一种双凸极定转子结构的制作方法

1.本发明涉及领域电机技术领域，特别涉及一种双凸极定转子结构。


背景技术：

2.开关磁阻电机作为一种新型调速电机，因其独特的双凸极定转子结构，使得该类电机具有结构简单、成本低、效率高、调速性能好等优点，在环境复杂的工业领域中有着良好的适用性，因此被广泛应用于航天船舶、电动汽车、工业制造以及家用电器等各个领域。
3.与传统电机的工作方式不同，由于开关磁阻电机的双凸极结构是采用“磁阻最小原理”，存在较大的径向电磁力波动，因此在产生较大的输出转矩的同时，不可避免地产生大幅度的转矩脉动，进而导致电机整体产生较大的振动噪音。
4.现有技术对于双凸极结构的转矩能力的优化多通过简单调整定转子凸极宽度，效果十分有限。


技术实现要素：

5.本发明旨在对定转子凸极形状进行优化，开发一种能够有效地降低转矩脉动和振动噪声的新型双凸极定转子结构定转子铁芯结构。
6.为此，本发明提出：
7.一种双凸极定转子结构，包括：定子铁芯以及同轴设置在所述定子铁芯内部的转子铁芯，所述定子铁芯和转子铁芯相互靠近的一侧分别设有定子凸极和转子凸极，凸极包括极顶和极身，在所述转子铁芯的旋转方向上，所述定子凸极的极顶的前端设有第一缺口，所述定子凸极的极顶的后端设有第一阶梯，所述转子凸极的极顶的前端设有第二阶梯，所述转子凸极的极顶的后端设有第二缺口。
8.作为优选，所述第一缺口和所述第二缺口的截面均呈方形。
9.作为优选，所述第一缺口和所述第二缺口的截面均呈正方形。
10.作为优选，所述第一缺口和所述第二缺口的大小一致。
11.作为优选，所述第二阶梯在所述转子铁芯转动方向上的长度大于所述第一阶梯在所述转子铁芯转动方向上的长度。
12.作为优选，所述定子凸极的极身的厚度由其靠近所述极顶的一端向其另一端逐渐变大。
13.本技术所述双凸极定转子结构可有效降低定子凸极和转子凸极之间的端点磁密，使得电感过度更加平稳从而降低电机的转矩脉动和振动噪声，改善开关磁阻电机的转矩脉动和振动噪声。
附图说明
14.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
15.图1为本技术实施例所述开关磁阻电机的双凸极定转子结构的剖视图；
16.图2为图1中定子凸极和转子凸极的局部放大图；
17.图3为本技术实施例中定子凸极的结构示意图；
18.图4为本技术实施例所述定子凸极和转子凸极之间磁力线分布示意图；
19.图5为本实施例所述电机与传统技术电机的转矩曲线对比图。
20.附图标记的具体含义为:
21.1、定子铁芯；2、转子铁芯；3、定子凸极；31、第一缺口；32、第一阶梯；4、转子凸极；41、第二阶梯；42、第二缺口。
具体实施方式
22.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
23.在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
26.参照图1至图5，提出本技术的实施例，本实施例中所述双凸极定转子结构包括：定子铁芯1以及同轴设置在所述定子铁芯1内部的转子铁芯2，所述定子铁芯1和转子铁芯2相互靠近的一侧分别设有定子凸极3和转子凸极4，凸极包括极顶和极身，在所述转子铁芯2的旋转方向上，所述定子凸极3的极顶的前端设有第一缺口31，所述定子凸极3的极顶的后端设有第一阶梯32，所述转子凸极4的极顶的前端设有第二阶梯41，所述转子凸极4的极顶的后端设有第二缺口42。
27.本技术中，凸极远离对应所述铁芯的一端定义为极顶，凸极除极顶以外其余的部分定义为极身；从所述转子铁芯2旋转的方向将凸极的两端端面定义为前端和后端。
28.本实施例所述转子凸极4的极顶朝向其转动方向延伸出所述第二阶梯41，所述第二阶梯41和第二缺口42使得转子铁芯2在转动过程中具有更大的转动惯量，使得电机运行平稳降低电机的噪声；
29.所述转子凸极4和定子凸极3重合之前，会先产生边缘磁通，由于边缘磁通是导致电机转矩脉动过大的重要原因，所述第二缺口42和第一缺口31可使边缘磁通减小，缓解边
缘磁通效应和磁路饱和的程度，提高电感曲线的线性程度，从而减小了转矩脉动；
30.且由于所述第二阶梯41和第一缺口31成对存在，所述第一阶梯32和第二缺口42成对存在，使得所述转子铁芯2相对于所述定子铁芯1转动时，且所述转子凸极4与定子凸极3提前接触形成有效的磁力线路径，减少了定转子极间的漏磁，减缓了电机由于凸极交替而产生的电感突变，使得电感过渡更加平稳从而降低电机的转矩脉动和振动噪声；
31.本实施例中的双凸极定转子结构能有效缓解转子铁芯2在旋转过程中的转子凸极4的边缘磁通效应和磁路饱和的程度，改善电机内部磁力线分布，进而减小电机转矩脉动。
32.具体的，所述第一缺口31和所述第二缺口42的截面均呈方形，所述转子凸极4在转动远离任意一个所述定子凸极3时历经气隙大小的波形呈梯形变化，且所述第一缺口31和所述第二缺口42的截面均呈正方形，所述第一缺口31和所述第二缺口42的大小一致，所述转子铁芯2转动过程中形成梯形气隙，削弱气隙中的径向磁密，增大切向磁密，达到减小电机转矩脉动和振动噪声的目的。
33.具体地，所述第二阶梯41在所述转子铁芯2转动方向上的长度大于所述第一阶梯32在所述转子铁芯2转动方向上的长度。
34.作为优选，所述定子凸极3的极身的厚度由其靠近所述极顶的一端向其另一端逐渐变大，增大了定子槽空间，方便电机下线，同时便于电机槽内的散热设计；还有利于提升定子凸极3极顶部分的磁通密度，进而增大对应定子极顶部分的气隙磁密，进而增大电机输出转矩能力。
35.以三相8/6极的双凸极定转子结构，定子铁芯1的外径为120mm，内径为66mm，定子槽的中心夹角为135
°
，所述转子铁芯2的外径为65.4mm，内径为12mm，极弧为4
°
。
36.参照附图3所示，所述第二缺口42和第一缺口31的截面均为正方形，且正方形的边长为1.5mm；所述定子凸极3的机身的前端和后端对称倾斜5
°
。
37.分别运行具有上述三相8/6极双凸极定转子结构的开关磁阻电机和现有技术中的三相8/6开关磁阻电机，分别记录两种电机运行时的转矩曲线如图5所示，从图5中可知，在保证输出转矩一定的前提下，转矩脉动降低了31.66％。
38.当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。