[发明专利]高转子磁极开关磁阻电机的镜像

说明书

一种高转子磁极开关磁阻电机(HRSRM)采用轴向镜像和径向镜像构思且通过第一多转子磁极(MRP)公式和第二多定子磁极(MSP)公式表示。多转子HRSRM包括每一个具有多个转子磁极的至少两个转子和具有多个定子磁极的至少一个定子。至少两个转子和至少一个定子绕中心轴线定位，定子置于转子之间且在转子侧向附近。多定子HRSRM包括具有多个定子磁极的至少两个定子和具有多个转子磁极的至少一个转子。至少两个定子和至少一个转子绕中心轴线定位，转子置于定子之间且在定子侧向附近。

本申请是申请日为2016年2月4日、申请号为201680033695.0、标题为“高转子磁极开关磁阻电机的镜像”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及高转子磁极开的磁阻电机(high rotor pole switchedreluctance machine)。更具体地，本发明涉及的高转子磁极开关磁阻电机(其使用多个转子和定子)的镜像(mirroring)。

背景技术

开关磁阻电机(SRM)为一类同步电机，其可被操作为电动机或发电机。虽然没有构造上的主要不同，SRM在用于将机械能转换为电能时操作为发电机或在用于将电能转换为机械能时操作为电动机。通常，SRM可以以循环方式在两种模式下操作。因此，在下文，使用术语“电机”来代替电动机和/或发电机，以包括这两种操作模式。

SRM通常包括具有多个凸极特性的定子磁极的定子和具有多个转子磁极的转子。在定子上存在相绕组，但是在转子上没有绕组或磁体。在大多数SRM中，每一对直径相反的定子磁极串序相连以形成多相开关磁阻电机的独立相。在一些情况下，定子具有串序相连的以90°间隔开的线圈绕组，以形成一个相。在SRM操作期间，每一个定子磁极被以预定顺序相继激励，这与转子的角位置同步，以产生定子磁极和相应的转子磁极之间的磁性吸引力，以使得转子旋转。

高转子磁极开关磁阻电机(HRSRM)是SRM，其中对于任何邻近的一组转子和定子来说，转子磁极的数量比定子磁极的数量大。替换地，其可限定为具有多个转子和定子的电机，其中来自所有各个转子的转子磁极的数量之和比来自所有各个定子的定子磁极的数量之和更大。HRSRM具有比常规SRM更高的静态扭矩容量和更低的扭矩波动。这两个电机的功率转换器的设计需求可以是不同的，因为与具有相同相数的构造相比，HRSRM具有更窄的电感曲线(inductance profile)和更大的数量的行程。

一个这种常规SRM是开关磁阻设备，其具有带多个磁极的内定子，径向设置在内定子以外且具有被用作磁极的多个段的转子，和径向设置在转子以外且具有多个磁极的外定子。相应绕组设置在任一定子的每对邻近磁极之间。设备通过多个可分别激励的相操作，其中通过对与给定相对应的绕组进行通电而激励所述给定相。给定相的激励使得穿过一区域的磁通量的感应基本上局限于与给定相对应的定子段和转子段的区域，且使得大量的通量进入转子段。然而，该设备未教导多个转子和定子的镜像。

已经开发了采用双转子和双定子的一些其他SRM。一些SRM包括双转子开关磁阻电动机，其包括外转子、中间定子和内转子，其中中间定子布置在内转子和外转子之间，且内转子和外转子机械地固定在一起且同步旋转，以便形成固定的机械输出轴。一些其他SRM包括具有第一定子、第二定子和布置在第一和第二定子之间的转子的电机。转子包括沿转子的周向方向的彼此磁绝缘的多个转子磁极。通过将转子布置在两个定子之间，转子不需要携带沿周向方向的磁通量，且因此可以使用更轻的转子构造。转子磁极配置为携带沿两个相反方向的磁通量，以便能利用磁阻原理为所有转子磁极赋予相同构造。然而，这种SRM未教导多个转子和定子的镜像。进一步地，上述SRM都不属于高转子极SRM的类别。

因此，需要采用镜像构思的高转子磁极开关磁阻电机(HRSRM)。所需的HRSRM被配置为将多个定子和转子进行镜像。进一步地，HRSRM能径向或轴向地应用镜像的构思。这种所需的HRSRM能增加功率密度和扭矩密度且降低机器的扭矩波动。最后，HRSRM通过磁极定义公式设计，其包括多个转子和多个定子。本文公开的实施例能实现所有这些目的。