[发明专利]一种新型定子内置永磁型变磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种新型定子内置永磁型变磁阻电机，属于电气驱动设备领域。

背景技术

由于转子上没有永磁体或者绕组，变磁阻电机结构简单，坚固可靠，且容错运行能力强，调速简单，适宜高速运行，在变速驱动应用领域有巨大的应用潜力。

一般的变磁阻电机为双凸极的结构，定子和转子上均布有一定数量按一定规律布置的凸极，转子上无绕组或永磁体，定子的凸极上缠绕有线圈；转子总是从电感最小的位置转向电感最大的位置，从而输出扭矩对外做功；然而，由于一般变磁阻电机的定子轭和转子轭上有不同谐波的磁通以及逆向磁通，导致高速运行时，铁损大，除此，由于转子凸极与定子凸极在转向共线的过程中，漏磁大，切向磁通相对径向磁通过小，诸如此类的缺陷导致一般变磁阻电机功率密度低，振动和噪音大。

为了改进上述问题，各国学者进行了大量研究；首先，比较典型的是通过定转子凸极的极尖结构优化以降低振动噪音，然而该方案却以降低扭矩为代价；其次，在定子轭上嵌入永磁体，以增加电机的功率密度，同时使得磁通路径变短，降低了铁损，却保留了双凸极的结构，振动和噪音没有得到改善；

2002年，英国学者在能量转换国际会议上提出了一种分段三型转子的短磁路开关磁阻电机，此后，印度和我国南京航空航天大学以及哈尔滨工业大学教授先后对该种电机进行了研究，提出了定子槽口内置永磁体的新型混合励磁分段定转子电机，进一步改进了该种电机的性能表现。

槽口内嵌有永磁体的混合励磁电机具有一系列的优点，例如，短磁路结构带来的铁损降低，永磁体的存在增加了定子绕组的超负荷工作能力，以及永磁体与电励磁磁通并联，从而增加了永磁体的使用寿命，等等；然而也有较为明显的缺陷，首先，永磁体靠近气隙，使得其散热困难，其次在转子转向与定子共线过程中，永磁体利用率低，而且存在明显的涡流，除此，由于采用伞形转子，侧向力没有得到利用，因此为了与其他种类电机竞争，有必要进一步改进其永磁体的布置和定转子磁极机构。

发明内容

本发明解决的技术问题提供一种新型定子内置永磁型变磁阻电机，以减少磁损耗，提高电机效率以及能量密度和减小输出扭矩波动；同时改善电机的使用寿命。

为解决技术背景中所述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型定子内置永磁型变磁阻电机，包括转子总成、机座架、输出轴以及若干个沿圆周均匀布置的定子总成，所述定子总成由定子段铁心、永磁体、锲块、励磁绕组组成，定子段铁心为“凹”字形，“凹”字形的开口处为槽口，槽口两侧为极靴，极靴上有朝向槽口的突出部位为极靴尖，“凹”字形开口处相对的底部为轭部，永磁体内置于“凹”字形定子段铁心的轭部内，励磁绕组缠绕于内置有永磁体的“凹”字形定子段铁心的轭部上，锲块内嵌于“凹”字形定子段铁心的槽口中，固定于极靴尖上，励磁绕组产生的电励磁磁通方向与内置的永磁体外磁通方向相同；定子总成固定于机座架中；

转子总成包括转子体和若干个沿圆周均匀布置的环形转子段铁心，转子体外圆面有突出部位以固定环形转子段铁心，环形转子段为环形，在非靠近气隙的三个测面上均有槽口，环形转子段铁心的两端极尖部位由圆弧段和与圆弧段相切的直线段组成，以便与“凹”字形定子段靠近气隙侧面形成梯变的气息结构；转子总成与输出轴固定；

当励磁绕组没有通电时，永磁体磁通在定子段铁心的轭部内自动闭合；

当励磁绕组通电时，电励磁磁通与永磁体磁通形成的混合磁通经过定子段铁心、气隙以及转子段铁心闭合，对外输出扭矩做功。

其中，所述的定子段铁心轭部内置有永磁体。

其中，定子段铁心的槽口内嵌有锲块，所述锲块固定于极靴尖上。

其中，定子段铁心和转子段铁心由软磁材料制成的冲片叠压而成。

其中，励磁绕组产生的电励磁磁通与永磁体外磁通方向相同。

其中，转子段两侧的极尖部位由弧形段和直线段组成，所述直线段与弧线段相切。

其中，机座架和转子体由非导磁材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）永磁体内置于定子段铁心内，永磁体磁通利用率高，且不易退磁，除此，散热容易，安装简单；

（2）励磁绕组为集中绕组，安装简单，电励磁磁通关断提前角更小，增大了电机输出扭矩；

（3）充分地利用了磁通作用于转子段上的侧向力，提高了电机输出扭矩密度；

（4）梯变的气隙结构，使得径向力的变化缓慢，降低了电机运行时振动噪音；

（5）采用了短磁路，降低了电机铁损以及磁噪音；