[发明专利]一种永磁型单相开关磁阻电机及其控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁型单相开关磁阻电机，包括电机输出轴、控制系统以及至少一组电枢装置，所述电枢装置包括定子和转子，所述定子和转子的凸极之间为气隙，所述转子固定套接在电机输出轴外周，所述定子上的凸极数量与转子上的凸极数量一致，在所述定子的凸极部位安装有定子电磁绕组，相邻的定子电磁绕组的绕制方向相异，在所述转子的凸极部位嵌装有永磁体，所述永磁体的充磁方向为径向，所述转子中相邻的各凸极所嵌装的永磁体的极性相异。本发明在保持了常规开关磁阻电机所特有优点的基础上，消除了常规开关磁阻电机所固有的转矩脉动，可实现电机的双向运行，同时提升了电机的功率密度，提高了电源输入能量的转换效率，有效的实现了节能的目标。

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种输入能量可重复利用的永磁型单相开关磁阻电机及其控制方法。

背景技术

传统的二相开关磁阻电机的定、转子均为凸极结构，且定、转子铁芯齿数相等，定、转子铁芯为单段铁芯，通过对定子绕组依次通电，即可使定子极与转子极相互作用产生转矩，因而其结构简单，运行可靠。

而在常规的单相开关磁阻电机中，由于要考虑电机的启动问题，一般都需要对电机的转子的凸极做变形处理，以使电机能够实现自行启动的目的。但转子的凸极变形后已不再是原有意义上的双凸极结构，因而也会丧失或削弱传统双凸极开关磁阻电机所特有的特性，其控制特性也会发生改变，而且这种电机也不能实现双向运转；此外，传统的单相开关磁阻电机存在输出转矩波动大、输出转矩密度低，不能产生连续转矩的输出等缺点。

此外，如图1所示，在传统的单相开关磁阻电机的控制系统中，电机换向时定子绕组中原有的能量需要得到释放，其采用的方法为：将定子绕组中所存储的剩余的能量以续流或强迫换向的方式回馈电源，但此时该部分剩余的能量不仅不能做有用功，反而还会形成无功电流，因而不仅会降低电机的功率因数，甚至还可能对电机的运行造成影响。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够对输入的能量实现重复利用，从而提高输入能量的转换效率，以达到有效节能目的，并且可以实现电机双向运行的永磁型单相开关磁阻电机及其控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种永磁型单相开关磁阻电机，其特征在于：包括电机输出轴、控制系统以及至少一组电枢装置，所述电枢装置包括定子和转子，所述定子和转子的凸极之间为气隙，所述转子固定套接在电机输出轴外周，所述定子上的凸极数量与转子上的凸极数量一致，在所述定子的凸极部位安装有定子电磁绕组，相邻的定子电磁绕组的绕制方向相异，第一个定子电磁绕组的头和最后一个定子电磁绕组的尾分别与控制系统的功率电路输出端相连接，当定子电磁绕组中有电流流过时，相邻各定子凸极所产生的磁场极性相异，在所述转子的凸极部位嵌装有永磁体，所述永磁体的充磁方向为径向，所述转子中相邻的各凸极所嵌装的永磁体的极性相异，当定子和转子的凸极重合时，则构成闭合的磁场回路。

本发明所述的永磁型单相开关磁阻电机，其所述电枢装置为两组，即所述永磁型单相开关磁阻电机的定子由前段定子铁芯和后段定子铁芯组成，所述转子由前段转子铁芯和后段转子铁芯组成，前、后段所包含的定子、转子铁芯各自构成独立且自行闭合的磁场回路；

所述前段定子铁芯和后段定子铁芯的凸极数量相等，且两段定子铁芯之间留有间隙，所述前段定子铁芯和后段定子铁芯中的凸极部位按交叉定位布置，即前段定子铁芯的凸极中心线与后段定子铁芯的凹部中心线相对应，所述前段定子铁芯上的定子电磁绕组与后段定子铁芯上的定子电磁绕组共同组成单相电机的定子电磁绕组；

所述前段转子铁芯和后段转子铁芯的凸极数量相等，且与对应定子铁芯上的凸极数量相同，所述前段转子铁芯和后段转子铁芯之间留有间隙，所述前段转子铁芯和后段转子铁芯中凸极的中心线在同一直线上；

当前段定子铁芯中的凸极部位中心线与前段转子铁芯中的凸极部位中心线对应时，后段转子铁芯中的凸极部位中心线与后段定子铁芯的凹部中心线相对应，所述前段转子铁芯和后段转子铁芯均安装在电机输出轴上，且与电机输出轴同步转动。