[发明专利]自检测转子位置的开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电机，尤其涉及一种具有自检测转子位置功能的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单坚固、制造工艺简单、成本低、起动转矩大、低速性能好以及效率高等优点，能适应各种恶劣的工作环境。它在航空航天、矿山等环境恶劣且安全性要求很高的领域得到了广泛应用。

开关磁阻电机驱动系统主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器和转子位置传感器四部分组成。转子位置传感器为控制器提供转子位置信号，使控制器能够正确地决定电机定子绕组的开通和关断时刻。基于机械位置传感器的开关磁阻电机驱动系统存在位置传感器安装困难、可靠性不高等问题。目前，基于无位置传感器的开关磁阻电机控制系统存在计算量大、精度不高等缺陷，难以实现工程应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑简单、角度计算简单、准确、可靠性高、不需安装转子位置传感器的自检测转子位置的开关磁阻电机。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种自检测转子位置的开关磁阻电机，包括转轴、转子和定子，所述的转子包括转子铁心轭和设置在铁心轭一周的若干转子铁心齿；所述的定子包括定子铁心轭和设置在定子铁心轭内侧圆周的若干定子铁心齿，所述的定子铁心齿形成定子线槽，所述的定子线槽内设置有功率绕组、槽楔和检测绕组。

所述功率绕组为集中绕组安放在定子线槽中。

所述的定子线槽的槽口设置有卡槽，在卡槽内嵌入槽楔，在背向转子的槽楔内侧，沿转轴方向设置两个检测绕组线槽，两个检测绕组线槽分别距离槽楔两边缘的宽度相等，检测绕组的两个有效边分别放于这两个检测绕组线槽中。

检测绕组数目与功率绕组数目相同，相数相同。

所述的槽楔为非铁磁材料。槽楔为非铁磁材料，可以避免功率绕组的磁场从槽楔中通过，从而消除功率绕组磁场对位置检测信号的干扰。

本发明的转子位置自检测原理：当一相定子铁心齿与转子铁心齿对齐时，该相检测绕组磁场对应的主要磁回路是非铁磁材料，检测绕组的电感值是最小值L_min，设此时转子位置的电角度θ=0。当转子转过一定电角度后，该转子铁心齿的部分铁心就成为该相检测绕组磁场的部分磁路，检测绕组的电感值会增加。当该转子铁心齿轴线与该相检测绕组的轴线对齐时，检测绕组的电感值达到最大值L_max。检测绕组电感值L的具体变化规律为：

                                           （1）

 公式中的系数k=(L_max–L_min)/θ₀。可见通过对检测绕组电感值的测量就可以利用公式（1）计算出转子的位置角度。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有如下优点：

1、本发明将位置传感器结构与电机结构融合在一起，位置传感器是利用了开关磁阻电机的部分结构和检测绕组组成，检测原理利用开关磁阻电机的电磁特性，即通过对检测绕组电感值的测量就可以判断出转子位置，本发明的自检测转子位置的开关磁阻电机就具有了转子位置检测功能，在控制本发明电机时不需要外加机械位置和速度传感器，简化了控制系统的硬件组成，提高了运行的可靠性；

2、槽楔可以对开关磁阻电机的功率绕组起到保护作用；

3、检测绕组与功率绕组在空间位置错开，并且槽楔为非铁磁材料，检测绕组与功率绕组不存在电磁耦合关系，功率绕组的电流改变不会干扰检测绕组的输出信号。

附图说明

图1为自检测转子位置开关磁阻电机的结构图；

图2为槽楔与检测绕组的结构图；

图3为检测绕组电感变化规律图。

具体实施方式

下面结合附图，通过一个最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。