[发明专利]一种电励磁磁通切换两相方波电机

说明书

本发明属于电机制造及其应用的领域，提供了一种电励磁磁通切换两相方波电机，包括次级转子、环绕所述次级转子的电枢，电枢内设有8个等间距的电枢凸齿，相邻两个电枢凸齿所形成的8个电枢凹槽中：4个相间的电枢凹槽内放置有用于产生励磁磁场的励磁绕组，另外4个电枢凹槽放置有A相、B相驱动绕组，且A相驱动绕组和B相驱动绕组分别相对放置。本发明亦使该类电机绕组具有方波反电动势，可实现高性价比控制。采用两相绕组，具有较好的启动、快速转向的优点同时降低了绕组的复杂性，有利于提高该电机性价比。本发明电机具有磁通切换电机的全部优点，且在短时工作制时可以短时大倍数过载运行，对负载变动场合尤其适用。

技术领域

本发明属于电机制造及其应用的领域，特别是涉及一种电励磁磁通切换两相方波电机。

背景技术

磁通切换(开关磁链)电机，转子仅由铁芯组成，结构简单可靠，易运行于高转速，在合适的控制算法下可实现高效调速控制，成本较低。电流绕组和永磁体均在定子侧的结构易于冷却，带永磁体时，推力密度大，一般设计成正弦波反电动势，适合做伺服控制。

常规的磁通切换电机如图1所示，由永磁体作为励磁磁场。或者采用如图2、图3所示结构，由直流线圈加永磁体混合励磁的方式。采用这些励磁方式的磁通切换电机电磁性能优越，但这些拓扑结构仅在实验室作为样机或者停留于仿真或理论设计阶段。为防止漏磁导致性能损失，通常图1所示结构中的电枢定子由多个独立的模块组成，在实际生产中机械结构装配困难，强度低，导致难以量产应用。图2、3所示结构同样也较复杂且其线圈组的下线非常困难。这些结构同样难以在应用市场出现。虽然图1、2、3结构可进一步演化成如图4、5所示的纯电励磁的拓扑，但这些结构也只能属于原理性的分析模型，如此复杂、工艺难以实现的结构难以在实际中经济有效的使用。同样的，各研究机构还提出了其它多种创新性的结构，但均侧重追求性能或者特殊应用，如东南大学提出的“一种复合式磁通切换电机”等，兼顾实际低成本产业化应用的如小家电领域的方案难以见到。

绕组设计成多相有利于提升电机功率密度，同时兼顾旋转方向控制，特别是三相对称绕组为功率电机常用绕组设计方案。但对于磁通切换电机来说，其励磁绕组和驱动绕组均在定子电枢侧，较多的相数会增加定子电枢的复杂性和成本如图6所示的3相电励磁结构需要12个槽，12个线圈，而图8所示单相结构最少可仅用2个线圈4个槽(图8中放了2组)。但如图7、图8所示的单相电机又会有启动困难和转向调节困难的问题。若兼顾成本和加工、使用性能，应在满足应用要求的情况下适度控制相数。

另外常规磁通切换电机(如图1-图8)一般设计成正弦波反电动势的绕组，正弦波无刷电机控制虽然性能优越，但是位置传感器及控制芯片等硬件成本高，控制算法复杂，很多场合采用方波反电势的无刷控制方式具有更高的性价比。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出适用于小家电的一种电励磁磁通切换两相方波电机，不仅具有常规磁通切换电机的优点，且该电机的电枢制造方便，绕组具有方波反电势，可以方波无刷电机形式驱动，采用两相绕组，具有较好的性价比,高实用价值。

本发明提供了一种电励磁磁通切换两相方波电机，包括次级转子、环绕所述次级转子的电枢，电枢内设有8个等间距的电枢凸齿，相邻两个电枢凸齿所形成的8个电枢凹槽中：4个相间的电枢凹槽内放置有用于产生励磁磁场的励磁绕组，另外4个电枢凹槽放置有A相、B相驱动绕组，且A相驱动绕组和B相驱动绕组分别相对放置，从而使得励磁绕组与驱动绕组交错放置；定义励磁绕组所占的4个凹槽名称分别为D1、D2、D3、D4；驱动绕组所占的4个凹槽的A相、B相驱动绕组分别为A1-A2相和B1-B2相驱动绕组。如图10所示这8个电枢凹槽的布局顺序可为D1，A1，D2，B1，D3，A2，D4，B2或者D1，B1，D2，A2，D3，B2，D4，A1。