內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)制造技術(shù)

內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)（112），其特征在于：定子為沿圓周均勻設(shè)置的4個(gè)螺旋定子齒極鐵芯（2121），螺旋定子齒極鐵芯（2121）厚度為20mm，螺距為816mm，由環(huán)狀軛鐵（2123）連接，螺旋定子齒極鐵芯（2121）外套設(shè)齒極線圈（2122），齒極線圈（2122）厚度為2mm，齒極之間的環(huán)狀軛鐵（2123）套設(shè)軛鐵線圈（2124）構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極構(gòu)件（2129），該構(gòu)件沿轉(zhuǎn)軸方向直線排列構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列定子（212），其外套設(shè)螺旋動(dòng)子齒極（312）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)
本專利技術(shù)屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體就是一種新型結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。
技術(shù)介紹
開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之后發(fā)展起來(lái)的最新一代無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)、紅外光電技術(shù)及現(xiàn)代電磁理論、設(shè)計(jì)和制作技術(shù)為一體的光、機(jī)、電一體化高新技術(shù)。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要由開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）、功率變換器、控制器、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器四大部分組成。控制器內(nèi)包含控制電路與功率變換器，而轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器則安裝在電機(jī)的一端。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）是SRD中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部件，也是SRD有別于其他電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要標(biāo)志。現(xiàn)有SRM系雙凸極可變磁阻電動(dòng)機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，定子極上繞有集中繞組，徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組聯(lián)接起來(lái)，稱為“一相”，SR電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)成多種不同相數(shù)結(jié)構(gòu)，且定、轉(zhuǎn)子的極數(shù)有多種不同的搭配。相數(shù)多、步距角小，有利于減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主開(kāi)關(guān)器件多，成本高，現(xiàn)今應(yīng)用較多的是四相（8/6）結(jié)構(gòu)和三相（12/8）結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)綜合了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和直流電動(dòng)汽車電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是這些傳動(dòng)系統(tǒng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：1、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)有較大的電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)，可以是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)的1.2～1.4倍。2、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何形式的繞組；定子上只有簡(jiǎn)單的集中繞組，端部較短，沒(méi)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(diǎn)。3、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流極性無(wú)關(guān)，只需要單向的電流激勵(lì)，理想上公率變換電路中每相可以只用一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，且與電動(dòng)機(jī)繞組串聯(lián)，不會(huì)像PWM逆變器電源那樣，存在兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件直通的危險(xiǎn)。所以，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SED線路簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低于PWM交流調(diào)速系統(tǒng)。4、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式對(duì)轉(zhuǎn)速限制小，可制成高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，而且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在電流每次換相時(shí)又可以隨時(shí)改變相匝轉(zhuǎn)矩的大小和方向，因而系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。5、SRD系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)電流的導(dǎo)通、斷開(kāi)和對(duì)幅值的控制，得到滿足不同負(fù)載要求的機(jī)械特性，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)和四象限運(yùn)行等功能，控制靈活。又由于SRD系統(tǒng)是自同步系統(tǒng)運(yùn)行，不會(huì)像變頻供電的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)那樣在低頻時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定和振蕩問(wèn)題。6、由于SR開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)的控制技巧，其單位處理可以與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相媲美，甚至還略占優(yōu)勢(shì)。SRD系統(tǒng)的效率和功率密度在寬廣的速度和負(fù)載范圍內(nèi)都可以維持在教導(dǎo)水平。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：1、有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。從工作原理可知，S開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是由一些列脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，由于雙凸極結(jié)構(gòu)和磁路飽和非線性的影響，合成轉(zhuǎn)矩不是一個(gè)恒定轉(zhuǎn)矩，而有一定的諧波分量，這影響了SR電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行性能。2、SR電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲與震動(dòng)比一般電動(dòng)機(jī)大。上述缺點(diǎn)，本質(zhì)上是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即SRD系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)SRM的結(jié)構(gòu)造成的，要想減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其引起的噪聲與震動(dòng)，就要改變開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)SRM的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了減小現(xiàn)有開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引起的震動(dòng)和噪音，本專利技術(shù)提供一種全新結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)SRM，具體就是內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)112，定子為沿圓周均勻設(shè)置的4個(gè)螺旋定子齒極鐵芯2121，螺旋定子齒極鐵芯2121厚度為20mm，螺距為816mm，由環(huán)狀軛鐵2123連接，螺旋定子齒極鐵芯2121外套設(shè)齒極線圈2122，齒極線圈2122厚度為2mm，齒極之間的環(huán)狀軛鐵2123套設(shè)軛鐵線圈2124構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極構(gòu)件2129，該構(gòu)件沿轉(zhuǎn)軸方向直線排列構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列定子212，其外套設(shè)螺旋動(dòng)子齒極312，螺旋齒極條3121長(zhǎng)度為204mm，螺距為816mm，由支架3122固定構(gòu)成螺旋動(dòng)子齒極312。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)由于磁極為疊加磁場(chǎng)，增加了電機(jī)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(zhuǎn)矩脈動(dòng)，隨著層數(shù)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(zhuǎn)矩的層數(shù)，由于層數(shù)的增加，施加磁力轉(zhuǎn)矩的層數(shù)也就增加，當(dāng)增加的層數(shù)均施加磁力轉(zhuǎn)矩時(shí)，僅僅在相鄰兩層齒極中心線夾角的范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，當(dāng)層數(shù)多夾角小時(shí)，又大大減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，由極大減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也就極大減小了噪音和振動(dòng)。附圖說(shuō)明圖1是內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)構(gòu)件組合結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式圖1為內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)112，定子為沿圓周均勻設(shè)置的4個(gè)螺旋定子齒極鐵芯2121，螺旋定子齒極鐵芯2121厚度為20mm，螺距為816mm，由環(huán)狀軛鐵2123連接，螺旋定子齒極鐵芯2121外套設(shè)齒極線圈2122，齒極線圈2122厚度為2mm，齒極之間的環(huán)狀軛鐵2123套設(shè)軛鐵線圈2124構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極構(gòu)件2129，該構(gòu)件沿轉(zhuǎn)軸方向直線排列構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列定子212，其外套設(shè)螺旋動(dòng)子齒極312，螺旋齒極條3121長(zhǎng)度為204mm，螺距為816mm，由支架3122固定構(gòu)成螺旋動(dòng)子齒極312。一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，包括定子齒極和動(dòng)子齒極，動(dòng)子齒極相對(duì)于定子齒極轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述定子齒極的數(shù)目與動(dòng)子齒極的數(shù)目相等；定子齒極沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向?yàn)閷訝罟潭ㄟB接，定子齒極厚度對(duì)應(yīng)動(dòng)子齒極的厚度范圍稱為動(dòng)子齒極單元（定子齒極，指的是單個(gè)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(shè)的定子齒極線圈厚度；另外動(dòng)子可以是整體成型結(jié)構(gòu)，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(duì)應(yīng)動(dòng)子齒極的厚度范圍稱為動(dòng)子齒極為單元，動(dòng)子齒極單元包括至少一個(gè)動(dòng)子齒極），定子齒極由定子齒極鐵芯及其外部套設(shè)的定子齒極線圈構(gòu)成，定子齒極鐵芯與動(dòng)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(dòng)子齒極的配合關(guān)系為，無(wú)論動(dòng)子齒極相對(duì)于定子齒極旋轉(zhuǎn)到任何角度，至少一層定子齒極中心線與對(duì)應(yīng)動(dòng)子齒極單元的動(dòng)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(dòng)子齒極沿旋轉(zhuǎn)軸方向的橫截面的圓弧對(duì)應(yīng)圓心的角度。動(dòng)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(duì)應(yīng)的圓弧角差別也很小，假設(shè)氣隙無(wú)限小，則凹凸圓弧面對(duì)應(yīng)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(dòng)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(shè)置，能夠保證始終存在一層，其定子齒極中心線與對(duì)應(yīng)動(dòng)子齒極單元的動(dòng)子中心線的夾角小于β，使穿過(guò)二者之間氣隙的磁場(chǎng)能夠?qū)?dòng)子齒極產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩；當(dāng)α＝β＝360/(2m)時(shí)，相當(dāng)于現(xiàn)有的4/2開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)存在平衡點(diǎn)，也就是死點(diǎn)，需要設(shè)置永磁體，當(dāng)動(dòng)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將永磁體動(dòng)子偏離死點(diǎn)，即偏離動(dòng)子平衡點(diǎn)，而旋轉(zhuǎn)起來(lái)以后，動(dòng)子的旋轉(zhuǎn)慣性使動(dòng)子轉(zhuǎn)過(guò)α＝β的位置，就能本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)（112），其特征在于：定子為沿圓周均勻設(shè)置的4個(gè)螺旋定子齒極鐵芯（2121），螺旋定子齒極鐵芯（2121）厚度為20mm，螺距為816mm，由環(huán)狀軛鐵（2123）連接，螺旋定子齒極鐵芯（2121）外套設(shè)齒極線圈（2122），齒極線圈（2122）厚度為2mm，齒極之間的環(huán)狀軛鐵（2123）套設(shè)軛鐵線圈（2124）構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極構(gòu)件（2129），該構(gòu)件沿轉(zhuǎn)軸方向直線排列構(gòu)成內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列定子（212），其外套設(shè)螺旋動(dòng)子齒極（312）。

【技術(shù)特征摘要】
1.內(nèi)四螺旋halbach陣列環(huán)定子齒極直線排列電機(jī)（112），其特征在于：定子為沿圓周均勻設(shè)置的4個(gè)螺旋定子齒極鐵芯（2121），螺旋定子齒極鐵芯（2121）厚度為20mm，螺距為816mm，由環(huán)狀軛鐵（2123）連接，螺旋定子齒極鐵芯（2121）外套設(shè)齒極線圈（2122），齒極線圈（2122）厚度為2mm，齒極之間的環(huán)狀軛鐵（2123）套設(shè)軛鐵線圈（2124）構(gòu)成...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鄭州吉田專利運(yùn)營(yíng)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：河南,41