[发明专利]开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是一种开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机调速驱动系统集电机技术、电力电子技术、微电子技术和自动控制技术等新成果于一体，以其结构简单、效率高、控制容易、高效无极调速，成本低等独特优点，在工业领域中已经成为其它类型电机调速驱动系统强有力的竞争者，具有广阔的应用前景。在家用电器、汽车工业、牵引电机等领域得到广泛的应用，获得巨大的经济效益；并逐步应用于风力发电、航空起动发电等场合。然而，与其他类型电机相比，开关磁阻电机具有较大的噪声和转矩脉动，其定子、转子的双凸极结构以及开关形式供电电源，使得开关磁阻电机驱动系统成为一个多变量高度耦合、非线性异常严重的系统，运行中转矩脉动非常明显，且易引起电机噪声，影响了开关磁阻电机在运行质量要求较高场合的应用。现有的转矩脉动的减小方法，大部分都是基于优化控制策略进行，如定子振动特性分析、噪声预估以及有源降噪控制策略等方面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现在的开关磁阻电机转矩脉动较大的技术问题，本发明提供一种开关磁阻电机，它通过在开关磁阻电机的转子齿的齿顶面开设辅助凹槽，减小了开关磁阻电机的转矩脉动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种开关磁阻电机，其包括定子、转子和三相集中电枢绕组，定子和转子均为凸极结构，转子的凸极为转子齿，转子齿的齿顶面开设有辅助凹槽。本发明通过在开关磁阻电机转子齿的齿顶面上开辅助凹槽，使得电机转矩脉动减小很多。

进一步地，所述三相集中电枢绕组包括A相电枢绕组、B相电枢绕组和C相电枢绕组，每相电枢绕组均有两套线圈绕组，两套线圈绕组串联或并联连接；

A相电枢绕组的第一套线圈绕组由径向相对且串联连接的第一集中电枢线圈、第三集中电枢线圈组成，A相电枢绕组的第二套线圈绕组由径向相对且串联连接的第二集中电枢线圈、第四集中电枢线圈组成；

B相电枢绕组的第一套线圈绕组由径向相对且串联连接的第五集中电枢线圈、第七集中电枢线圈组成，B相电枢绕组的第二套线圈绕组由径向相对且串联连接的第六集中电枢线圈、第八集中电枢线圈组成；

C相电枢绕组的第一套线圈绕组由径向相对且串联连接的第九集中电枢线圈、第十一集中电枢线圈组成，C相电枢绕组的第二套线圈绕组由径向相对且串联连接的第十集中电枢线圈、第十二集中电枢线圈组成；

各集中电枢线圈均分别套装在定子的相应的凸极(齿)上，即横跨于与该定子凸极相邻的两个定子槽；定子槽内置有集中电枢线圈，端部长度较短，电阻较小，效率较高；且该电机互感小，容错性能好。

这种结构使得电机各相之间几乎没有互感。每相电流的开通、关断以及电流的大小可以独立地控制，由此可以得到各种不同要求的转矩-转速特性。又因为转子转动惯量小，在电流每次换相时可以随时改变相应转矩的大小和方向，因而系统有良好的动态响应。

进一步地：所述转子为直槽转子，转子齿为平行齿，转子上既无永磁体也无绕组，这种结构适合高速运转，且不需要价格昂贵的稀土永磁材料，降低了整个系统的体积和制造成本。

进一步地：所述定子和转子均由硅钢片压叠而成，该结构使得电机结构非常简单且坚固。

进一步地：所述定子的定子凸极上开有槽楔，有利于集中电枢线圈的放置。

本发明的有益效果是，本发明的开关磁阻电机：

1.定子和转子均由硅钢片压叠而成，使得电机结构非常简单且坚固。转子上既无永磁体又无绕组，适合高速运转。不需要价格昂贵的稀土永磁材料，降低了整个系统的体积和制造成本；

2.开关磁阻电机由单向电流驱动，功率变换电路每相可以只用一个开关元件。因而电路简单，可靠性高，成本降低。

3.电机各相之间几乎没有互感。每相电流的开通、关断以及电流的大小可以独立地控制，由此可以得到各种不同要求的转矩-转速特性。又因为转子转动惯量小，在电流每次换相时可以随时改变相应转矩的大小和方向，因而系统有良好的动态响应。

4.通过在开关磁阻电机转子齿上开辅助凹槽，使得电机转矩脉动减小很多。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的开关磁阻电机的较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明的定子和转子的局部结构示意图。

图3是本发明的A相电枢绕组串联连接的结构示意图。

图4所示为转子齿上开辅助凹槽和不开辅助凹槽情况下开关磁阻电机转矩对比图。