[发明专利]一种同步开关磁阻电机

说明书

本发明提出了一种同步开关磁阻电机，主要包括三相定子、凸极转子、转子位置传感器、机壳、电机控制器、轴；所述三相定子采用三相集中绕组或者三相分布式绕组，在电机控制器驱动控制下产生同步旋转磁场，所述同步旋转磁场的强度和旋转速度可以由电机控制器通过三相定子控制；所述凸极转子不含有永磁体，不含有鼠笼结构，不需要开磁阻槽，仅由硅钢片叠压而成为具有偶数个凸极的转子；所述三相定子安装在机壳的内部，凸极转子安装在轴上，并通过轴安装在机壳的上，轴的一端安装转子位置传感器；所述三相定子与凸极转子组成径向磁路。该新型同步开关磁阻电机既保留了开关磁阻电机结构简单的优点和同步磁阻电机转矩脉动小、噪声低的优点，又克服了开关磁阻电机转矩脉动大和同步磁阻电机结构复杂的特点。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种不同于同步磁阻电机和开关磁阻电机的新型磁阻式电机。

背景技术

开关磁阻电机具有简单的机械结构，较好的机械输出特性，非常灵活的控制性能，较好的环境适应能力，不含有永磁材料等优点，因此在电动汽车、纺织等领域得到了广泛的应用。但是开关磁阻电机的驱动采用脉冲式电流供电，电机的转动脉动和噪声均较大，因此其应用领域受到了限制。

因此出现了一种同步磁阻电机，通过d轴与q轴磁阻的差异产生转矩驱动电机。早期的同步磁阻电机通过几何凸极转子中添加磁障产生磁阻转矩，同时在转子上安插鼠笼条形成异步起动转矩。随着电力电子器件和磁场定向控制技术的进步，交流调速电机得到快速发展。增大了同步磁阻电机的凸极比，通过变频器直接起动，转矩脉动有较大改善。同步磁阻电机的输出转矩正比于d轴与q轴电感差值。为了获得较大的转矩密度，应该尽量增大d轴与q轴电感差值。为了减小电机的转矩脉动，应该设计三相绕组的电感随转子位置的变化规律有良好的正弦度，则Ld和Lq基本为常数。同时，电机的输出转矩正比于电感，因而磁路饱和引起的磁阻增大对电机转矩密度影响严重。很多情况下，当电机重载或过载运行时凸极率会因饱和而迅速减小，进而影响转矩密度。故同步磁阻电机的设计应该增大电机的凸极率同时减小饱和效应。

开关磁阻电机通常采用转子几何凸极结构，同步磁阻电机通常采用多层磁障结构的圆柱形转子。从加工工艺上看，开关磁阻电机比多层磁障的同步磁阻电机转子更简单。同步磁阻电机每一层磁块通过细薄的磁桥连接，转子鲁棒性和可靠性不如开关磁阻电机。

综上所述，为了解决开关磁阻电机的转矩脉动大、噪声大等缺点的同时，还要解决同步磁阻电机转子结构复杂，凸极比较小等问题，因此需要对电机的结构进行改进。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种新型同步开关磁阻电机结构。该新型同步开关磁阻电机既保留了开关磁阻电机结构简单的优点和同步磁阻电机转矩脉动小、噪声低的优点，又克服了开关磁阻电机转矩脉动大和同步磁阻电机结构复杂的特点。

本发明采取的技术方案为：

一种同步开关磁阻电机，其特征在于，包括三相定子、凸极转子、转子位置传感器、机壳、电机控制器、轴；所述三相定子采用三相集中绕组或者三相分布式绕组，在电机控制器驱动控制下产生同步旋转磁场，所述同步旋转磁场的强度和旋转速度可以由电机控制器通过三相定子控制；所述凸极转子不含有永磁体，不含有鼠笼结构，不需要开磁阻槽，仅由硅钢片叠压而成为具有偶数个凸极的转子；所述三相定子安装在机壳的内部，凸极转子安装在轴上，并通过轴安装在机壳的上，轴的一端安装转子位置传感器；所述三相定子与凸极转子组成径向磁路。

所述的三相定子槽数为s＝3*n*2p，其中，n为每极每相槽数，n＝0.5,1,2,3,4,5…；p为极对数，p＝1,2,3,4,5…。

所述的三相定子包括四种绕组形式:槽极比为3:2的典型集中绕组、整数槽分布绕组、每对极槽数为整数的分数槽分布绕组、每对极槽数为分数的分数槽分布绕组。

所述凸极转子有偶数个凸极，极对数与三相定子相同。