一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机及其控制方法，涉及开关磁阻电机技术领域，提供一种轴向长度小，磁通路径短，运行可靠，功率密度高，转速范围广的轴向磁通开关磁阻电机方案。采用了双宽窄定子极和分块转子结构，相邻定子磁极之间形成了短磁路，获得了较高的转矩和功率密度，而通过切换左右定子串联或并联的连接方式可获得较宽的转速范围。本发明专利技术适用于电动汽车轮内直驱电机应用领域。明适用于电动汽车轮内直驱电机应用领域。明适用于电动汽车轮内直驱电机应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机及其控制方法


[0001]本专利技术属于开关磁阻电机
，具体涉及一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机及其控制方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机结构简单坚固、控制灵活、无需维护，但也存在转矩密度低、转矩脉动大和噪声大等问题。近年来由于永磁电机所需的稀土材料日益短缺且价格上涨，开关磁阻电机驱动的吸引力显著增加，尤其对于注重成本和可靠性的电动汽车行业更具吸引力。轴向磁通电机具有输出转矩大、轴向长度短、结构紧凑等特点，在体积、重量及噪声等方面都优于同样的传统径向磁场电机，适用于要求紧急起动、紧急停止、准确定位等各类机械装置中。
[0003]将开关磁阻电机与轴向磁场结构相结合，形成轴向磁通开关磁阻电机，具有开关磁阻电机和轴向磁场电机的综合优势。轴向磁通开关磁阻电机从定子外径到定子内径的径向长度是电机产生转矩的有效区域。通过适当的磁路设计，定子和转子铁心可以被充分利用。轴向磁通电机通常能够比同样的径向磁通电机提供更高的转矩密度和功率密度。同时轴向长度小的轴向磁通开关磁阻电机适用于对电机体积有特殊要求的应用场合，例如电动汽车轮毂电机。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机及其控制方法，提供一种轴向长度小，磁通路径短，运行可靠，功率密度高，转速范围广的轴向磁通开关磁阻电机方案。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0006]本专利技术实施例的宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机中，电机铁心包括轴向排列的左侧定子、分块转子和右侧定子。左侧定子和右侧定子具有完全相同的凸极结构，由定子轭、定子宽极和定子窄极组成，定子宽极与定子窄极间隔出现，两者之间设置有槽。定子宽极上缠绕集中式励磁绕组，定子窄极上则不缠绕绕组只为励磁磁通提供路径。一侧定子上空间径向相对的绕组线圈相串联，再与另一侧相同位置的绕组线圈相串联或并联。左侧定子和右侧定子齿极相对的放置在转子的两侧，中间留有气隙。转子采用分块结构，由数个分块转子铁心插入在一个转子固定盘中组成，由既不导磁也不导电的环氧树脂材料制成的转子固定盘表面光滑，起到隔离磁路、降低损耗和风阻的作用。
[0007]本专利技术将宽窄定子极开关磁阻电机与轴向磁场结构相结合，形成宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机，具有开关磁阻电机和轴向磁场电机的综合优势。通过适当的磁路设计，定子和转子铁心可以被充分利用。轴向磁通电机通常能够比同样的径向磁通电机提供更高的转矩密度和功率密度。同时轴向长度小的轴向磁通开关磁阻电机适用于对电机体积有特殊要求的应用场合，例如电动汽车轮毂电机。
[0008]本专利技术与现有技术相比，具有以下显著优点：
[0009]1、将宽窄定子极开关磁阻电机与轴向磁场结构相结合，形成宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机，在具有开关磁阻电机结构简单、控制灵活等优点的同时，也具有轴向磁场电机轴向长度短，功率密度高的优点。
[0010]2、本专利技术通过新颖磁路设计，将定子极设计为宽极和窄极两种结构，励磁绕组缠绕在定子宽极上，窄极上则不缠绕绕组只为励磁磁通提供路径。左右定子绕组线圈相反的极性配置和分块转子结构设计使电机获得了较短的磁通路径，同时具有较大的最大最小电感比，提高了电机运行效率和功率密度。
[0011]3、转子采用分块结构，由数个分块转子铁心插入在一个由环氧树脂材料制成的转子固定盘中组成，转子固定盘表面光滑，能起到隔离磁路、降低损耗和风阻的作用。环氧树脂材料既不导磁也不导电且密度较低，可降低转子转动惯量，提高电机动态响应速度。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0013]图1为本专利技术实施例所述的宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的结构整体示意图；
[0014]图2(a)为本专利技术实施例提供的电机沿外径圆周展开的左定子NNNSSS、右定子SSSNNN绕组配置示意图；
[0015]图2(b)为本专利技术实施例提供的电机沿外径圆周展开的左定子NSNSNS、右定子SNSNSN绕组配置示意图；
[0016]图3是为本专利技术实施例提供的电机结构的转子平面图；
[0017]图4(a)为本专利技术实施例提供的电机B相对齐位置(最大电感位置)的主磁通示意图；
[0018]图4(b)为本专利技术实施例提供的电机B相不对齐位置(最小电感位置)的主磁通示意图；
[0019]图5(a)为本专利技术实施例提供的电机所采用外电路工作在串联模式下的开关示意图；
[0020]图5(b)为本专利技术实施例提供的电机所采用外电路工作在并联模式下的开关示意图；
[0021]图6为本专利技术实施例提供的电机混合调速控制方法下的控制系统框图；
[0022]图7为本专利技术实施例提供的电机混合调速控制方法下的控制方式切换示意图；
[0023]附图中的各个标号分别表示：1—左定子铁心、2—右定子铁心、3—转子铁心、1
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1—左定子轭、1
‑
2—左定子宽极、1
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3—左定子窄极、2
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1—右定子轭、2
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2—右定子宽极、2
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3—右定子窄极、3
‑
1—分块转子、3
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2—转子固定盘、4—不对齐位置磁通路径、5—对齐位置磁通路径。
具体实施方式
[0024]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。其组成包括：左侧定子1、右侧定子2和转子3。左侧定子1和右侧定子2具有完全相同的结构，以左侧定子1为例，由定子轭1
‑
1、定子宽极1
‑
2和定子窄极1
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3组成，定子宽极与定子窄极间隔出现，两者之间设置有槽。集中式绕组只缠绕在定子宽极1
‑
2和2
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2上，而定子窄极1
‑
3和2
‑
3则不缠绕绕组，只为磁通提供路径。一侧定子上空间径向相对的绕组线圈相串联，再与另一侧相同位置的绕组线圈相串联或并联。左侧定子1和右侧定子2齿极相对的放置在转子3的两侧，中间留有气隙。转子3由数个分块转子构成，这些分块转子固定在圆形转子固定盘中。2.根据权利要求1所述的宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机，其特征在于，采用了双定子盘和单转子盘结构，两侧定子齿极相对的安装在转子盘的两侧。假设N
s
为电机定子槽数，N
r
为转子铁心块数量，m为电机相数。则有N
s
＝2km，或其中k为正整数。3.根据权利要求1所述的宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机，其特征在于，定子宽窄和定子窄极均从定子轭上延伸且交错排列，定子宽极和定子窄极的数量相等，均是4.根据权利要求1所述的宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机，其特征在于，为了保证励磁通路的流通，定子宽极在不同半径下的极弧角度是定子窄极的2倍，转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，于丰源，闫文举，刘永强，张珂，巩士磊，王星，
申请(专利权)人：荣成市荣佳动力有限公司烟台仙崴机电有限公司，
类型：发明
国别省市：