[发明专利]一种磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机及控制方法

说明书

本发明公开了一种磁场解耦型轴径向混合磁通开关磁阻电机及控制方法，包括凸极转子、径向定子、轴向定子和绕在定子极上的励磁绕组。其中，转子部分包含着两种不同形状的凸极转子结构，上下两个凸极转子Ⅱ具有相同的形状，分别与同侧的轴向定子构成轴向磁通路径；在凸极转子Ⅰ的外围部分同样分布着一块径向定子，从而构成径向磁通路径。轴向定子与径向定子共用一套转子结构，它们的绕组分别产生的磁场可通过空间解耦，构成一种磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机，同时解决了磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机在运行过程中工作模式选择的问题。本发明所提供的电机具有结构简单、转矩密度高、效率高、转矩脉动小等优点，在工业领域具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种新型电机领域，尤其涉及一种磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机及控制方法。

背景技术

在1969年，NasarS.A.首先提出了开关磁阻电机这一概念。开关磁阻电机遵循“磁阻最小原理”，即依靠定子绕组通电励磁所产生的磁拉力来带动转子极进行旋转至磁阻最小位置，即转子与定子极中线重合的位置，轮流对电机的各相励磁绕组通电时，这样转子就会沿着某一方向进行连续旋转。1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首先建立起一个开关磁阻电机雏形，发现其性能明显优于同容量异步电机。随后国外学者们针对开关磁阻电机作出了相应的技术改进，标志着开关磁阻电机的实用价值得到了认可。

我国最早于1984年开始对开关磁阻电机进行研究，其中以东南大学、华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中国矿业大学为代表，均发表了大量论文来推动开关磁阻电机在国内的发展。开关磁阻电机与其他类型电机相比，其结构简单、成本低、过载能力强、控制灵活等优点，使其广泛应用于工业场合领域。但由于其独特的结构和供电方式，这不可避免地使其在通电运行时存在着转矩脉动大、噪声远远大于其他类型电机等缺点，这严重限制了开关磁阻电机的发展。

因此在电机设计阶段，如何抑制转矩脉动和提高功率密度和输出效率成为在电机设计阶段亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术中存在问题，本发明提出一种磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机，设计合理，容易加工和损耗小，功率密度高，可广泛应用于电动汽车、航空航天等工业领域。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

本发明第一方面公开了一种磁场解耦型混合磁通开关磁阻电机，包括凸极转子Ⅰ、凸极转子Ⅱ、径向定子、径向定子励磁绕组、轴向定子和轴向定子励磁绕组；所述径向定子励磁绕组缠绕在径向定子的每个齿极上，且每个齿极数量相同；所述轴向定子励磁绕组缠绕在轴向定子的每个齿极上，且每个齿极数量相同在所述凸极转子Ⅰ的两侧各安装一个凸极转子Ⅱ，所述径向定子套装在凸极转子Ⅰ上，在两个凸极转子Ⅱ外侧还相应的安装有一个轴向定子；所述轴向定子与凸极转子Ⅱ之间以及径向定子与凸极转子Ⅰ之间均设有相同的气隙；两个凸极转子Ⅱ分别与同侧方向的轴向定子构成轴向磁通路径，所述凸极转子Ⅰ与径向定子构成径向磁通路径，不同定子绕组产生的磁场能够通过空间解耦。

在一些实施例中，所述凸极转子Ⅰ由转子齿极和转子轭部组成；多个转子齿极沿着圆周方向均布在转子轭部的径向面外侧。

在一些实施例中，所述凸极转子Ⅱ由转子齿极和转子轭部组成；多个转子齿极沿着圆周方向均布在转子轭部的轴向面外侧。

在一些实施例中，所述径向定子由径向定子齿极和径向定子轭部组成；多个径向定子齿极沿着圆周方向均布在径向定子轭部外侧；当径向定子套装在凸极转子Ⅰ上后，所述凸极转子Ⅰ中的转子齿极面向径向定子齿极。

在一些实施例中，所述轴向定子由轴向定子齿极和轴向定子轭部组成；多个轴向定子齿极沿着圆周方向均布在轴向定子轭部外侧；当轴向定子安装在凸极转子Ⅱ外侧后，所述轴向定子齿极面向凸极转子Ⅱ中的转子齿极。