[发明专利]一种双速绕组磁通切换型电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机制造的技术领域，尤其涉及一种双速磁通切换型永磁电机。 

背景技术

随着能源危机的不断加剧，研究开发和推广应用新型结构的高效能稀土永磁电机以节省能源，具有重要的理论意义和实用价值。特别是目前广泛研究的混合动力汽车，要求其中的电机驱动系统体积小、重量轻、效率高、转矩出力大、调速范围宽等。磁通切换型永磁电机作为一种典型的定子永磁型双凸极无刷电机，其转子上既无永磁体也无绕组，永磁体和集中电枢绕组均位于定子上，依据“磁通切换”原理工作，具有高度正弦的空载感应电势、转子结构简单坚固、适合高速运行、功率密度高等优点，在工业驱动、电气调速、搅拌系统、电动汽车、家用电器、纺织机械等领域中已显示出强大的竞争力与广阔的应用前景。 

以电动汽车驱动系统为代表的应用场合要求电机系统能够实现恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行。然而，对常规的电机驱动系统而言，这两个要求很难同时满足。其原因在于低速区的大转矩输出与高速区的恒功率弱磁运行是一对无法调和的矛盾，在设计电机与控制器时通常只能兼顾两个区域的性能需求，而无法充分发挥各自区域的最大能力。具体而言，传统的磁通切换形永磁电机定子上若干个齿均匀分布，齿形完全相同，绕组采用均匀绕法，即每个定子齿上都套有匝数相同且线径相同的集中式线圈，将一个定子槽分为两半，分属于不同相的两个线圈的圈边并列排布在同一个定子槽中。多相对称绕组线圈沿定子圆周均匀分布，若干个线圈根据性能需求串联、并联或者混联组成一相绕组，且电机某相工作时组成该相的所有线圈均通电。采用上述传统绕组结构的磁通切换型永磁电机只能在低速区或者高速区中的某一个运行区域内呈现出较好的性能，很难同时满足整个运行范围内的高性能要求，限制了其在电动汽车等要求短时低速大转矩输出能力强、高速恒功率区范围宽的应用场合的进一步推广和发展。 

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种可以同时实现恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行的双速绕组磁通切换型电机。 

为实现上述发明目的，本发明双速绕组磁通切换型电机可采用如下技术方案： 

一种双速绕组磁通切换型电机，包括定子与转子，所述定子包括面对转子的 若干对低速定子齿及若干对高速定子齿，其中一对低速定子齿径向相对，一对高速定子齿径向相对；所述低速定子齿及高速定子齿中均设有磁体；所述低速定子齿上设有低速集中绕组线圈，所述高速定子齿上设有高速集中绕组线圈，所述低速定子齿与高速定子齿交错设置，所述每对低速定子齿上的两低速集中绕组顺序串联或并联，所述每对高速定子齿上的两高速集中绕组顺序串联或并联。 

与现有技术相比，本发明双速绕组磁通切换型电机的定子上设有低速定子齿及高速定子齿，通过控制信号的分配，可以使该电机实现在低速运行与高速运行之间的通电绕组切换，使得本双速绕组磁通切换型电机能够同时满足低速区及高速区的性能要求，以使恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行在本双速绕组磁通切换型电机上均可以实现。 

进一步的，所述定子和转子均为凸极结构，磁体、低速集中绕组和高速集中绕组均位于定子上，转子上无绕组和磁体。这样的设置有利于磁体和电枢绕组散热，同时，转子上既没有绕组，也没有磁体，转动惯量小，转子结构坚固可靠，鲁棒性强，适宜高速运行 

进一步的，所述的低速绕组与高速绕组彼此独立工作，低速恒转矩范围内低速绕组单独通电，高速恒功率范围内高速绕组单独通电。 

进一步的，所述定子包括若干U型铁心单元及夹于两U型铁心单元之间的磁体，所述每个磁体及两个U型铁心单元贴合该磁体的一侧组成一个低速定子齿或一个高速定子齿。该种结构简单，U型铁心单元可以作为标准件方便制造，有利于成本降低。 

附图说明

图1是本发明双速绕组磁通切换型电机的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。