[发明专利]一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机及其驱动方法，尤其是一种新型的使用三种不同尺寸U形定子齿的外转子开关磁阻电机及其相应的驱动方法。

背景技术

开关磁阻电机采用双凸极铁芯结构，转子上无电刷、无绕组、无永磁体，具有结构简单、坚固，工作可靠，效率高，启动转矩大等优点。随着国民经济建设的日益发展，各行各业的机械化、自动化程度越来越高，开关磁阻电机在家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域拥有着巨大的潜在市场。传统的开关磁阻电机每个定子极上绕有集中式绕组，径向相对的两个定子极上的绕组组成一相定子绕组，电机相数越多，定子绕组连线越复杂，控制也将变得复杂，并且功率变换器的开关器件数量多，系统成本高。

发明内容

鉴于传统的开关磁阻电机及其功率变换器存在的上述各种问题及局限性，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉的采用三种不同尺寸U形定子齿的一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机，特别适合于小功率电机应用场合。

本发明的目的是这样实现的：

本发明中一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机包括三种不同大小的U形定子齿，所述的三种不同大小的U形定子齿的齿数必须为3的偶数倍，其中每种尺寸的U形定子齿齿数相同。三种定子齿按尺寸大、中、小依次均匀交叉地沿电机周向排列，相互独立的定子齿使用由非铁磁材料构成的带有矩形槽的圆盘将其彼此之间的位置固定，并固定在电机的外壳上。圆盘通过轴承与电机轴相连。转子安装在定子的U形齿外，与电机轴通过键连接。转子由指状铁芯组成，无电刷、无绕组及永磁体。电机的相绕组由三个不同大小的环形线圈组成，其中，最内侧的绕组绕在最大的U形定子齿的齿槽中；中间位置的绕组绕在中间尺寸的U形定子齿的齿槽中，并从最大的U形定子齿的齿槽中穿过；最外侧的绕组绕在最小的U形定子齿的齿槽中，并从其他两种U形定子齿的齿槽中穿过。

本发明中一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机使用的功率变换器的主电路中，所述中间位置绕组的同名端与所述最内侧绕组和最外侧绕组的同名端的连接方向相反。因此，若三个绕组同时通电，则所述中间位置的绕组中将流过与所述最内侧绕组和最外侧绕组中方向相反的电流。

本发明中一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机的驱动方法，根据所述的一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机的结构及其绕组绕制方式，其相应的驱动方法为：若想在最大的U形定子齿中产生磁场，吸引转子向与其对齐的位置转动，则只需将最内侧绕组接通，绕组中流过电流，建立磁场；若想在中间尺寸的U形定子齿中产生磁场，吸引转子向与其对齐的位置转动，则需最内侧绕组和中间位置绕组同时接通，此时两绕组中将流过相反方向的电流，二者在最大的U形定子齿中产生的磁场相互抵消，而只在中间尺寸的U形定子齿中建立磁场；若想在最小的U形定子齿中产生磁场，吸引转子向与其对齐的位置转动，则需将中间位置绕组和最外侧绕组同时接通，此时两绕组中将流过相反方向的电流，二者在最大和中间尺寸的U形定子齿中产生的磁场相互抵消，而只在最小的U形定子齿中建立磁场。通过所述的驱动方法，按一定的顺序周期性地分别给所述的一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机的三相定子磁极励磁，控制电机旋转的速度和方向。

所述一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机通过功率变换器给不同绕组通电，使得三种不同大小的定子齿中分别形成磁场，从而控制电机的转动速度及方向。该结构开关磁阻电机结构简单，绕组绕线容易，电机定转子磁极数的增加不会影响绕组的绕线空间，且不会对绕组的绕线产生影响，更加适合低转速应用。功率变换器使用开关器件少，拓扑简单，因此电机及功率变换器成本低，适用于小功率的电机应用场合。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，所述一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机通过功率变换器给不同绕组通电，使得三种不同大小的U形定子齿中分别形成磁场，从而控制电机的转动速度及方向。

本发明的一个效果在于，所述一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机结构简单，绕组绕线容易，电机定转子磁极数的增加不会影响绕组的绕线空间，且不会对绕组的绕线产生影响，更加适合低转速应用。

本发明的一个效果在于，所述一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机的功率变换器使用开关器件少，拓扑简单，且可作为此类电机的通用功率变换器，因此电机及功率变换器成本低。

附图说明

图1是本发明一种三相U形定子齿外转子开关磁阻电机的12/8结构的正面结构示意图。