申请/专利权人：马小安

申请日：2018-02-27

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN108288901B

主分类号：H02K21/02

分类号：H02K21/02;H02K3/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2018.08.10#实质审查的生效;2018.07.17#公开

摘要：本发明公开一种各相分居式电机，包括平行设置且相数≥2的若干相节，每个相节包括定子和同轴设置的转子；定子和转子上均匀设有若干凸极；各相定子的凸极之间设固偏角δ1，各相转子的凸极之间设置角向偏置角δ+δ1；其中，0≤δ1≤λ2；各相节定子转子上的凸极数为p，极间夹角λ＝360°p；相节数为m≥2，角向偏置角δ＝λm。本发明可根据需要增加相数至数十相以上，随着相数的增加，有转矩储备的相数也随之增加，从而减小脉动转矩和噪声，并且增加电控系统的容错能力；各相的定子、转子同居一节，可灵活组拼，利于多规格批量生产。便于制作更大功率的电机。

主权项：1.一种各相分居式电机，其特征在于，包括平行设置且相数≥2的若干相节，每个相节包括定子和同轴设置的转子；定子上均匀设有若干凸极，转子上均匀设有若干凸极；所有相节中，定子的凸极和转子的凸极数量相等；各相定子的凸极之间设固偏角δ1，各相转子的凸极之间设置角向偏置角δ+δ1；其中，0≤δ1≤λ2；各相节定子转子上的凸极数为p，极间夹角λ＝360°p；相节数为m≥2，角向偏置角δ＝λm。

全文数据：一种各相分居式电机技术领域[0001]本发明属于电机技术领域，具体涉及一种各相分居式电机。背景技术[0002]开关磁阻电机，SwitchedReluctanceMotor，简称SRM。其结构早在18：38年由苏格兰RobertDavidson提出，但在功率电子器件及合适的组件没有出现之前，没有真正使用过。20世纪70年代，SRM的构造和控制理论有了详细的报道，从此得到很大的发展，尤其是在控制技术领域。[0003]SRM的两个基本特征：1、开关一一电机绕组的供电必须工作在连续的开关模式。因而，新型功率半导体和智能控制器件的发展，才使得SRM具有了发展的基础。2、磁阻一一依赖定子与转子上具有特殊角向位置的凸极之间的磁吸力产生转矩，表现为磁阻变化。[0004]SRM，是双凸极结构，转子、定子极数不相等，并且其基本特征是转子极数比定子极数少。根据转子、定子极数不同可以有多种不同相数的结构，比如电机定子有6个极，转子有4个极，称为64极SRM。常见的有三相、四相、五相，64、86、106、108、128、1612极51^1。[0005]双凸极永磁电动机和永磁发电机都是基于SRM的架构，在钕铁硼问世以后发展的。[0006]现行的SRM，转子和定子铁芯由导磁性良好的硅钢片压制而成，转子铁芯无绕组，定子凸极上有集中绕组。转子上既无绕组也无永磁体，有高的转矩惯性比和大的启动转矩，因此适合于频繁启动的场合;与普通电机一样，转子、定子之间有很小的气隙。特殊的几何结构使其有较大的转矩脉动和噪声，这是SRM应用受限的最大缺憾。[0007]2〇17年09月I9日公布的中国专利公开第CNl〇7l81382A号，提出了一种错角定子隔磁式轴向永磁辅助双凸极电机。提出“两侧转子采用周向错角安装”的方案，目的是减小步距角，提升转矩平滑性。但仍是转子数少于定子数，并且是3相沿圆周交替排列的，仍无大的进步。至于其永磁辅助的设计，对于减小脉动转矩及电控措施带来的负面效应更值得商榷。[0008]2016年02月24日公布的中国专利公开第CN105356629A号，提出了一种高容错模块化开关磁阻电机及其驱动控制系统，属分块式SRM类，除了将转子分段，定子分块之外，也仍是转子数少于定子数，并且是3相沿圆周交替排列的。所以对减小转矩脉动和控制的灵活性上，仍然留有缺憾。[0009]本领域的技术现状是，国内外学者从电机本体设计和控制两方面对srm进行大量的研究，以期降低电机的转矩脉动、增大电机的效率和功率密度。在设计方面，SRM的优化方法可分成2类，其1，主要从电机极数选择、极弧宽度优化、绕组匝数优化、软磁材料选择等方面入手;其2,控制方面则采用转矩分配、直接瞬时转矩控制、智能控制来减小转矩脉动与噪声。发明内容[0010]本发明的目的在于提供一种各相分居式电机，以解决现有开关磁阻电机仍然存在转矩脉动和噪声较大的问题;本发明通过优化极、相布局的拓扑架构，以降低脉动转矩和噪声。[0011]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0012]—种各相分居式电机，包括平行设置且相数多2的若干相节，每个相节包括定子和同轴设置的转子;定子上均匀设有若干凸极，转子上均匀设有若干凸极;所有相节中，定子的凸极和转子的凸极数量相等;各相定子的凸极之间设固偏角81，各相转子的凸极之间设置角向偏置角S+S1;其中，〇彡S1彡A2;各相节定子转子上的凸极数为p，极间夹角入=360°^;相节数为111彡2，角向偏置角8=入111。[0013]进一步的，各相定子中相邻凸极上的绕阻绕向相反，形成N、S相间的凸极磁极排列。[00M]进一步的，相邻定子之间设有相间隔离环，隔离环的材质为非导磁材料。[0015]进一步的，相邻转子之间设有相间隔离环，隔离环的材质为非导磁材料。[0016]进一步的，各相定子转子设置于外圈，转子定子同心设置于内圈。[0017]进一步的，各相节依次布置于同一轴线上;第1!相与第n-1相定子的凸极角度差值为S1，第n相与第n-1相转子的凸极角度差值为S+S1;2nm。[0018]进一步的，相序n为通电时序，与各相节所处的机械位置无关。[0019]进一步的，各相节之间的机械连接件采用非导磁材料隔离。[0020]进一步的，定子的凸极间设置极间永磁体,形成各相分居式永磁马达。[0021]进一步的，相邻极间永磁体相对的面磁性相同。[0022]进一步的，定子的凸极间设置极间永磁体，转子连接驱动装置，构成各相分居式永磁发电机;所述转子能够在驱动装置的带动下旋转发电。[0023]进一步的，部分定子的凸极间设置极间永磁体，相邻极间永磁体相对的面极性相同；部分定子的凸极间未设置极间永磁体，形成混合型各相分居式电机。[0024]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：[0025]本发明可根据需要将相数增加至数十相以上，随着相数的增加，有转矩储备的相数也随之增加，从而减小脉动转矩和噪声，并且增加电控系统的容错能力。[0026]各相的定子、转子同居一节，可灵活组拼，利于多规格批量生产。[0027]磁力线在相邻的磁极间闭合，路径减小；相间无旁路磁链交合。因而铁损减小，效率提高。[0028]极数可根据需要增减，相数与极数可独立选定，不受现有技术比例关系制约；降低对电控系统的要求。[0029]转子极数与定子极数相等，提高转子的利用率。[0030]便于制作更大功率的电机。附图说明[0031]图1是本发明各相分居式电机实施例1外定子多相应用3D示意图；[0032]图2是本发明各相分居式电机内转子的A相凸极定子、凸极转子3D示意图；[0033]图3是本发明各相分居式电机内转子8极应用的A相定子绕组生成磁极极性示意图；[0034]图4-1是本发明各相分居式电机实施例2内转子8极5相应用时，转子偏置平铺示意图；_[0035]图4-2是本发明各相分居式电机实施例3内转子8极5相应用时，定子偏置平铺示意图；[0036]图5是本发明各相分居式电机实施例4外转子8极多相应用的A相定子线圈生成磁极极性示意图。[0037]图6是本发明各相分居式电机实施例5,含极间永磁体，8极多相应用A相凸极定子、凸极转子3D示意图；[0038]图7是图6的正视图，含极间永磁体极性标注示意图。[0039]图8是本发明各相分居式电机实施例6，含极间永磁体，8极6相应用的3D不意图。[0040]图9图8平铺示意图。[0041]图中：1:外定子，11:极间永磁体，12:外相间隔离环，2:内转子，22:内相间隔离环。N，S表示设置在定子凸极上的绕组在被驱动时形成的磁极极性，或表示极间永磁体磁极极性。六、8、：、03、0、11为按时序驱动的各相的编号。具体实施方式[0042]请参阅图1所示，本发明一种各相分居式电机，包括若干相，各相节包括定子和同心设置的转子;定子上均匀设有若干凸极，转子上均匀设有若干凸极;所有相中，定子的凸极和转子的凸极数量相等;各相定子的凸极之间设固偏角31，各相转子的凸极之间设置角向偏置角S+S1;其中，〇彡S1SX2;[0043]本发明一种各相分居式电机，可以根据需要设置相数，将转子和定子按照相数分节设置，各相分别居于一节。[0044]下面以定子为外定子1，转子为内转子2进行说明。当然，本发明也可以是定子位于内圈固定，转子位于外圈。[0045]相邻相的外定子1之间设置外相间隔离环12;相邻相的内转子2之间设置内相间隔离环22。[0046]请参阅图4-1所示，在内转子2中，各相的外凸极之间依次设置“角向偏置角8”，而各相外定子1的内凸极无偏置角（81=〇。或者，请参阅图4-2所示，在外定子1中，各相的内凸极之间依次设置“角向偏置角S”。若极数为p，相数为m，则极间夹角为入=360%。如实施例中图4-1或4-2，口=8，111=5。那么极间夹角为人=360。8=45。，角向偏置角3=人111=45°5=9。。[0047]如果各相定子的凸极设固偏角81，各相转子的凸极之间设置角向偏置角S+Sl，〇MA2,极间夹角入=360°p;P为各相节定子转子上的凸极数;相节数为m，角向偏置角S=Vm〇[0048]各相节按照角度差值依次同轴布置于，相邻相节间的偏置角和角向偏置角固定；第n相节与第n-l相节定子的凸极角度相差为S1，第n相节与第n-i相节转子的凸极角度相差为S+51;2nm〇[0049]相序n为通电时序，与各相节所处的机械位置无关。[0050]根据需要的旋转方向，判断转子凸极与定子凸极间的角向位置，按照磁阻最小的原则定义相序，控制对应相节中的定子电枢依次循环通电工作，即可带动马达不断旋转。[0051]以A相为例，A+绕组与A-绕组间隔排列，形成N、S相间的凸极磁极排列，铁损减小。[0052]相间隔离环，为电枢绕组轴向让位。[0053]如图4-1，驱动电机逆时针旋转，此刻，A相外定子凸极已与A相内转子凸极对齐，提前关断A相供电，同时，B相供电，作为主驱相，C相作为副驱相，此前一时刻，A相为主驱相，B相为副驱相，C相为转矩储备相;如此循环，驱动电机保持逆时针旋转。[0054]如图6至图9所示，由于置入极间永磁体11，此刻，A相外定子凸极已与A相内转子凸极对齐，提前关断A相供电，同时，B相供电，作为主驱相，C相作为副驱相，供电在各凸极上产生的电磁极性与极间永磁体的极性相同，使其对对应转子的凸极的吸力增强;E相和F相因永磁磁力产生负转矩，供电使得电磁作用在各凸极上产生的电磁极性与极间永磁体的极性相反，使其对对应转子的凸极的吸力减弱。如此循环，驱动电机保持逆时针旋转。[0055]如图6至图9所示，当外接动力带动转子旋转时，该6相8极机构可以构成一个永磁发电机。[0056]尽管以上对本发明的实施方案进行了详细的描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

权利要求：1.一种各相分居式电机，其特征在于，包括平行设置且相数2的若干相节，每个相节包括定子和同轴设置的转子；定子上均勾设有若千凸极，转子上均句设有若千凸极;所有相节中，定子的凸极和转子的凸极数量相等；各相定子的凸极之间设固偏角S1，各相转子的凸极之间设置角向偏置角S+S1;其中，0彡si彡V2;各相节定子转子上的凸极数为P，极间夹角A二360%;相节数为m多2,角向偏置角S=入m〇2.根据权利要求1所述的一种各相分居式电机，其特征在于，各相定子中相邻凸极上的绕阻绕向相反，形成N、S相间的凸极磁极排列。3.根据权利要求1所述的一种各相分居式电机，其特征在于，相邻定子之间和相邻转子之间均设有相间隔离环;相间隔离环的材质为非导磁材料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种各相分居式电机，其特征在于，各相定子转子设置于外圈，转子定子同心设置于内圈。5.根据权利要求1所述的一种各相分居式电机，其特征在于，各相节依次布置于同一轴线上;第n相与第n-1相定子的凸极角度差值为51，第n相与第n-l相转子的凸极角度差值为S+81；2^n^m〇6.根据权利要求5所述的一种各相分居式电机，其特征在于，相序n为通电时序，与各相节所处的机械位置无关。7.根据权利要求1所述的一种各相分居式电机，其特征在于，定子的凸极间设置极间永磁体，相邻极间永磁体相对的面极性相同；形成各相分居式永磁马达。8.根据权利要求1至6中任一项所述的一种各相分居式电机，其特征在于，定子的凸极间设置极间永磁体，相邻极间永磁体相对的面极性相同;转子连接驱动装置，构成各相分居式永磁发电机;所述转子能够在驱动装置的带动下旋转发电。、9•根据权利要求1至6中所述的一种各相分居式电机，其特征在于，部分定子的凸极间设置极间永磁体，相邻极间永磁体相对的面极性相同;形成混合型各相分居式电机。10.根据权利要求1所述的一种各相分居式电机，其特征在于，各相节之间的机械连接件采用非导磁材料隔离。

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