[发明专利]一种具有异型极靴铁芯的永磁开关磁阻电动机

说明书

本发明涉及一种具有异型极靴铁芯的永磁开关磁阻电动机，其特点是，定子上励磁凸极对由异型极靴铁芯和励磁线圈构成，该异型极靴铁芯的两个凸极圆弧状极靴均由极靴宽部和极靴窄部构成，定子座上相邻两个励磁凸极对异型极靴铁芯的极靴窄部相互交错设置，且相邻两个励磁凸极对异型极靴铁芯的极靴窄部之间存在间隙。本发明能增加激励电流换向导通时励磁线圈内的电感量，降低换向时的电流冲击和避免永磁体退磁，同时还能提高电流换向时的扭矩输出。转子上永磁体能平滑地经过极靴窄部的交错重叠区域，从而降低电机转矩波动。通过电机参数优化设计，可实现用较少地昂贵的永磁材料获得更高转矩输出，以提高永磁材料利用率。

技术领域

本发明涉及一种永磁开关磁阻电动机，尤其为一种运转平稳的具有异型极靴铁芯的永磁开关磁阻电动机。

背景技术

众所周知，永磁开关磁阻电动机是在转子上采用永磁体来替代传统电动机转子上的导磁体材料。由于电机转子上永磁体与定子上励磁凸极对之间能形成“最短磁回路”，磁作用力会增强，会使电机的力矩输出明显增加，此类双凸极形式的永磁开关磁阻电动机（参见ZL 2011177614.6）转子上的永磁体凸极是间隔设置的，而定子上的励磁凸极之间也是隔开的，此结构会带来诸如电机运转时转矩是间隙性波动和较大的噪声等问题。这使得永磁开关磁阻电机的应用范围受到限制。若将定子上励磁凸极对铁芯的凸极做成极靴形状，参见中国专利ZL 201110199848.8中的图十五、图十六和图十八，与传统的双凸极结构相比较，此类极靴状凸极电机，虽然能增加极靴凸极与转子上永磁体相互之间的磁作用范围，但仍存在着以下问题，其一、当转子上永磁体凸极径向中心线与定子上励磁凸极对径向中心线重合时，该励磁凸极对励磁线圈中激励电流换向，但由于该处于重合位置的转子永磁体与定子上相邻励磁凸极之间的间隙大，使得该永磁体与相邻励磁凸极之间的磁阻很大，致使吸合转矩降低，同时，也带来转矩波动。其二、处在重合位置励磁线圈中激励电流换向时，因换向铁芯中磁极性和永磁体极性相同，从而换向绕组中极低的感抗使该绕组电流急剧上升，形成与充磁方向相反的磁势，这会给稳定永磁体的磁性能带来极其不利因素和隐患。同时也会带来一定的转矩波动，电路控制的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是改进电机定子励磁凸极对极靴凸极的结构设计，提供一种具有异型极靴铁芯永磁开关磁阻电动机。

为实现上述目的，本发明的技术方案是， 一种具有异型极靴铁芯的永磁开关磁阻电动机，其构成包括有电动机基座、电动机罩壳、定子、转子、位置传感器、激励控制电源，所述定子由定子座和励磁凸极对构成，励磁凸极对均衡地设置固定于定子座，所述转子由转子支架和偶数个圆弧状永磁体构成，偶数个圆弧状永磁体均衡地设置于转子支架，圆弧状永磁体的磁极性指向是径向的，且相邻两个圆弧状永磁体的磁极性相异，转子旋转时，固定于转子支架的圆弧状永磁体则能在定子座上各励磁凸极对圆弧状凸极表面经过，圆弧状永磁体与励磁凸极对圆弧状凸极表面之间存在气隙，其特征在于：所述励磁凸极对由异型极靴铁芯和励磁线圈构成，该异型极靴铁芯的两个凸极圆弧状极靴均由极靴宽部和极靴窄部构成，定子座上相邻两个励磁凸极对异型极靴铁芯的极靴窄部相互交错设置，且相邻两个励磁凸极对异型极靴铁芯的极靴窄部之间存在间隙。

在上述技术方案中，相邻两个励磁凸极对异型极靴铁芯的极靴窄部之间间隙范围为0.5毫米至5.0毫米。

在上述技术方案中，所述转子上圆弧状永磁体弧长等于小于C形异型极靴铁芯的弧长 ，且大于等于C形异型极靴铁芯宽部的弧长。

基于上述异型极靴铁芯技术方案，所述励磁凸极对由C形异型极靴铁芯和励磁线圈构成，C形异型极靴铁芯的两个凸极均为圆弧状极靴，每个圆弧状极靴由三个部分构成，中央为极靴宽部，由极靴宽部向两侧延伸的为极靴窄部，同一个C形异型极靴铁芯的极靴窄部在同一条直线上分布，或者不在同一条直线上分布， C形异型极靴铁芯窄部的几何形状为阶梯状和斜坡状。