[发明专利]一种单相磁通切换型变磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种单相磁通路径切换型变磁阻电机，属于电气驱动设备领域。

背景技术

变磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高，特别适于高速运行，在风机，泵等需要高速以及变速驱动的场合，能很好的取代现有异步电机以及永磁同步电机。

通常变磁阻电机包括一个安装在机座内的定子和一个相对于定子旋转的转子，定子和转子上有按照一定间距间隔开的突出磁极，定子和转子的磁极数以一定的规律相对放置。当转子试图旋转到使磁路磁阻最小化或定子绕组电感最大化的位置时，变磁阻电机产生磁阻力并产生转矩对外做功。

然而，为了降低变磁阻电机的控制成本以及制造成本，通常采用单相或者两相变磁阻电机结构，以降低控制开关使用的数量，工作中，依赖转子惯性实现连续运转，单相或者两相变磁阻电机实现了控制成本的降低，然而由于过大的扭矩死区导致其没有自起动能力，并且和普遍电机一样，定子上复杂的磁通场，使得定子铁耗过高，改了使普遍变磁阻电机具备自启动能力，通常必须采用三相以上的定子结构，然后这直接增加了控制的成本，不利于应用推广。

关于磁通切换电机的研究，国内外有过广泛的研究，中国发明专利申请：电励磁磁通切换电机（专利号申请号：201010120388.0）通过利用分段的定子聚磁块来改善其磁场调节性能，同样，中国发明专利申请：混合励磁型永磁磁通切换电机（专利申请号：201010176671.5）也是通过永磁体内置于定子内，通过电励磁绕组切换永磁体磁场，从而气隙磁场为混合磁场，同时气隙磁场可得到调节，达到提高能量密度的目的；以上两种磁通切换电机的方案都降低了定子铁损，然而控制成本过高，制造复杂，不利于大规模推广应用。

发明内容

本发明提供一种新型的单相磁通切换型变磁阻电机，其定子轭上的励磁磁通总是经过定子轭、磁通切换凸极单元、气隙和凸极转子闭合，通过磁通切换凸极单元的灵活的调节作用，改变励磁磁通闭合路径，从而达到输出扭矩同时对外做功的目的。

为解决技术背景中所述问题，本发明采用如下技术方案：

一种单相磁通切换型变磁阻电机，包括有凸极定子、凸极转子、励磁绕组和/或励磁永磁体，其中，所述凸极定子包括磁通切换单元和定子轭，每个磁通切换凸极单元由两个定子凸极和两个磁通切换绕组或者两个定子凸极和一个磁通切换绕组以及永磁体或者两个定子凸极和嵌入于磁通切换凸极单元中的槽中的磁通切换线匝组成；励磁绕组缠绕于定子轭上，励磁永磁体嵌入于定子轭中，这样，励磁磁通可为单独的电励磁磁通或者单独的永磁体磁通，也可以为电励磁磁通和永磁体磁通形成的混合励磁磁通；

所述凸极转子包括三个转子凸极和转子轭，三个转子凸极以一定间隔角度沿圆周均匀排列，这样，励磁磁通总是经过定子轭、磁通切换凸极单元、气隙和凸极转子闭合，经过磁通切换凸极单元的调节作用改变励磁磁通经过凸极转子的路径，从而对外输出做功。 

其中，所述的单相磁通切换型变磁阻电机可以有一个定子轭，此时，定子轭上的励磁绕组和/或永磁体构成一单相。

其中，所述的单相磁通切换型变磁阻电机可以有两个定子轭，此时，两个定子轭上的励磁绕组和/或永磁体构成一单相，而两个定子轭上的励磁磁通方向总是相同。

其中，所述的磁通切换凸极单元由两个定子凸极和两个磁通切换绕组形成时，两个磁通切换绕组缠绕于两个定子凸极上，并且相互串联，使其产生的磁通沿径向相反。

其中，所述的磁通切换凸极单元，由两个定子凸极和一个磁通切换绕组以及一个永磁体形成时，磁通切换绕组缠绕于一个定子凸极上，而永磁体内置于另一个定子凸极或者表贴于另一个定子凸极的极靴上。

其中，所述的磁通切换凸极单元，有两个定子凸极和一个磁通切换绕组线匝形成时，磁通切换绕组线匝嵌入于磁通切换凸极单元的槽中。

其中，所述的凸极定子可为分段定子，即由定子轭和磁通切换凸极单元通过燕尾槽以及其他结构形式固定而成。

其中，所述的凸极转子中的三个或者大于三的奇数个转子凸极以一定间隔角度沿圆周方向均布。

其中，所述的凸极转子由软磁材料制成的冲压片叠压而成。

其中，所述的定子轭和磁通切换凸极单元中的定子凸极由软磁材料制成的冲压片叠压而成。

 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：