[实用新型]一种双盘轴向磁场式开关磁阻电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双盘轴向磁场式开关磁阻电动机，特别是电动汽车用的双盘轴向磁场式开关磁阻电动机。 

背景技术

随着环境及能源问题的加剧，电动汽车的研究开发得到广泛重视，电动汽车的电驱动系统成为其研究开发的重点。电动汽车对其电驱动系统的基本性能要求是高效、高转矩密度、高可靠性、低速大转矩和高速运行能力，同时要求低振动噪声、低重量和较好的容错能力。目前得到应用的电动汽车电驱动系统主要为直流电动机系统、PM(永磁)电动机系统、异步电机系统和传统的开关磁阻电动机系统，不同的电机系统具有不同的性能优势与不同的缺陷，都不能满足电动汽车的上述全部性能要求。 

传统的开关磁阻电机转子为凸极铁心结构，其上既没有绕组也没有永磁体，而定子也为凸极铁心结构，其中分布有多相集中绕组，各相绕组间在空间上彼此独立，同其他几种驱动电机相比，该种电机具有结构简单、运行可靠及容错能力好，但其运行效率低、转矩密度低、振动噪声高，尤其当多相定子绕组中的一相回路发生故障(缺相)时，运行性能大大降低，振动噪声极大。 

普通单盘式轴向磁场开关磁阻电机的定子轭部是其磁路的组成部分，因此必须有足够的轭部厚度以满足电机的磁路要求，而定子轭部流过主磁场，必然在其中产生铁耗(定子轭部铁耗)，影响了电机的运行效率。 

发明内容

本实用新型双盘轴向磁场式开关磁阻电机保留了传统开关磁阻电机的优点， 解决了运行效率低、转矩密度低、振动噪声高的问题，并且具有低速大转矩和高速运行能力，能够满足电动汽车对驱动系统的全部性能要求。 

本实用新型双盘轴向磁场式开关磁阻电机由左转子、中间定子及右转子构成，左、右转子在机械上固定在一起同步旋转，同轴输出机械力。左、右转子均相当于普通盘式轴向磁场开关磁阻电机的转子，都是凸极铁心结构，其上既没有绕组也没有永磁体，且左、右转子极数相同。 

中间定子由定子轭、定子铁心和定子绕组构成。定子轭为圆柱形，其圆周上均匀分布梯形孔，定子铁心是硅钢片加工而成，为梯形结构，将其固定于定子轭孔中，在定子轭左、右两端形成均匀分布的相同数量的齿槽，左、右侧齿槽中分别放置相数相同的多相集中绕组。 

左转子和定子左侧绕组、右转子和定子右侧绕组各组成一台普通的盘式轴向磁场开关磁阻电机，满足通常盘式开关磁阻电机的相数、定转子极数配合。定子左、右两侧绕组可以单独供电运行并输出动力，也可以彼此相绕组串联或并联在一起同时供电运行并输出动力。本双盘轴向磁场式开关磁阻电机相当于在一台盘式轴向磁场开关磁阻电机的一侧又加装了一台盘式轴向磁场开关磁阻电机，并且两盘式开关磁阻电机共用定子总成，提高了电机的转矩/体积密度。 

本实用新型双盘轴向磁场式开关磁阻电机的主磁场沿轴向从左转子盘、穿过定子铁芯，到右转子盘，定子轭已不是该种电机主磁路部分，定子轭厚度只满足机械强度要求，而不需考虑磁路要求，因此该厚度可以变小，另外，由于定子轭不参与导磁，可采用非导磁材料或铝合金材料，大大降低了定子轭部厚度及重量，提高了电机的转矩密度；定子轭部没有磁场，也就没有了由主磁场产生的定子轭部铁耗，提高了电机的运行效率。 

定子左、右侧绕组可以串联或并联在一起，这两种方式运行效果相同，都是使本实用新型电机的左、右盘式开关磁阻电机同时工作，提供低速大转矩输出，满足电动汽车的起动和低速爬坡要求；给定子左侧绕组或右侧绕组施加全部电压(相当于一个单盘式开关磁阻电机全压运行)时，电机处于中高速运行状态，满足电动汽车的中高速行驶工况；给定子左侧绕组或右侧绕组施加一半电源电压(相当于一个单盘开关磁阻电机半压运行)时，电机处于高速运行状态，满足电动汽车的高速行驶工况。因此，通过调整本实用新型电机的电源电压，控制该电机左、右盘式开关磁阻电机的独立或同时运行，使其具有低速大转矩和高速运行能力。而且，通过这一驱动控制，使电机始终处于最佳运行效率状态，提高了电机的综合运行效率，延长了电动汽车的续驶里程。 

组成本实用新型的双盘轴向磁场式开关磁阻电机的定子左、右两侧绕组都是由集中分布线圈组成的多相绕组，如定子左侧或右侧中的某个线圈(即某相绕组)有故障不能工作，可以切断整个定子左侧或右侧绕组，而只供电定子右侧或左侧绕组，即保有一侧完整的盘式轴向磁场开关磁阻电机工作，具有良好的动力输出，体现了本实用新型电机稳定的容错特性。 

本实用新型的左、右转子盘的齿在圆周方向上有适当的位移量，有效降低了电机的振动和噪声。