專利名稱：極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電領(lǐng)域，特別涉及磁阻電機(jī)或稱反應(yīng)式電機(jī)的改進(jìn)，提供一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
磁阻電機(jī)(又稱反應(yīng)式電機(jī))，一般被認(rèn)為脈振大、效率低、驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，因此不象直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)那樣廣泛應(yīng)用，但由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，用作步進(jìn)電機(jī)特別適合。磁阻電機(jī)是以直流脈動(dòng)電流作為驅(qū)動(dòng)方式。以三相磁阻電機(jī)為例，在當(dāng)前斬波式驅(qū)動(dòng)電路普遍使用的情況下，低速時(shí)，電機(jī)電流相當(dāng)于矩形波。分析矩形波，其中包括直流+基波+3次諧波+5次諧波+……等成份。其中直流成份保證總磁通始終為單向磁通，是磁阻電機(jī)正常工作所必須的，而基波成份相當(dāng)于交流電機(jī)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的那部分做功能量，三次、五次等高次諧波成份是造成電機(jī)脈振、發(fā)熱的有害成份。保留直流成份和基波成份，消除諧波成份，磁阻電機(jī)就可與其它類電機(jī)性能相當(dāng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是利用定子上獨(dú)立增設(shè)的偏磁結(jié)構(gòu)提供電機(jī)正常工作的偏磁磁通，設(shè)計(jì)一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)。
本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，包括機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子，其特征是定子上設(shè)有驅(qū)動(dòng)繞組和偏磁繞組，定子每相磁極為偶數(shù)，偶數(shù)磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組采用反接，其余首尾順接。本技術(shù)方案采用直接偏磁，偏磁繞組與驅(qū)動(dòng)繞組共用磁路，采用這種特殊的連接方法來抵消二者間的互相影響，互相干擾，并利用外電路的連接，為偏磁繞組提供專門偏磁電流，利于驅(qū)動(dòng)繞組基波生成，抑制高次諧波的產(chǎn)生，改善電機(jī)的性能。
本實(shí)用新型僅在定子驅(qū)動(dòng)繞組中增設(shè)偏磁繞組，將偏磁電流成份提出，單獨(dú)勵(lì)磁，不但能將驅(qū)動(dòng)電流降至一半，還具有結(jié)構(gòu)簡單，且性能與同步電機(jī)相似，并能四象限運(yùn)行。


下面結(jié)合具體圖例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明圖1極偶反接兩相二極偏磁式磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞組與偏磁繞組連接圖圖2串聯(lián)接法主驅(qū)動(dòng)電路圖圖3單相四極偏磁電機(jī)圖4兩相四極電機(jī)圖5全極距偏磁繞組及其定子磁極排列示意圖圖6集中式驅(qū)動(dòng)繞組示意圖.
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參照圖1，一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，包括機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子，其特征是定子上設(shè)有驅(qū)動(dòng)繞組1和偏磁繞組2，定子每相磁極為偶數(shù)，偶數(shù)磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組采用反接，其余首尾順接，此種接法簡稱“極偶反接”法。這里所述的反接是指兩繞組為首首或者尾尾連接結(jié)構(gòu)，順接即是指兩繞組首尾相接的連接結(jié)構(gòu)。通過一半繞組的反接從每相內(nèi)部去消除相互干擾。圖中以兩相每相兩極電機(jī)為例畫出極偶反接的接線圖(注意此時(shí)定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)差僅為1齒)。
參照圖2，為兩相電機(jī)的簡單開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式，也即串聯(lián)接法基本電路圖，圖中K為電子開關(guān)，可以選用可控硅、功率三極管、功率場效應(yīng)管等。假設(shè)電流正向流入電機(jī)A端口時(shí)，寫作A，流出A端口時(shí)，寫作A，B、C端口類同。開關(guān)導(dǎo)通方式可以有4拍的A-B-A-B-A……；也可以用8拍的A-AB-B-BA-A-AB-B-AB-A……圖2中電機(jī)若采用8拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，偏磁繞組的匝數(shù)應(yīng)減少一些，使磁動(dòng)勢對等。圖中驅(qū)動(dòng)繞組公共端接電源中點(diǎn)，以簡化電路，這種驅(qū)動(dòng)方式稱為半橋驅(qū)動(dòng)，可節(jié)約一半開關(guān)元件。偏磁繞組與驅(qū)動(dòng)繞組間除上述串聯(lián)方式外，也可采用“分別聯(lián)接”、“并聯(lián)”、“混聯(lián)”等方式，其聯(lián)接方式可千變?nèi)f化。不同的連接方法，就需要不同的驅(qū)動(dòng)電路，適用于不同應(yīng)用場合。
實(shí)施例二參照圖3，實(shí)施例一中所提及的極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)當(dāng)每相磁極數(shù)為偶數(shù)對時(shí)，可稱其為“對偶”反接偏磁式磁阻電機(jī)，其是極偶反接式的一種特例。其結(jié)構(gòu)是指定子每相磁極對數(shù)為偶數(shù)，偶數(shù)對磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組采用反接，其余首尾順接。圖3中以單相電機(jī)為例，(a)為電機(jī)接線圖，(b)為簡化電路圖，圖2(a)中，上下為一對磁極，左右為另一對磁極。驅(qū)動(dòng)繞組A與B反接；偏磁繞組A`與B`順接，或者繞組A與B順接，A`與B`反接(注此例中定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)差為2齒)。本實(shí)例適用于作小型單相發(fā)電機(jī)，這種連接結(jié)構(gòu)也同樣適用于多相電機(jī)。
實(shí)施例三參照圖4，一種典型四相開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)中SR電機(jī)部分改進(jìn)成偏磁電機(jī)后的繞組結(jié)構(gòu)，采用例一所述四拍方式驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。A相通電時(shí)，B相雖不通電，但偏磁繞組仍有磁通，這一附加偏磁雖不產(chǎn)生力矩，但改善了磁場分布，增加阻尼效果。圖4結(jié)構(gòu)的好處是驅(qū)動(dòng)電流減半，外部接線簡化，矩頻特性改善，脈振、噪音降低。本實(shí)例所涉及的電機(jī)結(jié)構(gòu)可作為替代現(xiàn)有四相開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)中的磁阻電機(jī)。
實(shí)施例四參照圖5，驅(qū)動(dòng)繞組采用集中式繞組，多相偏磁繞組采用至少一對大極距繞組。以大極距繞組取代各小偏磁繞組后，可以節(jié)省大量銅線，減少工作量。圖5(a)所示結(jié)構(gòu)示意圖是以三相四極電機(jī)為例。圖5(b)所示為三角形外部連接圖。圖5(c)為星形接法的外部接線圖。
實(shí)施例五參照圖6所示是三相四極極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)采用集中式繞組的內(nèi)部接線圖。偏磁磁極性采用交叉式排列，可使磁路不均勻性降至最小。一般這種電機(jī)定轉(zhuǎn)子齒差為每相磁極對數(shù)。
這種結(jié)構(gòu)同樣適用于奇數(shù)多相多極偏磁電機(jī)。
這種電機(jī)性能與混合式磁阻電機(jī)沒有大的差別，結(jié)構(gòu)上較混合式電機(jī)簡單，制造工藝難度低，性價(jià)比更高。本實(shí)例所涉及的電機(jī)結(jié)構(gòu)可作代替同步電機(jī)組成無刷直流電機(jī)。
實(shí)施例六定子為多定子結(jié)構(gòu)，偏磁繞組可集中成大線圈，采用圓周方向繞線，并安置在多定子磁路之間，產(chǎn)生軸向磁通施加于各定子上，各定子上的多相驅(qū)動(dòng)繞組可采用多相集中式或者分布式繞組。在圖5(a)基礎(chǔ)上，將兩個(gè)大極距偏磁繞組分別包容范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)繞組分繞到兩個(gè)定子上，形成雙定子結(jié)構(gòu)，此時(shí)把兩個(gè)大極距偏磁繞組并為一個(gè)繞組，置于兩定子、轉(zhuǎn)子構(gòu)成的磁路中間，類似于混合式電機(jī)的結(jié)構(gòu)，但與混合式電機(jī)不同的是兩段同軸的轉(zhuǎn)子齒不需錯(cuò)齒。此時(shí)兩定子上的驅(qū)動(dòng)繞組可仍按圖所示，分別采用集中式繞組；也可在此基礎(chǔ)上把每個(gè)線包的跨距拉開，成為兩極距，三極距形式，就成了分布式繞組。采用分布式繞組可使線圈匝數(shù)比采用集中式繞組時(shí)減少一半，并進(jìn)一步減少諧波成份。
若將此方案用于雙氣隙杯形轉(zhuǎn)子或者盤式轉(zhuǎn)子的雙定子上，由于可產(chǎn)生磁路貫穿，轉(zhuǎn)子不必錯(cuò)齒，允許將轉(zhuǎn)子做得較薄，其優(yōu)越性就更突顯出來。
注極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)差的選擇方法與混合式電機(jī)一樣，等于每相磁極對數(shù)；徑向磁拉力不均勻性與混合式電機(jī)一樣，為減少振動(dòng)與噪音，每相磁極數(shù)應(yīng)大于四極。
權(quán)利要求1.一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，包括機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子，其特征是定子上設(shè)有驅(qū)動(dòng)繞組和偏磁繞組，定子每相磁極為偶數(shù)，偶數(shù)磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組采用反接，其余首尾順接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，其特征是定子每相磁極對數(shù)為偶數(shù)，偶數(shù)對磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組成反接，其余首尾順接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，其特征是驅(qū)動(dòng)繞組采用集中式繞組，多相偏磁繞組采用至少一對大極距繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，其特征是多相驅(qū)動(dòng)繞組采用集中式繞組，多相偏磁繞組采用集中式繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，其特征是定子為多定子結(jié)構(gòu)，偏磁繞組可集中成大線圈，采用圓周方向繞線，并安置在多定子磁路之間，多定子上的多相驅(qū)動(dòng)繞組可采用集中式或者分布式繞組。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種極偶反接偏磁式磁阻電機(jī)，包括機(jī)殼、定子和轉(zhuǎn)子，其特征是定子上設(shè)有驅(qū)動(dòng)繞組和偏磁繞組，定子每相磁極為偶數(shù)，偶數(shù)磁極串聯(lián)繞組中，有一半的偏磁繞組或者驅(qū)動(dòng)繞組采用反接，其余首尾串接。本技術(shù)方案采用直接偏磁，偏磁繞組與驅(qū)動(dòng)繞組共用磁路，采用這種特殊聯(lián)接來抵消二者間的互相影響，互相干擾，并利用外電路的連接為偏磁繞組提供專門偏磁電流、利于驅(qū)動(dòng)繞組基波生成，抑制高次諧波的產(chǎn)生，改善電機(jī)的性能。本實(shí)用新型僅在定子驅(qū)動(dòng)繞組中增設(shè)偏磁繞組，將偏磁電流成分提出，單獨(dú)勵(lì)磁，不但能將驅(qū)動(dòng)電流減半，還具有結(jié)構(gòu)簡單，而且性能與同步電機(jī)相似，并能四象限運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02K19/10GK2622920SQ0324108
公開日2004年6月30日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者朱正風(fēng) 申請人:朱正風(fēng)