[实用新型]一种低高速均能高效运行的SR电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及SR电机，尤其涉及一种在低速段和高速段均能高效率运行的SR电机。

背景技术

据统计电动机的耗电量为整个电网耗电量的60%左右。因此，提高电动机运行效率是节能的重要举措，特别在调速技术应用领域，由于电动机运行于额定高转速段时效率较高，而为了同时满足被驱动设备的高、低速运行要求，通常需通过机械变速换档机构传动。由此即增加了机械传输间隙和传动摩擦损耗，也降低了整个调速系统的效率和动态响应性。而为此所产生的电动机直接驱动结构，其效率在低速段也就较低。

电动汽车已被公认为节能环保的未来汽车。任何一类电动汽车也都需用电动机作为执行机构来驱动车轮行驶，因此选择较佳的驱动结构对电动汽车推广应用意义重大。综合车辆动力学、电机拖动及其控制工程等多项理论分析，采用轮毂电机直接驱动电动汽车可归纳总结出如下诸多优点：简化机械结构和降低车载自重以利汽车结构布局，即可省去所有庞大而笨重的机械传动链，腾出大量空间供蓄电池布局；降低汽车质心与车身高度；提高车轮控制快速响应性；易实现四轮驱动四轮转向来提高车轮对地面附着力、转向性能以及动能回收率等，易实现传统轿车较难实施的各种高性能控制，从而极大改善汽车行驶安全性、操控性和稳定性。

目前国际上也已越来越多地认识到采用轮毂电机直驱的优越性，近年来美、英、法、德等国纷纷将轮毂电机应用于军用越野车和轻型坦克上，并取得相应成果。即通过理论分析和实践证实，均说明直驱轮毂电动机已被国内外认可的电动汽车的最佳、最终驱动方式，但由此对电动机的调速性能等也提出更高的独特要求。针对汽车行驶于多变路况，以及用蓄电池为能源等特点，对直驱轮毂电动机提出了启动力矩大、启动电流小、短时过载能力强、动态响应快、能高效发电回馈制动、故障容错性和系统可靠性高等要求。

为此通过对永磁直流无刷、交流变频矢量控制以及开关磁阻电机驱动SRD等各类电机调速系统的比较分析，其中SR电机（开关磁阻电动机）是最能较全面地满足上述独特要求的电动机。特别是轮毂电机采用直接驱动汽车车轮，省去常规的机械减速等所有传动链，对电机的低速段运行特性提出了更高的独特要求，即要低速时有较大输出转矩，又需限制相应电流以避免蓄电池大电流放电而损坏。而通过电机相应的电磁理论即可证明交、直流电机的转矩随转速降低成一次方增加；而SR电机转矩随转速降低将成二次方指数增加，并在低速段采用斩波限流控制即可实现上述的独特要求。

针对SR电机运行的非线性特点，又利用计算机有限元分析仿真来获得交、直流电机与SR电机的效率与转速曲线图，通过对该三类电机的仿真曲线比较，可知无刷永磁电机和三相异步电机的固有调速特性均在高速段效率较高，这也是大部分调速电机的特点；而SR电机却可在低速段获得较高效率，并通过修改电机的相关设计参数，还可改变高效曲线段所对应的转速值。但汽车通常在市区行驶时速度较低，而在高速路段行驶车速较高。如何使SR电动机在低速段和高速段均能获得更高的效率，是使直驱轮毂电动机更有效发挥其优势的关键所在。

在现有技术中，主要通过改善SR电动机控制器的性能以及转子、定子的物理结构等来改善SR电动机的性能。比如公开日为2010年10月13日、公开号为CN101860298A的专利文献公开的名称为一种开关磁阻电机控制器的技术方案，它采用STC单片机接收手柄及按钮控制电路发出的控制信号、转子位置传感器检测电路发出的位置信号以及电流检测电路发出的电流信号，通过驱动电路与功率变换器连接SR电机，蓄电池分别向STC单片机和功率变换器供电，能够避免功率变换器出现直通故障，提高了系统可靠性。但是该技术方案并不能改善SR电动机运行效率尤其是高、低速段的运行效率。又比如公开日为2008年11月26日、公开号为CN101313449A的专利文献公开了这样的技术方案，一种开关磁阻电动机，包括：具有多个以预定的间距向内突出的磁极的定子铁芯；缠绕于该定子铁芯的突出的磁极周围的线圈，以及转子铁芯，其以预定间隙可转动地容置于该定子铁芯的内侧并具有多个沿径向向外突出的磁极，突出的磁极的前端最初靠近定子铁芯的每一个突出的磁极，从而使得定子铁芯的突出的磁极与转子铁芯的突出的磁极之间的间隙逐渐减小。该技术方案虽然能够使定子铁芯与转子铁芯的重叠部分中的间隙不是突变而是逐渐变化使转矩不发生突变，从而减小了转子转动产生的噪音，但是对于SR电动机在低速段及高速段的运行效率提高没有进一步帮助。

发明内容

本实用新型主要目的在于提供一种低高速均能高效运行的SR电机，使SR电机无论运行在低速段还是运行在高速段均能获得高运行效率。