内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机制造技术

内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机（115），其特征在于：定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯（2151），由环状轭铁（2153）连接，直齿定子齿极铁芯（2151）外套设齿极线圈（2152），齿极之间的环状轭铁（2153）套设轭铁线圈（2154）构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件（2159），该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子（215），其外套设外动子齿极（315）。

【技术实现步骤摘要】
内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机
本专利技术属于电机领域，具体就是一种新型结构的开关磁阻电动机。
技术介绍
开关磁阻电动机系统（SwitchedReluctanceDrive：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、控制器、转子位置检测器四大部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机（SRM）是SRD中实现机电能量转换的部件，也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。现有SRM系双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，SR电动机可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小，有利于减少转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高，现今应用较多的是四相（8/6）结构和三相（12/8）结构。开关磁阻电动机传动系统综合了感应电动机传动系统和直流电动汽车电机传动系统的优点，是这些传动系统的有力竞争者，其主要优点如下：1、开关磁阻电动机有较大的电动机利用系数，可以是感应电动机利用系数的1.2～1.4倍。2、电动机的结构简单，转子上没有任何形式的绕组；定子上只有简单的集中绕组，端部较短，没有相间跨接线。因此，具有制造工序少、成本低、工作可靠、维修量小等特点。3、开关磁阻电动机的转矩与电流极性无关，只需要单向的电流激励，理想上公率变换电路中每相可以只用一个开关元件，且与电动机绕组串联，不会像PWM逆变器电源那样，存在两个开关元件直通的危险。所以，开关磁阻电动机驱动系统SED线路简单，可靠性高，成本低于PWM交流调速系统。4、开关磁阻电动机转子的结构形式对转速限制小，可制成高转速电动机，而且转子的转动惯量小，在电流每次换相时又可以随时改变相匝转矩的大小和方向，因而系统有良好的动态响应。5、SRD系统可以通过对电流的导通、断开和对幅值的控制，得到满足不同负载要求的机械特性，易于实现系统的软启动和四象限运行等功能，控制灵活。又由于SRD系统是自同步系统运行，不会像变频供电的感应电动机那样在低频时出现不稳定和振荡问题。6、由于SR开关磁阻电动机采用了独特的结构和设计方法以及相应的控制技巧，其单位处理可以与感应电动机相媲美，甚至还略占优势。SRD系统的效率和功率密度在宽广的速度和负载范围内都可以维持在教导水平。开关磁阻电动机驱动系统的主要缺点是：1、有转矩脉动。从工作原理可知，S开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的，由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响，合成转矩不是一个恒定转矩，而有一定的谐波分量，这影响了SR电动机低速运行性能。2、SR电动机传动系统的噪声与震动比一般电动机大。上述缺点，本质上是开关磁阻电动机驱动系统即SRD系统的开关磁阻电动机SRM的结构造成的，要想减小转矩脉动及其引起的噪声与震动，就要改变开关磁阻电动机SRM的结构。
技术实现思路
为了减小现有开关磁阻电动机SRM转矩脉动引起的震动和噪音，本专利技术提供一种全新结构的开关磁阻电动机SRM，具体就是内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机115，定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯2151，由环状轭铁2153连接，直齿定子齿极铁芯2151外套设齿极线圈2152，齿极之间的环状轭铁2153套设轭铁线圈2154构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件2159，该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子215，其外套设外螺旋动子齿极315，直齿齿极条3151由支架3152固定构成外螺旋动子齿极315。本专利技术的有益效果是：本专利技术由于磁极为叠加磁场，增加了电机的功率密度；另外使用两极齿极，齿极圆弧面角度为90°，就减小了转矩脉动，随着层数增多，相邻两层之间的齿极中心线夹角更小，增加了施加磁力转矩的层数，由于层数的增加，施加磁力转矩的层数也就增加，当增加的层数均施加磁力转矩时，仅仅在相邻两层齿极中心线夹角的范围内产生转矩脉动，当层数多夹角小时，又大大减小了转矩脉动，由极大减小了转矩脉动也就极大减小了噪音和振动。附图说明图1是内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。具体实施方式图1为内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机115，定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯2151，由环状轭铁2153连接，直齿定子齿极铁芯2151外套设齿极线圈2152，齿极之间的环状轭铁2153套设轭铁线圈2154构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件2159，该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子215，其外套设外螺旋动子齿极315，直齿齿极条3151由支架3152固定构成外螺旋动子齿极315。一种开关磁阻电动机，包括定子齿极和动子齿极，动子齿极相对于定子齿极转动配合，所述定子齿极的数目与动子齿极的数目相等；定子齿极沿转动轴方向为层状固定连接，定子齿极厚度对应动子齿极的厚度范围称为动子齿极单元（定子齿极，指的是单个定子齿极；定子齿极厚度是定子齿极铁芯厚度加其外部套设的定子齿极线圈厚度；另外动子可以是整体成型结构，每层之间为整体连接，也可以是层状排列，每层之间层叠固定连接，所以定子齿极厚度对应动子齿极的厚度范围称为动子齿极为单元，动子齿极单元包括至少一个动子齿极），定子齿极由定子齿极铁芯及其外部套设的定子齿极线圈构成，定子齿极铁芯与动子齿极形成气隙的端组为凹凸配合的圆弧面，定子齿极与动子齿极的配合关系为，无论动子齿极相对于定子齿极旋转到任何角度，至少一层定子齿极中心线与对应动子齿极单元的动子齿极中心线形成夹角α，0＜α≤β，β为定子齿极铁芯或者动子齿极沿旋转轴方向的横截面的圆弧对应圆心的角度。动子齿极圆弧角度与定子齿极铁芯圆弧角度仅仅相差二者之间的气隙引起的圆弧角度差，由于气隙很小，二者圆弧半径差别也很小，相同齿极宽度对应的圆弧角差别也很小，假设气隙无限小，则凹凸圆弧面对应的角度就相等，所以β即代表定子齿极铁芯圆弧角，又代表动子齿极圆弧角，定子齿极铁芯圆弧角也称为定子齿极圆弧角。这样的设置，能够保证始终存在一层，其定子齿极中心线与对应动子齿极单元的动子中心线的夹角小于β，使穿过二者之间气隙的磁场能够对动子齿极产生磁阻转矩；当α＝β＝360/(2m)时，相当于现有的4/2开关磁阻电动机存在平衡点，也就是死点，需要设置永磁体，当动子停止转动时，将永磁体动子偏离死点，即偏离动子平衡点，而旋转起来以后，动子的旋转惯性使动子转过α＝β的位置，就能够使动子偏离死点，使0＜α<β，这种结构满足无论动子齿极相对定子齿极旋转到任何角度，存在一层定子齿极的中心线与对应动子齿极中心线的夹角α，0＜α＜β，使该层定子齿极与对应层的动子齿极之间产生磁场，穿过二者之间气隙的磁场对动子产生磁拉力本文档来自技高网...

【技术保护点】
内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机（115），其特征在于：定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯（2151），由环状轭铁（2153）连接，直齿定子齿极铁芯（2151）外套设齿极线圈（2152），齿极之间的环状轭铁（2153）套设轭铁线圈（2154）构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件（2159），该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子（215），其外套设外动子齿极（315）。

【技术特征摘要】
1.内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机（115），其特征在于：定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯（2151），由环状轭铁（2153）连接，直齿定子齿极铁芯（2151）外套设齿极线圈（2152），齿极之间的环状轭铁（2153）套设轭铁线圈（2154）构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春，
申请(专利权)人：郑州吉田专利运营有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41