[发明专利]一种高磁阻转矩低速大转矩电机

说明书

一种高磁阻转矩低速大转矩电机，包括机壳、定子、转子、前端盖、后端盖、轴肩和轴承，所述定子与所述机壳固连，所述前端盖和所述后端盖分别置于所述机壳两侧且固定在机壳上，所述转子内置于定子的内圆空腔内，转子固定在所述轴肩上，前端盖与轴肩间放置轴承，后端盖与轴肩间放置轴承，所述定子包括定子铁心和绕组，所述定子铁心包含定子磁轭和定子磁极，所述定子磁极包括一级阶梯齿和二级阶梯齿，所述绕组置于定子磁极间的定子槽中。本发明能够在不降低电机输出转矩的前提下，有效削弱定子磁极饱和程度，降低定子铁耗，大幅度削弱换相尖峰电流，有效降低了电机驱动系统的容量，并提高了驱动系统的效率，提高了电机的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及低速大转矩电机技术领域，特别是涉及一种低速大转矩开关磁阻电机。

背景技术

在直接驱动场合(如游梁式抽油机)，低速大转矩永磁电机因为消耗大量稀土永磁材料，成本较高，限制了其应用；而开关磁阻电机结构简单坚固、不消耗稀土材料、成本低、可靠性高、启动转矩高，已成为抽油机驱动电机的可选方案之一。

为获得较大转矩，提高能量转换效率，低速大转矩开关磁阻电机的磁路设计得较为饱和，铁心磁路的高度饱和带来了电感的非线性，从而在电机换相时刻存在较高的尖峰电流。为削弱较高的尖峰电流，专利(申请号：201920630155.1)提出的电流斩波控制电路可以实现对尖峰电流的有效削弱，但软斩波控制电路一方面增加了开关器件的数量，导致成本增加；另一方面，提高了开关器件的开关频率，导致开关损耗较大，降低了系统效率。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是提供一种低速大转矩开关磁阻电机，在不降低输出转矩的前提下缓解定子磁极的饱和，大幅削弱换相尖峰电流，降低驱动系统容量，提高系统效率。

技术方案：

一种高磁阻转矩低速大转矩电机，包括机壳1、定子2、转子3、前端盖4、后端盖5、轴肩6和轴承7，所述定子2与所述机壳1固连，所述前端盖4和所述后端盖5分别置于所述机壳1两侧且固定在机壳1上，所述转子3内置于定子2的内圆空腔内，转子3固定在所述轴肩6上，前端盖4与轴肩6间放置轴承7，后端盖5与轴肩6间放置轴承7，所述定子2包括定子铁心21和绕组22，所述定子铁心21包含定子磁轭211和定子磁极212，所述定子磁极212包括一级阶梯齿2121和二级阶梯齿2122，所述绕组22置于定子磁极212间的定子槽213中。

所述二级阶梯齿2122极弧角β_s2大于所述一级阶梯齿2121极弧角β_s1，一级阶梯齿2121的齿高为h。

所述一级阶梯齿2121极弧角β_s1的确定方法是：一级阶梯齿2121极弧角β_s1满足公式：min(β_s1，β_r)≥2π/mN_r和β_s1+β_r≤2π/N_r，其中β_r为转子极弧角，m为电机相数，N_r为转子极数；将一级阶梯齿2121极弧角β_s1确定为根据上述公式所求解出的取值范围的最小值；

所述二级阶梯齿2122极弧角β_s2的确定方法是：一级阶梯齿2121极弧角β_s1确定之后，将一级阶梯齿2121齿高h固定为10δ，δ为电机气隙长度，运用有限元分析软件，参数化分析二级阶梯齿2122极弧角β_s2，以电机转矩常数和峰值电流倍数为参考指标，综合考虑由于定子槽213槽面积的减小对电机发热的影响，确定二级阶梯齿2122极弧角β_s2的取值；