定子齒極，指的是單個定子齒極；定子齒極厚度是定子齒極鐵芯厚度加其外部套設的定子齒極線圈厚度；另外動子可以是整體成型結構，每層之間為整體連接，也可以是層狀排列，每層之間層疊固定連接，所以定子齒極厚度對應動子齒極的厚度范圍稱為動子齒極為單元，動子齒極單元包括至少一個動子齒極），定子齒極由定子齒極鐵芯及其外部套設的定子齒極線圈構成，定子齒極鐵芯與動子齒極形成氣隙的端組為凹凸配合的圓弧面，定子齒極與動子齒極的配合關系為，無論動子齒極相對于定子齒極旋轉到任何角度，至少一層定子齒極中心線與對應動子齒極單元的動子齒極中心線形成夾角α，0＜α≤β，β為定子齒極鐵芯或者動子齒極沿旋轉軸方向的橫截面的圓弧對應圓心的角度。動子齒極圓弧角度與定子齒極鐵芯圓弧角度僅僅相差二者之間的氣隙引起的圓弧角度差，由于氣隙很小，二者圓弧半徑差別也很小，相同齒極寬度對應的圓弧角差別也很小，假設氣隙無限小，則凹凸圓弧面對應的角度就相等，所以β即代表定子齒極鐵芯圓弧角，又代表動子齒極圓弧角，定子齒極鐵芯圓弧角也稱為定子齒極圓弧角。這樣的設置，能夠保證始終存在一層，其定子齒極中心線與對應動子齒極單元的動子中心線的夾角小于β，使穿過二者之間氣隙的磁場能夠對動子齒極產生磁阻轉矩；當α=β=360/(2m)時，相當于現有的4/2開關磁阻電動機存在平衡點，也就是死點，需要設置永磁體，當動子停止轉動時，將永磁體動子偏離死點，即偏離動子平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機，其特征在于：雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子構件（2109）由兩個沿圓周相對設置的直齒外齒極鐵芯（2101）構成直齒外定子構件（2109）外套設線圈（2102），直齒外定子鐵芯（2101）的軛部由雙環狀導磁材料（2103）連接固定，直齒外定子鐵芯（2101）之間的環狀導磁材料（2103）外套設線圈（2104）構成直齒外halbach陣列定子構件（2109），直齒外halbach陣列定子構件（2109）沿轉軸方向螺旋排列構成直齒外halbach陣列螺旋排列定子（210），直齒外halbach陣列螺旋排列定子內設雙直齒動子單元直線排列構成雙直齒動子（310），構成雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機（110）。

【技術特征摘要】
1.雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子開關磁阻電機，其特征在于：雙直齒外halbach陣列螺旋排列定子構件（2109）由兩個沿圓周相對設置的直齒外齒極鐵芯（2101）構成直齒外定子構件（2109）外套設線圈（2102），直齒外定子鐵芯（2101）的軛部由雙環狀導磁材料（2103）連接固定，直齒外定子鐵芯（2101）之間的環狀導磁材料（21...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張春，
申請(專利權)人：鄭州吉田專利運營有限公司，
類型：發明
國別省市：河南,41