[发明专利]一种高重叠通电率的四相开关磁阻电机

说明书

本发明公开了一种高重叠通电率的四相开关磁阻电机，属于开关磁阻电机领域。该高重叠通电率的四相开关磁阻电机包含定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯的凸极数为8k，转子铁芯的凸极数为4k，k为自然数，转子铁芯的凸极均设置有极身和极翼，且极翼与定子铁芯之间的气隙大于极身与定子铁芯之间的气隙；所述转子铁芯的每个凸极极身的径向中线与其中一个相邻的凸极极身的径向中线之间的夹角大夹角，大夹角度数大于90°/k，与另一个相邻的凸极极身的径向中线之间的夹角为小夹角，小夹角度数小于90°/k。本发明通过将转子铁芯的凸极极身的径向中线之间的夹角设计为非均匀设置，可提高重叠通电率，从而有效提高输出功率。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及一种高重叠通电率的四相开关磁阻电机。

背景技术

常见的开关磁阻电机有4/2极二相、6/4极三相、12/8极三相、8/6极四相等。开关磁阻电机主要特点是各相轮流通电，相间重叠通电率较低，例如传统8/6极开关磁阻电机重叠通电率最大为15°/30°＝50％，导致其功率密度较低。因此，如何提高相间重叠通电率，进而提高功率密度，是现有开关磁阻电机需要解决的技术问题。

发明内容

为了改进现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高重叠通电率的四相开关磁阻电机，本发明通过将转子铁芯的凸极极身的径向中线之间的夹角设计为非均匀设置，可提高重叠通电率，从而有效提高输出功率。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种高重叠通电率的四相开关磁阻电机，其包含定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯的凸极数为8k，转子铁芯的凸极数为4k，k为自然数，所述转子铁芯的凸极均设置有极身和极翼，即转子铁芯的凸极的中部定义为极身，所述极身的径向内端部连接转子铁芯的轭部，所述极身的径向外端部的左侧和右侧分别连接所述极翼，所述极翼远离极身向极身两外侧延伸，且极翼与定子铁芯之间的气隙大于极身与定子铁芯之间的气隙；所述转子铁芯的每个凸极极身的径向中线与其中一个相邻的凸极极身的径向中线之间的夹角为大夹角，大夹角度数大于 90°/k，与另一个相邻的凸极极身的径向中线之间的夹角为小夹角，小夹角度数小于90°/k。

本发明中，大夹角和小夹角可在合理范围内取优，例如大夹角取值105°/k，小夹角取值75°/k，又如大夹角为100°/k，小夹角为80°/k。更优选地，大夹角为112.5°/k，小夹角为67.5°/k。

本发明中，优选地，所述极翼与定子铁芯之间的气隙在远离极身的方向上按阶梯式递增。

本发明中，优选地，每个所述转子铁芯的凸极上两个极翼的延伸长度不同，并使得大夹角内极翼的延伸长大于小夹角内极翼的延伸长度，且所述转子铁芯上相邻的凸极关于该两凸极的径向中线呈轴对称关系。

本发明中，优选地，所述极翼与极身之间呈极身高极翼低的阶梯状，极翼的径向外侧面为阶梯状，大夹角内的阶梯数量多于小夹角内的阶梯数量。

本发明的原理是：传统8/6极四相开关磁阻电机重叠通电率最大为15°/30°＝50％，本发明的8/4极四相开关磁阻电机通过将转子铁芯的凸极极身的径向中线之间的夹角设计为非均匀设置，可增加通电重叠率，重叠通电率最大为33.75°/45°＝75％，输出功率最大提高25％，取得了显著的进步。

由于采用了上述技术方法，本发明的有益效果是：

1、本发明的四相开关磁阻电机通过在定子铁芯凸极数不变的前提下，通过减少转子铁芯的凸极数，降低开关频率，提高电机效率；通过在转子铁芯的凸极极身上设置极翼，可避免转子凸极数少带来的气隙过大的问题，从而使四相开关磁阻电机在转子凸极数更少的条件下也能保证边缘气隙在合理范围；再通过将所述极翼与定子铁芯之间的气隙设置为大于极身与定子铁芯之间的气隙，从而形成较大的变电感和变磁阻，保证开关磁阻电机正常运转，并降低开关磁阻电机转矩脉动。进而通过将转子铁芯的凸极极身的径向中线之间的夹角设计为非均匀设置，可提高重叠通电率，从而有效提高输出功率。