[发明专利]一种屏蔽式开关磁阻电机及低损耗控制方法

权利要求书

1.一种屏蔽式开关磁阻电机，包括定子铁芯（1）、定子铁芯（1）内设有转子铁芯（2），定子铁芯（1）上设有绕组（3），其特征在于：定子铁芯（1）与转子铁芯（2）之间留有空气隙（6），定子铁芯（1）内径上设有定子屏蔽套（4），转子铁芯（2）外径上设有转子屏蔽套（5）；

所述定子屏蔽套（4）和转子屏蔽套（5）为密封结构，定子屏蔽套（4）和转子屏蔽套（5）之间空气隙（6）内注有液体，液体从定子屏蔽套（4）和转子屏蔽套（5）之间穿过，带走定子屏蔽套（4）和转子屏蔽套（5）自身产生感应涡流而引起的涡流损耗，控制电机温升；

定子齿（7）上的绕组（3）的匝数为12-15，以转子位置机械角度为控制参数，延长相电流的作用时间的控制策略通过提前打开相电流同时滞后关闭相电流实现，提前打开相电流是指转子齿（8）还未到达、距离非对齐位置还剩余1-2°机械角度时即通入相电流；滞后关闭相电流是指转子齿（8）已经到达并超出对齐位置0-1°机械角度时才断开相电流。

2.根据权利要求1所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：所述液体包括水或油，定子屏蔽套（4）和转子屏蔽套（5）之间空气隙（6）密封，并在两侧分别设有液体注入口和液体输出口，液体注入口和液体输出口之间设有液体输入排出装置。

3.根据权利要求1所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：所述液体输入排出装置为循环泵，所述循环泵上设有散热风扇。

4.根据权利要求1所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：所述屏蔽开关磁阻电动机为4相8/6型结构，定制上设有8个定子齿（7），转子铁芯（2）上设有6个转子齿（8），两个转子齿（8）之间设有转子齿槽（9），定子齿（7）宽S_t与转子齿（8）宽R_t之比为0.85-0.88。

5.根据权利要求1所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：所述电机轴向长度较小，其D/L比的数值为1.05-1.25，其中D为定子铁芯外直径，L为电机本体的有效长度。

6.根据权利要求1所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：根据绕组（3）的匝数及转子铁芯（2）转速，以转子铁芯（2）转角位置为控制参数，提前打开相电流，同时滞后关闭相电流。

7.根据权利要求6所述的屏蔽式开关磁阻电机，其特征在于：相电流打开及关闭时距离对齐位置及非对齐位置的机械角度数值的选择原则与转子转速关系：低转速下通入相电流时对应的剩余机械角度的数值偏小而断开相电流时对应的超出机械角度的数值偏大，中等转速下通入相电流时对应的剩余机械角度的数值偏大而断开相电流时对应的超出机械角度的数值偏小，在接近最高转速下断开相电流时对应的超出机械角度的数值可以是负值，但不低于-1.5°，保证了相邻两相的气隙磁场在屏蔽套上产生的涡旋电流相互抵消，从而大大降低涡流损耗，提升平均输出转矩及系统效率。

8.一种使用权利要求1所述屏蔽式开关磁阻电机的低损耗控制方法，使用经典功率变换器电路控制，功率变换器由在绕组的两端各串联一个功率开关管S1和S2构成，其中开关管S1和绕组3的两端并联二极管D1，开关管S2和该绕组两端并联有二极管D2，其特征在于：

选择相电流的开断时机：保持对电机转子速度检测以及转子位置检测，电机工作时，转子齿（8）顺时针从左向右移动时尚未到达距离非对齐位置还剩余1-2°机械角度时向电机选择相通入相电流；当转子齿（8）从左向右移动时已经到达并超出对齐位置0-1°时断开该相电流，通过同时关闭功率开关管S1和功率开关管S2实现通入相电流；并通过同时断开功率开关管S1和功率开关管S2实现断开相电流，电机使绕组中的电能通过二极管D1和D2回到电源，从而有效降低电机损耗。

9.根据权利要要求8所述的低损耗控制方法，其特征在于转子齿（8）距离对齐位置及非对齐位置的角度数值选择原则与转子速度关系：

低转速下通入相电流时对应的剩余机械角度的数值偏小，而断开相电流时对应的超出机械角度的数值偏大，而中等转速下通入相电流时对应的剩余机械角度的数值偏大，而断开相电流时对应的超出机械角度的数值偏小，在接近最高速下断开相电流时对应的超出机械角度的数值不低于-1.5°，在通入及断开相电流的中间时段内根据需要维持相电流在某一个数值附近保持不变，根据经典控制方法，此时需要关闭距离电源负极较近的一个功率开关管S2，另一个开关管S1以一定的频率开断，使得绕组电感处于充电-续流更替的状态。