一种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声的定转子结构的制作方法

1.本技术涉及开关磁阻电机技术领域，具体涉及一种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声的定转子结构。


背景技术：

2.开关磁阻电机是一种高效节能的新型机电产品，具有结构简单、成本低、运行可靠和效率高等突出优点，在交通运输、通用工业和航空领域得到了广泛应用。
3.但是，开关磁阻电机的定转子双凸极结构决定了它固有的不足和缺点，开关磁阻电机的合成转矩是一系列脉冲转矩叠加而成，为非恒定值，导致开关磁阻电机存在转矩脉动，进而产生噪声。在油田、矿井和锻压等领域，因对转矩脉动和噪声的要求相对较低，同时满足在恶劣环境下的工作条件，得以广泛运用；在电动车等对振动和噪音要求较高的场合，因开关磁阻电机的固有缺点而不能广泛普及。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声的定转子结构，对定转子结构进行优化设计，使气隙长度的变化有足够过渡区域，实现开关磁阻电机的转矩脉动在平均转矩基本不减小的情况下取得较好的转矩脉动抑制效果，减小电机的转矩脉动和噪声。
5.本实用新型采取的技术方案是：一种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声的定转子结构，包括定子冲片和转子冲片；所述定子冲片包括定子轭部和定子磁极，所述定子轭部宽度等于所述定子磁极宽度，所述定子轭部与定子磁极的连接处设置有第一圆角，所述定子磁极端部两侧设置有楔形角；所述楔形角包括第一圆弧面、第二圆弧面、第一平面、第二平面和第三平面；所述第一圆弧面一侧与所述定子磁极侧面相切，另一侧与所述第一平面连接；所述第一平面与第二平面相交；所述第二圆弧面一侧所述第三平面相切，另一侧与所述第二平面连接；所述第三平面与所述定子磁极底面连接；所述转子冲片包括转子轭部和转子磁极，所述转子磁极端部两侧设置有第二圆角，所述转子轭部与转子磁极的连接处设置有第三圆角。
6.进一步地，所述第一平面与第二平面的夹角为105
°
~120
°
。
7.进一步地，所述第三平面为水平面。
8.进一步地，所述定子冲片上设置有定子冲片固定槽。
9.进一步地，所述转子冲片上设置有转子冲片固定孔和键槽。
10.进一步地，所述定子冲片固定槽的数量为6个。
11.进一步地，所述转子冲片固定孔的数量为4个。
12.本实用新型的有益效果在于：对定子轭部进行了加宽处理，使定子轭部的宽度与定子磁极的宽度相等，通过加宽定子轭部的宽度，改变定子的谐振频率，避免电磁径向引力频率与定子固有频率一致而产生共振，降低电机噪声；通过所述第一圆角和第三圆角可分
别增大定子磁极和转子磁极的强度，减小径向磁力对定子磁极和转子磁极的影响；所述楔形角与第二圆角构成辅助气隙，可减小转矩脉动，使转矩曲线趋于光滑；实现在电机平均转矩基本不变得情况下，减小转矩脉动和噪声，并且所述第一圆角、楔形角、第二圆角和第三圆角结构简单，易于加工。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
14.图1为传统开关磁阻电机定转子冲片的结构示意图。
15.图2为本实用新型实施例的结构示意图。
16.图3为图2中a部的局部放大图。
17.附图标记解释：1. 定子冲片、2. 转子冲片、3. 定子轭部、4. 定子磁极、5. 转子轭部、6. 转子磁极、7. 第一圆角、8. 楔形角、9. 第二圆角、10. 第一圆弧面、11. 第二圆弧面、12. 第一平面、13. 第二平面、14. 第三平面、15. 定子冲片固定槽、16. 转子冲片固定孔、17. 键槽、18. 第三圆角。
具体实施方式
18.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。
19.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，
ꢀ“
一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
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连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
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上”、
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下”、
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左”、
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右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
20.如图2~图3所示，一种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声的定转子结构，包括定子冲片1和转子冲片2；所述定子冲片1包括定子轭部3和定子磁极4，所述定子轭部3的宽度等于所述定子磁极4的宽度，所述定子轭部3与定子磁极4的连接处设置有第一圆角7，所述定子磁极4端部两侧设置有楔形角8；所述楔形角8包括第一圆弧面10、第二圆弧面11、第一平面12、第二平面13和第三平面14；所述第一圆弧面10一侧与所述定子磁极4侧面相切，另一侧与所述第一平面12连接；所述第一平面12与第二平面13相交；所述第二圆弧面11一侧所述第三平面14相切，另一侧与所述第二平面13连接；所述第三平面14与所述定子磁极4底面连接；所述转子冲片2包括转子轭部5和转子磁极6，所述转子磁极6端部两侧设置有第二圆角9，所述转子轭部5与转子磁极6的连接处设置有第三圆角18。
21.本实用新型实施例对定子轭部3进行了加宽处理，使定子轭部3的宽度与定子磁极4的宽度相等，通过加宽定子轭部3的宽度，可改变定子的谐振频率，避免电磁径向引力频率与定子固有频率一致而产生共振，从而降低电机噪声。所述第一圆角7可增强定子磁极4的强度，减小径向磁力对定子磁极4的影响。所述楔形角8与定子冲片1一体成型，加工时所述第一圆弧面10不与所述定子磁极4侧面相切的一侧与所述第二圆弧面11相切，沿所述第一圆弧面10与所述第二圆弧面11相切处将所述第二圆弧面11削去部分扇形，形成所述第一平面12和第二平面13。所述第三平面14为水平面。传统开关磁阻电机的定、转子磁极开始进入重合区域时，气隙长度会骤降，导致气隙中的磁场能量突变，此时电机的矩角特性发生突变，转矩值降低，使得合成的输出转矩出现较大的波动。为解决这一问题，本实用新型实施例在定子磁极4端部两侧设置有楔形角8，可与所述第二圆角9形成辅助气隙，使得气隙的变化趋势缓慢，有足够的过渡区域，减小转矩突变和噪声。通过改变所述第一平面12与第二平面13的夹角，可改变所述楔形角8的形状，不同形状的楔形角8对定子磁极4和转子磁极6的电感值影响各不相同。由于所述楔形角8会使得平均转矩减小，所以楔形角8的形状不宜过大，优选所述第一平面12与第二平面13的夹角为105
°
~120
°
，在本实用新型实施例中，所述第一平面12与第二平面13的夹角为120
°
。
22.在转子磁极6上进行除料形成第二圆角9，减小了转子的体积与质量，从而提高平均转矩，补偿了楔形角8对平均转矩的影响。开关磁阻电机在运行过程中，只有在电感值发生变化的区间才能产生转矩，而在电感值不变的时候，不产生转矩，这势必导致转矩脉动。本实用新型实施例中第二圆角9在定子磁极4与转子磁极6重叠时，使气隙长度的变化有足够的过渡区域，进而减小气隙磁场的突变，同时也减小了转矩的突变，使得转矩变化趋于缓慢，减小转矩脉动和噪声。定子磁极4与转子磁极6重叠时，第二圆角9使转子磁极6处的电感值发生变化，电感变化率不为零，此时电磁转矩不会突变为零，进而抑制了转矩脉动。所述第三圆角18可增强转子磁极6的强度，减小径向磁力对转子磁极6的影响。
23.在本实用新型实施例中，所述定子冲片1上设置有6个定子冲片固定槽15，用于定位所述定子冲片1，便于对所述定子冲片1进行安装。所述转子冲片2上设置有4个转子冲片固定孔16和键槽17，所述转子冲片固定孔16一方面可用于安装转子冲片，另一方面也可使转子磁极6处的电感值发生变化，减小转矩脉动。通过所述键槽17，所述转子冲片2和转轴实现过盈配合，将所述转子冲片2安装在转轴上。
24.本实用新型实施例对定子轭部3进行了加宽处理，使定子轭部3的宽度与定子磁极4的宽度相等，通过加宽定子轭部3的宽度，改变定子的谐振频率，避免电磁径向引力频率与定子固有频率一致而产生共振，降低电机噪声；所述第一圆角7和第三圆角18，分别增大定子磁极4和转子磁极6的强度，减小径向磁力对定子磁极4和转子磁极6的影响；所述楔形角8与第二圆角9构成辅助气隙，可减小转矩脉动，使转矩曲线趋于光滑；可实现在电机平均转矩基本不变的情况下，减小转矩脉动和噪声，并且所述第一圆角7、楔形角8、第二圆角9和第三圆角18结构简单，易于加工。
25.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。