[发明专利]一种定子、电励磁双凸极电机和电机控制方法

说明书

本发明提供了一种定子、电励磁双凸极电机和电机控制方法，涉及电机技术领域，解决了现有技术中电励磁双凸极电机的电励磁绕组跨距大的问题，定子包括定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组，定子铁芯具有沿周向依序等距排布的多个定子凸极，相邻两定子凸极之间形成绕线槽；电枢绕组于绕线槽内缠绕于定子铁芯的所有的定子凸极上；定子铁芯的轭部设置有一缺口，缺口将定子铁芯径向上的内外两侧连通，使定子铁芯在缺口处断开；励磁绕组缠绕于定子铁芯的轭部上位于一相邻两定子凸极之间的位置；励磁绕组和缺口分列于定子铁芯径向上的两端位置。本发明与现有技术相比，能够减少电励磁绕组的跨距，降低成本，提高电机效率。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体的说，是一种定子、电励磁双凸极电机和电机控制方法。

背景技术

双凸极电机具有低速扭矩大，结构简单坚固，成本低廉的优点，较为常见的产品是开关磁阻电机(SRM)，及其衍生出来的永磁双凸极电机(DSPM)和电励磁双凸极电机(DSEM)。

开关磁阻电机(SRM)性能优良，但是电枢绕组匝数较多，需要较大的绕线空间，铁芯和漆包线的体积和重量偏大。而永磁双凸极电机(DSPM)和电励磁双凸极电机(DSEM)因为增加了励磁组件，其工作原理发生了一定变化，电枢绕组匝数较少，这两种电机不仅减少了铁芯的体积和重量，而且电枢绕组的漆包线用量也明显减少，使得这两种电机的性价比得到了提高，体积重量和性能与相同功率的永磁直流无刷电机(BLDC)相当，但成本略有降低。

然而，永磁双凸极电机(DSPM)使用的稀土磁钢是稀缺资源，近年价格数倍上涨，即使相较于永磁直流无刷电机(BLDC)的稀土使用量略有减少，但是价格仍然较高。而电励磁双凸极电机(DSEM)完全不使用磁钢，其成本比永磁双凸极电机(DSPM)和永磁直流无刷电机(BLDC)及开关磁阻电机(SRM)都要低，但其缺点是电励磁绕组一般需要跨越三个定子凸极(如图6所示)，定子凸极之间还有槽，整个跨距较大，励磁绕组所用漆包线较长，励磁绕组的内阻偏大，使得损失的电能较多，效率下降明显。

永磁直流无刷电机(BLDC)采用六步脉冲方式，通过电流使电枢绕组产生磁场，与转子上的磁钢产生相吸或相斥的磁力驱动转子正常转动。在永磁直流无刷电机(BLDC)调速控制中，为了提高电机在高速时候的可控性，常常需要在高速控制时使用机械或电子弱磁，来减少高速时电枢绕组的反电动势以提高可控性，使电机在高速时也能输出功率和转矩，但机械弱磁的方法常常是用导磁体短路部分永磁体使磁场强度降低，这种方法几乎不降低效率但是结构复杂，成本高；而电子弱磁的方法是在电枢绕组中适时施加弱磁电流抵消部分磁场使得电枢绕组反电动势降低，从而能在高速时输出功率不下降，但会降低效率且导致算法复杂。因此，永磁直流无刷电机(BLDC)无法做到既成本低又效率高地实现弱磁。

发明内容

本发明的目的在于设计出一种定子、电励磁双凸极电机和电机控制方法，用以解决电励磁双凸极电机的电励磁绕组跨距大的问题，能够减少电励磁绕组的跨距，降低成本，提高电机效率。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种定子，包括定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组，所述定子铁芯具有沿周向依序等距排布的多个定子凸极，相邻两所述定子凸极之间形成绕线槽；所述电枢绕组于所述绕线槽内缠绕于所述定子铁芯的所有的定子凸极上；所述定子铁芯的轭部设置有一缺口，所述缺口将所述定子铁芯径向上的内外两侧连通，使所述定子铁芯在所述缺口处断开；所述励磁绕组缠绕于所述定子铁芯的轭部上位于一相邻两所述定子凸极之间的位置；所述励磁绕组和所述缺口分列于所述定子铁芯径向上的两端位置。

采用上述设置结构时，励磁绕组直接在定子铁芯的轭部上位于一两相邻的定子凸极之间的位置绕制，不用再跨越多个定子凸极，减少了励磁绕组的跨距。因此，此种设置可以减少励磁绕组中漆包线的长度，在降低成本的同时减小励磁绕组的电能损耗，从而可以用来提高电机效率，降低成本。