[发明专利]一种两相直流偏置电流游标磁阻电机

说明书

本发明公开了一种两相直流偏置电流游标磁阻电机，属于电机技术领域。本发明的电机包括定子和转子；定子、转子均采用双凸极结构，定子套设在转子外围，两者之间具有气隙；定子包括定子轭部、定子端部和定子绕组，定子端部均布有若干定子齿；定子绕组采用分数槽非重叠集中的方式进行连接，交替的连接在一半的定子齿上；定子绕组采用两相复合电流供电，两相复合电流为直流电流叠加交流电流，通入的交流电流相位差为90°。定子绕组里面通入直流电流叠加交流电流的复合电流，通过磁场调制原理的应用，从工作原理上改善了现有两相电机的性能；应用磁场调制原理，提高了励磁磁场的强度，在无永磁体的情况下也可保证转矩密度和高效率。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其是一种两相直流偏置电流游标磁阻电机。

背景技术

目前，永磁电机因在转矩密度、效率和功率因数等指标上具有显著的优势，被广泛应用于电动汽车、数控机床、风力发电、伺服驱动等场合。永磁电机成为了研究人员关注的热点，各种拓扑结构和性能优越的永磁电机被提出并深入研究，尤其是三相永磁电机在实际应用中得到了广泛的应用。但是永磁电机存在失磁和短路故障无法灭磁的问题。此外，永磁材料价格偏贵，永磁电机在对成本敏感的场合应用受到限制。传统开关磁阻电机虽然结构简单、成本低廉，但是其特有的运行方式决定了电机的噪声、振动较大，而且转矩脉动也很大。这些缺陷影响了开关磁阻电机的应用。为了结合两种电机的优点，近年来有学者提出了三相直流偏置游标磁阻电机。然而，三相直流偏置游标电机需要的功率开关器件数量过多，电机系统的成本仍较高。

为了消除永磁体的退磁风险以及价格高的劣势，专利文献CN201947146U公开了一种两相直流磁力电机，该发明的特点为：定子和设于该定子中的转子，定子磁极上设有绕组，在该转子的导磁极的顶部一侧设有与转子的旋转方向同向延伸的引磁片，以在绕组换相通电的瞬间，使定子磁极与相邻转子导磁极之间存在较大的作用力，以使电机适于带载高速运转。优势在于省去宝贵的稀土永磁材料或其他永磁材料，因此结构简单，制造成本低。电机采用二相结构；成本大大降低而可靠性却提高了。该电机存在如下不足：该电机本质上属于磁阻电机的范畴，磁阻电机不可避免的具有转矩脉动大和震动噪声高的劣势；同时，由于其采用直接通入直流电流的方式，励磁场只有单一的直流电产生的静止磁场，磁场较弱导致转矩较低。

发明内容

本发明的目的在于克服两相直流磁力电机的磁场较弱、转矩较低的缺点，提供一种两相直流偏置电流游标磁阻电机。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种两相直流偏置电流游标磁阻电机，包括定子和转子；

定子、转子均采用双凸极结构，定子套设在转子外围，两者之间具有气隙；

定子包括定子轭部、定子端部和定子绕组，定子端部均布有若干定子齿；定子绕组采用分数槽非重叠集中的方式进行连接，交替的连接在一半的定子齿上；

定子绕组采用两相复合电流供电，两相复合电流为直流电流叠加交流电流，通入的交流电流相位差为90°。

进一步的，按照逆时针或顺时针方向，定子绕组通入的电流依次为i_A+、i_B-、i_A-及i_B+，其表达式如下：

其中，I_ac为交流分量的有效值，I_dc为直流分量平均值，w_e为电角频率，а为初相角。