[发明专利]一种复合转子结构无轴承开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合转子结构无轴承开关磁阻电机，属于电机类的磁悬浮开关磁阻电机领域。

背景技术

无轴承开关磁阻电机是20世纪末发展起来的一种新型磁悬浮电机。双绕组无轴承开关磁阻电机是将产生悬浮力的悬浮绕组和原来普通开关磁阻电机的绕组一起叠绕在电机的定子上，通过控制两套绕组电流使其同时具有旋转和自悬浮能力，从而实现电机的超高速运行。而单绕组无轴承开关磁阻电机则是通过控制一套绕组电流使其同时具有旋转和自悬浮能力。单绕组无轴承开关磁阻电机，因其定子仅有一套绕组，结构更为简单，且控制算法简单，已成为无轴承开关磁阻电机的一个研究热点和发展趋势。

无论双绕组无轴承开关磁阻电机，还是单绕组无轴承开关磁阻电机，转矩和悬浮力之间存在着强耦合，且很难在控制策略和数学模型中实现二者的完全解耦，是无轴承开关磁阻电机运行性能难以提高的主要因素之一。另外，因悬浮力控制所需，必须对绕组电流进行斩波控制，而高速运行时，反电动势的激增导致无法对绕组电流进行跟踪斩波控制，即会出现电流斩不住的现象，这大大影响了无轴承开关磁阻电机高速性能的发挥。

为解决无轴承开关磁阻电机的上述两个缺点，并基于降低电机系统的成本，简化控制系统，提高和优化悬浮力性能的角度，韩国学者提出了8/10和12/14结构的两相无轴承开关磁阻电机，其特点在于悬浮力和转矩分别由悬浮绕组和转矩绕组单独产生，电机为两相工作制,电机的功率密度较低。

发明内容

    本发明目的是提出一种单绕组结构、悬浮力和转矩解耦、高速适应性强、高功率密度的新型无轴承开关磁阻电机。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种复合转子结构无轴承开关磁阻电机，包括定子，转矩转子，悬浮力转子，绕组；所述的定子的定子齿上绕有一套绕组；转子由转矩转子与悬浮力转子组成，转矩转子与悬浮力转子轴向叠加布置在定子内；转矩转子用于产生转矩，悬浮力转子用于产生悬浮力和部分转矩。

本发明所述的复合转子结构无轴承开关磁阻电机，所述的定子为凸极结构且齿数为12。

本发明所述的复合转子结构无轴承开关磁阻电机，所述的转矩转子与悬浮力转子的转子齿数均为8。

本发明所述的复合转子结构无轴承开关磁阻电机，所述的绕组形式为集中式绕组，每相绕组由四个相隔90°定子上的绕组组成，且每相的四个绕组独立控制。

本发明所述的复合转子结构无轴承开关磁阻电机，转矩转子和悬浮力转子的轴向长度，按实际转矩和悬浮力需求，转矩转子用于产生大部分转矩，悬浮力转子主要用于产生悬浮力，并贡献部分转。

有益效果

本发明提供的一种复合转子结构无轴承开关磁阻电机，定子齿上只有一个绕组，相对于传统双绕组无轴承开关磁阻电机，结构简单，槽满率高，省铜省硅钢片，可降低电机制造成本。结构上悬浮力和转矩解耦，控制方法简单，电机悬浮性能好。利用最小电感区实行悬浮控制，悬浮电流对转矩电流的影响小，相间耦合作用小。绕组利用率高，功率密度高，高速适应性强。

附图说明

图1是本发明的复合转子结构无轴承开关磁阻电机的三维结构剖视图

图2是本发明的复合转子结构无轴承开关磁阻电机的A相绕组示意图。

图3是本发明的复合转子结构无轴承开关磁阻电机的绕组电感和电流与转子位置角的变化曲线图。

图中1是定子铁心，2是转矩转子，3是悬浮力转子，4是绕组，5是绕组电感，6悬浮阶段绕组电流，7是转矩阶段绕组电流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明；

如图1所示：一种复合转子结构无轴承开关磁阻电机，包括定子1，转矩转子2，悬浮力转子3，绕组4；定子1的定子齿上绕有一套绕组4；转子由转矩转子2与悬浮力转子3组成，转矩转子2与悬浮力转子3轴向叠加布置在定子1内；转矩转子2用于产生转矩，悬浮力转子3用于产生悬浮力和部分转矩。

所述的定子为凸极结构且齿数为12。转矩转子2与悬浮力转子3的转子齿数均为8；绕组4形式为集中式绕组，每相绕组由四个相隔90°定子上的绕组组成，且每相的四个绕组独立控制。