淺談新型滾筒式開關磁阻電機性能提高方案

袁偉寧，王文祥淄博美林電子科技有限公司

淺談新型滾筒式開關磁阻電機性能提高方案

袁偉寧1，王文祥2
淄博美林電子科技有限公司

摘要：一種滾筒式開關磁阻電機，屬于電機技術領域，其包括機殼、定子、轉子、位于機殼兩端的端蓋以及套裝在機殼上的筒體，定子的內壁上設有周向均勻分布的定子凸極，定子凸極上繞有電樞線圈，冷卻措施，密封裝置，是一個高效率的電機。

關鍵詞：滾筒式開關磁阻電機；套裝筒體；冷卻腔；冷卻油；密封部件；效率

一.技術領域

該新型滾筒電機屬于電機技術領域，具體涉及一種滾筒式開關磁阻電機。

二.背景技術

1.目前，電動滾筒是用三相異步電動機作為動力源，由于三相異步電動機存在起動電流大、效率低、起動轉矩小、過載能力差和使用壽命短等問題，致使電動滾筒的工作性能低下。

2.然而，為了減小電動滾筒的空間需求，通常將電機安裝在電動滾筒的筒體內腔中，如此以來影響了開關磁阻電機的散熱問題，降低其使用性能，致使開關磁阻電機在電動滾筒中還未得到廣泛應用。

三.發明內容

該新型滾筒電機技術問題是提供一種滾筒式開關磁阻電機，能夠降低開關磁阻電機的溫升，提高工作效率，延長使用壽命，提高電機可靠性。

四.附圖說明

圖1新型滾筒開關磁阻電機的實用結構示意圖。

圖2定子與轉子的結構示意圖。

圖3是圖2中局部II的放大視圖。

圖4是圖1中局部I的放大視圖。

圖5新型滾筒開關磁阻電機的電氣原理圖。

圖中標記：1、筒體；2、機殼；3、定子；4、轉子；5、端蓋；6、冷卻腔；7、密封軸承；8、骨架密封；9、O”型密封圈；10、定子凸極；11、轉子凸極；12、頂角；13、根部。

五.具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式進一步詳細描述。

1.該新型滾筒開關磁阻電機中，將靠近轉子4軸心的方向定義為內側，相應地將遠離轉子4軸心的方向定義為外側。

2.如圖1所示，該新型滾筒開關磁阻電機機殼2的兩端安裝端蓋5，在機殼2的外周套裝筒體1，機殼2中自外向內依次安裝定子3和轉子4，轉子4的內壁上設有周向均勻分布的定子凸極10，定子凸極10上繞有電樞線圈。

（1）電樞線圈由并聯的多股導線繞制而成。

（2）同一相中定子凸極10上的電樞線圈并聯連接形成相繞組。

（3）并且同一相中兩相鄰的定子凸極10呈異極相吸狀設置、兩相對的定子凸極10呈同極斥狀設置。

（4）機殼2、筒體1以及端蓋5圍成冷卻腔6，冷卻腔6中注有冷卻油。

3.如圖2和圖3所示，轉子4的外壁上設有周向均勻分布的轉子凸極11，轉子4的徑向截面中轉子凸極11的頂角12和根部13呈圓角狀。

圖1　

圖2　

圖3　

4.為了防止冷卻油進入機殼2內影響定子3的正常工作，如圖4所示，在端蓋5與轉子4的傳動軸間安裝有密封軸承7，并在密封軸承7外側的傳動軸上安裝有骨架密封8，端蓋5與機殼2間安裝有“O”型密封圈9。

圖4　

5.該新型滾筒開關磁阻電機工作過程，如圖5中所示,通過控制三相繞組的通斷電順序，依靠改變轉子凸極11的位置來形成磁阻最小的路徑，從而帶動轉子4轉動，帶動筒體1轉動。并且開關磁阻電機的轉向與相繞組的電流方向無關，而僅取決于相繞組通電的順序。另外，當主開關IGBT器件S1、S2導通時，A相繞組從直流電源U吸收電能，而當S1、S2關斷時，繞組電流經續流二極管VD1、VD2繼續流通。

圖5　

六.新型滾筒開關磁阻電機的有益效果是

1.由于電樞線圈采用多股并繞的方式，可以有效減輕集膚效應，降低其溫升。

2.同一相中定子凸極上的電樞線圈采用并聯連接方式，可以通過減小電流來降低溫升。

3.同一相中兩相鄰的定子凸極呈異極相吸狀設置，可以縮短磁路長度，降低磁損，減少熱量的轉換。

4.在整體降低開關磁阻電機的溫升的情況下，再輔助以冷卻油進行冷卻，有利于提高開關磁阻電機的使用性能，提高電機效率，延長其使用壽命。

5.由于轉子的徑向截面中轉子凸極的頂角和根部呈圓角狀，可以使磁路圓滑過渡，避免磁場在周期變化過程中出現局部過度飽和現象，提高其工作效率。

6.因IGBT管在關斷時，繞組電流經續流二極管并回饋給電源，因此，開關磁阻電機具有再生作用，系統效率高。

7.由于采用了密封軸承、“O”型密封圈等多種密封結構，可以防止冷卻油進入機殼內，影響定子的正常工作。

七.結論

該新型滾筒開關磁阻電機優勢所在：結合開關磁阻電機性能效率優勢，加之整體結構的創新，充分提高了它的最大優勢的發揮、提升。

1.動態響應快，爆發力強。

2.空載/輕載電流小，啟動轉矩大，為額定轉矩的150%，而起動電流僅為額定電流的30%。

3.能實現頻繁正、反轉；電動、制動,適用于需四象限工作的機械。

4.電機散熱條件好，整體系統效率更高,高效區寬。

完全替代傳統的滾筒配套異步電動機的模式，整體效率提高15%~30%左右，便于在滾筒類行業內推廣應用，實物如圖6所示。

圖6　

作者簡介：袁偉寧（1982-），本科，應用工程師，主要從事新產品的開發、推廣工作。