[发明专利]混合励磁轴向磁场盘式开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明属于开关磁阻电机，尤其涉及一种采用永磁励磁和电流励磁混合励磁轴向磁场盘式开关磁阻电机。 

背景技术

开关磁阻电机是上世纪70年代开始研制的一种新型的交流调速系统，由于其结构简单、成本低廉、运行可靠、起动电流小、控制方法灵活、无级调速、调速范围广、可高速运行、可低速直接驱动运行等优良性能，已受到当代电气传动的关注，在工业调速系统中的应用也越来越广泛。轴向磁场盘式电机具有转动惯量比高、功率转矩比高、轴向长度短、体积小和重量轻的特点，特别适合于要求短轴、薄型安装或低速大转矩的应用场合，从本世纪70年代以来得到了大力发展。将轴向磁场盘式结构应用于开关磁阻电机，就构成了轴向磁场盘式开关磁阻电机，该种电机兼具盘式电机和开关磁阻电机的优势，具有很好的应用价值。轴向磁场盘式开关磁阻电机在本质上还是开关磁阻电机，不但具有开关磁阻电机的优点，同时具有开关磁阻电机固有的缺点，即转矩脉动大、震动噪声高、功率密度和转矩密度也相对较低，电流波形巅峰值大，这诸多缺点限制了该种电机的广泛应用。针对开关磁阻电机的缺陷，对径向磁场开关磁阻电机进行了诸多该进，文献1在定子槽口处加永磁体，提高了电机的功率密度和转矩密度，提高了电机的运行效率，降低了电机的振动及噪声，文献2在转子槽口处放置永磁体，提高了电机的功率密度和转矩密度。目前为止未见针对轴向磁场盘式开关磁阻电机通过放置永磁体进行性能改进的报道。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术的轴向磁场盘式开关磁阻电机存在的转矩脉动大、振动噪声高、功率密度和转矩密度也相对较低，电流波形巅峰值大的问题；提供一种混合励磁轴向磁场盘式开关磁阻电机；具有电机运行效率高，电机振动及噪声低，以及电机的功率密度和转矩密度高的优点。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种混合励磁轴向磁场盘式开关磁阻电机，包括定子盘和转子盘，定子盘包括定子轭盘、定子极，转子盘包括转子轭盘、转子极，转子极均匀分布于转子轭盘上，定子极均匀分布于定子轭盘的圆周处，每个定子极上设有一个定子线圈，定子线圈之间连接组成多相绕组，在相邻的两个定子极之间设有槽口，在槽口处设有永磁体，永磁体位于定子线圈外部的上方， 永磁体的充磁方向为切向，每个定子极两边的永磁体充磁方向相反。 

定子各相绕组电流大小和方向随转子位置的变化而变化。 

本发明的工作原理：本发明包括定子盘和转子盘，定子盘包括定子轭盘、Ns个定子极及定子极上的定子线圈(Ns为自然数)，相邻定子极之间的槽口位置处设有相同结构尺寸的永磁体，永磁体置于线圈的上方，永磁体的充磁方向为切向充磁，每一定子极两边槽口处的磁体充磁方向相反，定子线圈之间相互连接组成m相绕组，因此线圈个数、永磁体个数及定子极数相同都是Ns。转子盘包括转子轭盘、Nr个转子极，定子绕组相数m、定子极数Ns和转子极数Nr三者按照普通开关磁阻电机三者之间关系匹配。本电机转子盘的转动靠定子极和转子极之间的磁场吸引力来实现，当定子极中的线圈通电时，该定子极与相应转子极之间的磁场不但由该定子线圈电流产生，而且由定子中的永磁体产生，相当于较小的定子线圈电流可以在电机定转子极间产生很大的磁场，从而产生一个很大的电磁吸力，使电机产生很大的转矩力；反过来，产生相等的转子齿驱动力，由于永磁磁场的作用，定子线圈中的电流可以很小。当转子齿转过一定的角度后，再断开当前线圈中的电流，接通相邻定子极上的线圈电流，该定子极又会通过电磁吸力吸引另一转子极。这样通过检测转子极转动的位置，实时导通、断开相关的定子极线圈中的电流，保证转子不同齿的连续电磁吸引力，从而保证电机的连续旋转。

本发明的有益效果： 

1.能够实时导通、断开相关的定子极线圈中的电流，保证转子不同齿的连续电磁吸引力，保证电机的连续平稳旋转； 

2.电机运行效率高，电机振动及噪声低，电机的功率密度和转矩密度高。 

附图说明

图1为本发明3相6/4极混合励磁轴向磁场盘式开关磁阻电机整体结构示意图； 

图2为图1定子盘结构示意图； 

图3为图1转子盘结构示意图； 

图4为图1平面展开示意图； 

图5为现有技术3相6/4极轴向磁场盘式开关磁阻电机A相绕组通电转子受力转动示意图； 

图6为图1A相绕组通电转子受力示意图； 

图7为现有技术轴向磁场盘式开关磁阻电机磁场工作点范围示意图； 

图8为本发明磁场工作点范围示意图；