[发明专利]电激励永磁开关和电激励永磁开关磁阻电动机及电激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电动机技术领域，尤其为一种电激励永磁开关以及利用该电激励永磁开关结构而成的开关磁阻电动机及其电激励方法。

背景技术

现在的开关磁阻电动机采用双凸极结构，转子仅由硅钢片叠压而成，既无绕组也不用永磁体，定子各极上绕有励磁绕组，通过向定子励磁绕组依次通入激励电流，使定子凸极与转子凸极相互作用产生转矩。开关磁阻电动机工作原理遵循“磁阻最小原理”，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。当转子凸极与定子凸极错位时，气隙大、磁阻也大；一旦定子励磁绕组通电，就会形成对转子凸极的磁拉力，使气隙变小、磁路磁阻也变小。与此同时用电子开关按一定逻辑关系切换定子励磁绕组的通电相序，即可形成连续旋转的力矩。由于此结构开关磁阻电动机转子上既没有励磁绕组，也没有永磁体，因而结构简单、运行可靠。但正是由于定子和转子上均未使用永磁体参与励磁，为了得到大的输出转矩，就需要大的电励磁功率，这样使得此类电动机的性能体积比受限，同时有较大的驱动能耗。

近期出现多种利用混合励磁的开关磁阻电动机成果项目，这些新技术成果的出现大大的改善和提高了开关磁阻电动机的性能和应用价值。但这类电动机的结构还是没有突破传统开关磁阻电动机利用定子外壳和转子铁芯来形成磁路产生扭矩的惯例，这种整体导磁的结构，不但磁路长、损耗大，而且磁凸极之间不可避免的会产生磁干扰和漏磁损失，这些因素都影响和阻碍了开关磁阻电动机优异性能的充分发挥，限制了开关磁阻电动机的广泛应用。同时，现有的开关磁阻电动机存在转矩波动大，噪声大，这对传动部件寿命不利，总之现有的开关磁阻电动机的输出转矩、能耗以及功率体积比等指标均不很理想。

发明内容

本发明目的是提供一种能充分利用永磁体固有磁能势的电激励永磁开关，并以此电激励永磁开关作为基本构件来构造出一种新型的开关磁阻电动机，同时给出此种开关磁阻电动机的电激励方法。

为实现上述发明目的，本发明首先给出了一种电激励永磁开关，该电激励永磁开关的构成包括有永磁体、软磁体、铁芯及励磁线圈，永磁体的两个磁极和绕有励磁线圈的铁芯的两端分别通过两块软磁体连接，在两块软磁体上设置有凸极。永磁体经软磁体和铁芯构成了一个永磁体磁通的闭合磁回路，静态时，在磁路参数匹配的情况下，当励磁线圈通入定向电流时，因为电激励永磁开关中的永磁体和线圈铁芯是以最小的距离设置的，而该电激励永磁开关的磁输出引出端(磁凸板)是与比永磁体与软磁体和线圈铁芯构成的闭合磁回路要长的回路并联，而且还有气隙或装配缝隙因而输出负载端的磁阻大于短路回路的磁阻，所以在静态时磁凸极上的磁场强度很弱或为0，对负载是没有作用力，处于磁关闭状态，是不需提供任何外作用力的情况下自行关闭的，在软磁体的凸极上，可以获得叠加磁场，该复合磁场是由励磁线圈通入电流所产生的磁场与永磁体静态磁场被激励后成为动态磁场的叠加磁场。可用“电激励永磁开关”构成开关磁阻电动机，每个“电激励永磁开关”软磁体的两个磁凸板沿电动机转动轴轴向设置，即“电激励永磁开关”的两个磁凸极与转轴平行设置，磁路短、磁损小，容易结构布置。而且还可以把恢复短路时短路磁力线切割，线圈产生的感应电动势，回收再利用。

在上述电激励永磁开关技术方案中，所述两块软磁体凸极位于永磁体两端与带励磁线圈铁芯两端之间，软磁体凸极的突出方向相同，且软磁体凸极的突出方向垂直于永磁体与铁芯所处在的平面。(如附图1所示)

在上述电激励永磁开关技术方案中，所述软磁体凸极的突出方向相对，且软磁体凸极的突出方向处于永磁体与铁芯所处在的平面(如附图2所示)或软磁体凸极的突出方向平行于永磁体与铁芯所处在的平面(如附图3所示)

在上述电激励永磁开关技术方案中，所述两块软磁体凸极位于带励磁线圈铁芯两端附近，软磁体凸极的突出方向平行于永磁体与铁芯所处在的平面，软磁体凸极的突出方向相同(如附图4)或相反(如附图5所示)。

上述电激励永磁开关的工作原理如下：

(1)当励磁线圈中没有通入电流时，永磁体两磁极通过软磁体和励磁线圈中铁芯闭合回路处于磁短路，软磁体上两个凸极不显磁极性。(如附图6所示)即在静态时，当磁路参数匹配的情况下，永磁体磁通处于磁短路的状态，即在软磁体凸极引出端上的磁场强度很弱或为0。软磁体的凸极不会对其周围的感磁物体产生磁作用力。