[发明专利]一种单相永磁型开关磁阻电机及其控制方法

说明书

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单相永磁型开关磁阻电机及其控制方法。

背景技术

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，常规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。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够使输入的能量重复利用，从而提高输入能量的转换效率，以达到有效节能目的的单相永磁型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： 一种单相永磁型开关磁阻电机，包括定子、转子、电机输出轴以及控制系统，所述定子和转子的凸极之间为气隙，所述定子和转子的对应关系是内转子结构或者是外转子结构，所述转子固定套接在电机输出轴外周，其特征在于：所述定子由前段定子铁芯、中段定子铁芯和后段定子铁芯组成，三段定子铁芯的凹、凸极数量及凹、凸极宽度均相等，且凹、凸极数量均为偶数，所述三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保持一致，即两段定子铁芯中凸极的中心线在同一直线上，所述中段定子铁芯中的凸极部位的中心线与前、后两段定子铁芯中凹极的中心线相重合，所述的前段定子铁芯、中段定子铁芯和后段定子铁芯的凸极部位均安装有定子电磁绕组；所述转子由转子铁芯和永磁体组成，所述转子铁芯的凸极数量与任一段定子铁芯的凸极数量相等，且定子铁芯上的凸极宽度小于转子铁芯的凸极宽度，在所述转子的对应凸极部位嵌装有永磁体，所述永磁体的充磁方向为径向，每段转子铁芯中相邻的各凸极所嵌装的永磁体的极性相异，所述转子铁芯安装在电机输出轴上，且与电机输出轴同步转动。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其所述前段定子铁芯、中段定子铁芯和后段定子铁芯的长度均相等，所述转子铁芯的长度与三段定子铁芯的安装长度相等，所述转子铁芯中的对应凸极部位所嵌装的永磁体采用两段式结构，且两段的长度相等、极性相同。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其所述前段定子铁芯和后段定子铁芯的长度均相等，且所述中段定子铁芯的长度是前、后段定子铁芯长度的两倍。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其在所述前段定子铁芯、中段定子铁芯及后段定子铁芯之间分别嵌有非导磁体。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其在各段定子铁芯的凸极上安装的电磁绕组，对各段而言均满足任一相邻的凸极上安装的电磁绕组其绕制方向相反，且各凸极上安装的电磁绕组均按头、尾相连的方式连接。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其所述控制系统中设置有极性检测电路、位置检测电路以及能量回收电路。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机，其前、后段定子铁芯上定子电磁绕组的两根引出线分别按头、尾相连的方式连接，前段定子铁芯上定子电磁绕组的头和后段定子铁芯上定子电磁绕组的尾以及中段定子铁芯上定子电磁绕组的头、尾分别与控制系统设置的方向控制电路相连接，所述控制系统设置的方向控制电路可改变中段定子铁芯上定子电磁绕组的头、尾端与连接在一起的前、后段定子铁芯上定子电磁绕组的头、尾端的连接方向，以此可改变电机的运行方向。

一种单相永磁型开关磁阻电机的控制方法，其特征在于：所述控制系统可采用恒功率控制模式或恒转矩控制模式驱动电机旋转。

本发明所述的单相永磁型开关磁阻电机的控制方法，其所述的恒功率控制模式是指，电机由某一稳定位置经由非稳定位置向下一稳定位置运动的过程中，根据位置检测电路给出的位置控制信号在开始位置使功率驱动电路导通，给定子电磁绕组供电，驱动转子旋转，当到达非稳定位置时，关闭功率驱动电路，使转子在电机所特有的磁动力和续流电流的共同作用下继续旋转，直至到达下一稳定位置，当到达下一稳定位置时，功率驱动电路改变导通方向，给定子电磁绕组反向供电，驱动转子继续旋转，余此类推。