大容量高速开关磁阻电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种大容量高速开关磁阻电动机，包括定子和转子，所述定子为6个凸极结构，所述定子的每个凸极上套有集中线圈，每两个空间位置相对的凸极上的线圈顺时针方向串联构成一相绕组，6个凸极构成三项绕组；所述转子为4个凸极结构，转子由硅钢片叠压而成，还包括驱动电源，所述驱动电源根据转速或负载的不同值，对设定电流、开通角及关断角这三个控制量进行控制，得到所需的转矩，从而实现大容量高速开关磁阻电动机的调速运行。本发明专利技术转子旋转时磁路的磁阻大，开关磁阻电动机的驱动电源设计与之配套驱动，驱动电源输出的是可变频的单极性脉冲电流，实现开关磁阻电机的自控式变频调速运行，达到风摩损耗小的目的。

【技术实现步骤摘要】
大容量高速开关磁阻电动机
本专利技术涉及一种电动机，具体涉及一种大容量高速开关磁阻电动机。
技术介绍
开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机、功率变换器、控制器、电流检测 器和位置检测器构成，其中，开关磁阻电动机是实现机电能量转换的部件，它遵循磁通总是 要沿着磁导最大的路径闭合的原理，由磁拉力作用产生具有磁阻性质的电磁转矩，由功率 变换器提供运转所需的能量，由蓄电池或交流电整流后得到的直流电供电。开关磁阻电动 机绕组电流是单向的，因此功率变换器结构形式与开关磁阻电动机的相数、绕组形式有关， 功率变换器的结构和开关器件的选择直接影响到开关磁阻电动机系统的性能和成本。 现有技术的开关磁阻电动机转子旋转时磁路的磁阻不大，在高速时其风摩损耗非 常大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述缺陷，提供一种转子旋转时磁路的磁阻大、风摩损 耗小的大容量高速开关磁阻电动机。 为实现上述目的，本专利技术设计的高水头大容量高速开关磁阻电动机，包括 定子和转子，所述定子为6个凸极结构，所述定子的每个凸极上套有集中线圈，每 两个空间位置相对的凸极上的线圈顺时针方向串联构成一相绕组，6个凸极构成 三项绕组；所述转子为4个凸极结构，转子由硅钢片叠压而成，还包括驱动电源，所 述驱动电源的控制方法为：大容量高速开关磁阻电动机在起动时和开始运行时，驱 动电源采用电流斩波控制使大容量高速开关磁阻电动机运行电流控制在设定电流 开关磁阻电动机在进入常态的运转时，通过改变开通角4及关断角%达到所需的电 流，所述驱动电源根据转速或负载的不同值，对设定电流^、开通角^及关断角^#这三 个控制量进行控制，得到所需的转矩，从而实现大容量高速开关磁阻电动机的调速运行。 在上述技术方案中，所述定子和转子运行的方法为：当定子A相绕组通电时，磁通 总要沿着磁阻最小的路径闭合，使转子转动至转子1、3极和定子羞、极对齐;A相断电、B 相通电时，B相电流产生的磁吸力吸引转子2、4极，使转子逆时针转动30°，使转子2、4极 与定子靂、极对齐，再使B相断电、C相通电，转子逆时针转过30°，再使C相断电，回到A 相绕组通电，平衡时转子4、2极与定子1、1极对齐，一个通电周期使转子在空间转过了一 个齿距，按照上述的方法循环往复，定子按A-B-C-A的顺序通电，电机按逆时针方向旋转， 当定子按A-C-B-A的顺序通电，则电机按顺时针方向旋转。 本专利技术开的大容量高速开关磁阻电动机是一种具有宽调速范围的调速电动机，当 电机定子每相绕组的通电频率为/时，每个电周期转子转过一个转子极距，每秒钟转过/个 转子极距，即每秒转过//g转。电动机的转速与绕组通电频率的关系为转子 旋转时磁路的磁阻大，开关磁阻电动机的驱动电源设计与之配套驱动，驱动电源输出的是 可变频的单极性脉冲电流，实现开关磁阻电机的自控式变频调速运行，达到风摩损耗小的 目的。 【附图说明】 图1为本专利技术的定子和转子结构示意图； 图2为本专利技术的驱动电源控制原理图。 【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述： 如图1所示的大容量高速开关磁阻电动机，包括定子和转子，定子为6个凸极结构，所 述定子的每个凸极上套有集中线圈，每两个空间位置相对的凸极上的线圈顺时针方向串联 构成一相绕组，6个凸极构成三项绕组；所述转子为4个凸极结构，转子由硅钢片叠压而成， 还包括驱动电源，所述驱动电源的控制方法如图2所示，大容量高速开关磁阻电动机在起 动时和开始运行时，驱动电源采用电流斩波控制使大容量高速开关磁阻电动机运行电流控 制在设定电流开关磁阻电动机在进入常态的运转时，通过改变开通角1及关断角~ 达到所需的电流，所述驱动电源根据转速或负载的不同值，对设定电流&、开通角I及关 断角~这三个控制量进行控制，得到所需的转矩，从而实现大容量高速开关磁阻电动机的 调速运行。 定子和转子运行的方法为：当定子A相绕组通电时，磁通总要沿着磁阻最小的路 径闭合，使转子转动至转子1、3极和定子/极对齐;A相断电、B相通电时，B相电流产生 的磁吸力吸引转子2、4极，使转子逆时针转动30° ,使转子2、4极与定子J|、|f极对齐，再 使B相断电、C相通电，转子逆时针转过30°，再使C相断电，回到A相绕组通电，平衡时转 子4、2极与定子极对齐，一个通电周期使转子在空间转过了一个齿距，按照上述的方 法循环往复，定子按A-B-C-A的顺序通电，电机按逆时针方向旋转，当定子按A-C-B-A的顺 序通电，则电机按顺时针方向旋转。 开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机、功率变换器、控制器、电流检测 器和位置检测器构成，其中：功率变换器向开关磁阻电动机提供运转所需的能量，由蓄电池 或交流电整流后得到的直流电供电。由于开关磁阻电动机绕组电流是单向的，使得其功率 变换器主电路非常简单，其结构形式与开关磁阻电动机的相数、绕组形式有关，功率变换器 的结构和开关器件的选择直接影响到系统的性能和成本。其主要作用有： (1) 向开关磁阻电动机传输电能，满足机电能量转换的需要； (2) 起开关作用，使开关磁阻电动机的各相绕组适时通断； (3 )为开关磁阻电动机各相绕组的储能提供回馈路径。 开关磁阻电动机的绕组只需要单方向的电流，因此开关磁阻电动机的功率变换器 比异步电动机PWM变频器简单、可靠。主电路的拓扑结构设计是开关磁阻电动机的功率变 换器设计的关键之一。开关磁阻电动机的主电路拓补结构有很多种，如不对称半桥式、双绕 组功率变换、分裂式直流电源功率变换器、斩波式带储存电容功率变换器、再生式功率变换 器。本系统中选择常用的不对称半桥式电路。由于该系统中所用的开关磁阻电动机为三相 6/4SR电动机，相数较少，因此适用不对称半桥电路。并且，该电路的各相间独立，这样可减 少控制上的难度。控制器是系统的中枢，综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、 位置传感器的反馈信息，控制功率变换器中主开关器件的工作状态，实现对开关磁阻电动 机运行状态的控制。其性能好坏直接影响到电机的运行性能。 检测单元由位置检测和电流检测环节组成。提供转子的位置信息从而确定各相 绕组的开通和关断，提供电流信息来完成电流跟踪控制或采取相应的保护措施以防止过电 流。 其中励磁绕组为与转子同轴的环形绕组，其内通有直流电。电枢绕组为经典的三 相对称绕组，流有三相对称交流电。转子为实心铁心，由合金钢锻造而成。左半部分和右半 部分的轴线在空间位置上错开180度电角度。定子铁心为开槽的硅钢片，左半部分和右半 部分完全相同。机座为磁路的一部分。 高压储能发电机采用凸极结构，高速时其风摩损耗非常大，因此系统采用开关磁 阻-高压储能发电机一体化真空电机。即将开关磁阻电机与高压发电机的机座相连，形成 一个密封的环境，并采用真空泵抽取真空，大大减少了高速时其风摩损耗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大容量高速开关磁阻电动机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子为6个凸极结构，所述定子的每个凸极上套有集中线圈，每两个空间位置相对的凸极上的线圈顺时针方向串联构成一相绕组，6个凸极构成三项绕组；所述转子为4个凸极结构，转子由硅钢片叠压而成，还包括驱动电源，所述驱动电源的控制方法为：大容量高速开关磁阻电动机在起动时和开始运行时，驱动电源采用电流斩波控制使大容量高速开关磁阻电动机运行电流控制在设定电流，开关磁阻电动机在进入常态的运转时，通过改变开通角及关断角达到所需的电流，所述驱动电源根据转速或负载的不同值，对设定电流、开通角及关断角这三个控制量进行控制，得到所需的转矩，从而实现大容量高速开关磁阻电动机的调速运行。

【技术特征摘要】
1. 一种大容量高速开关磁阻电动机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子为6个凸 极结构，所述定子的每个凸极上套有集中线圈，每两个空间位置相对的凸极上的线圈顺时 针方向串联构成一相绕组，6个凸极构成三项绕组；所述转子为4个凸极结构，转子由硅钢 片叠压而成，还包括驱动电源，所述驱动电源的控制方法为：大容量高速开关磁阻电动机在 起动时和开始运行时，驱动电源采用电流斩波控制使大容量高速开关磁阻电动机运行电流 控制在设定电流开关磁阻电动机在进入常态的运转时，通过改变开通角^及关断角 ^达到所需的电流，所述驱动电源根据转速或负载的不同值，对设定电流开通角^ 及关断角^^这三个控制量进行控制，得到所需的转矩，从而实现大容量高速开关磁阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：于克训，马志源，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42