[发明专利]一种带调磁绕组的双转子开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明属于电机制造与控制的技术领域，具体涉及一种带调磁绕组的双转子开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机为双凸极结构，转子上既无永磁体也无绕组，定子上有集中式绕组，依据“磁阻最小”原理工作，即依靠自感变化产生的磁阻转矩驱动转子。开关磁阻电机具备制造简单、成本低、结构坚固、容错性能好、易于散热、适宜高速运行等优点，随着稀土永磁材料的剧烈价格波动，其在工业驱动、电气调速、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。

传统开关磁阻电机由于只有一套绕组，既要提供励磁磁场，又要作为电枢绕组，绕组电负荷大且功率因数偏低。同时，由于励磁和电枢共用一套绕组，开关磁阻电机很难实现弱磁或者增磁，其次，由于没有永磁体，开关磁阻电机的功率密度与永磁电机相比较低。

另一方面，常规双转子电机相比传统单转子电机功率密度有一定提高，但是内转子和外转子工作状态不同，且目前双转子电机的内转子一般带有绕组导致散热困难。此外，电刷和滑环的存在也限制了双转子电机优势的充分发挥。专利CN201220047282.7提出的双转子开关磁阻电机，转子上无绕组和永磁体，定子齿上的内外绕组串联成一套绕组、或者内外绕组独立控制时，当电机在最大转速运行时，因为没有调磁绕组不能进行弱磁控制，因而限制了电机的调速范围；专利CN201220047282.7的电机当内外绕组通入最大电流时在内外转子上产生最大转矩，因为磁场不能进一步增强使最大转矩不能进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种带调磁绕组的双转子开关磁阻电机，在双边定子的内外两侧各有一套绕组，同时在定子公共轭部绕有调磁绕组，利用调磁绕组调节磁场，可以实现内、外绕组分别处于增磁或者弱磁状态，从而改变内、外转子上输出转矩的大小，实现内、外转子电磁功率的分配调节，使电机整体处于更优的工作状态；提高了开关磁阻电机调速范围，以及增大了最大转矩值，提高了电机的功率密度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的带调磁绕组的双转子开关磁阻电机，包括内转子，双边定子和外转子，所述的双边定子同心设置于所述内转子与外转子之间；所述内转子的外表面和外转子的内表面均为凸极结构；所述双边定子内表面和外表面均为凸极结构，且双边定子内外表面上分别均匀分布有z个定子外层齿和定子内层齿，z为定子齿/槽数，所述的定子外层齿和定子内层齿中心线在同一直线上；在所述定子外层齿上设置有外绕组线圈，在所述定子内层齿上设置有内绕组线圈，将z个外绕组线圈和内绕组线圈分为z/m组，m为电机的相数；将每组中同相的外绕组线圈联成一相外绕组，将每组中同相的内绕组线圈联成一相内绕组；；所述的外绕组线圈和内绕组线圈绕线方向相同或者相反；在双边定子的每相邻组之间的轭部设置有调磁线圈，一共沿双边定子轭部圆周方向均匀分布有z/m个调磁线圈，所述调磁线圈沿双边定子半径方向绕置，且相邻调磁线圈绕置方向相反。

所述的内转子和外转子凸极数相同，且内转子的外表面和外转子的内表面对应凸极中心线在同一直线上。

所述的内转子和外转子的转速相同。

所述的内转子和外转子能够同时发电、同时电动、或者一个发电另一个电动。

所述外绕组和内绕组分别通过每组中同相的外绕组线圈和内绕组线圈顺序串联、并联或者上述两者的结合。

所述z/m个调磁线圈顺序串联、并联或者二者结合，构成调磁绕组。

所述电机中的外绕组线圈、内绕组线圈和调磁线圈均为集中绕组。

所述电机为旋转电机、直线电机或者直线旋转双自由度电机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明通过在开关磁阻电机上加入一套调磁绕组，来实现开关磁阻电机内、外绕组的增磁、弱磁控制；依靠调磁绕组产生的磁场改变内、外绕组所匝链的磁链大小，实现内、外绕组增磁或者弱磁。

2）本发明电机利用调磁绕组对内、外绕组的弱磁作用，实现电机在更高速度下运行，提高了电机的调速范围。

3）本发明电机利用调磁绕组对内、外绕组的增磁作用，实现电机在相同转速、相同内外绕组电流情况下，输出转矩更大，提高了电机的功率密度。

4）本发明电机利用调磁绕组对内、外绕组的弱磁和增磁作用，调整内、外转子上输出电磁转矩的大小，实现内、外转子的功率分配，使内、外转子处于相对协调的工作状况。

附图说明

图1为本发明带调磁绕组的双转子开关磁阻电机的结构示意图；