交流连续转矩永磁开关磁阻电动机及其激励控制方法技术

本发明专利技术涉及一种交流连续转矩永磁开关磁阻电动机及其激励控制方法，该电动机定子上的“励磁凸极对”和转子上的“永磁凸极对”均以转动轴为对称轴，环状对称均衡设置，各励磁凸极对彼此呈磁隔离状态，相邻永磁凸极对的凸极磁极性相异，转子转动时，永磁凸极对凸极能与励磁凸极对凸极依次“严格正对”，“严格正对”的“永磁凸极对”与“励磁凸极对”之间形成“最短闭合磁路”，相互之间磁转矩作用力消失，而其余不处在“严格正对”的永磁凸极对与励磁凸极对相互之间则存在磁转矩作用力。本发明专利技术激励控制方法是，一旦出现“严格正对”即改变该励磁凸极对的激励电流方向，使该励磁凸极对重新对永磁凸极对形成磁转矩作用力，判断“严格正对”，由设置在定子和转子上的位置传感器来实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关磁阻电动机
，尤其涉及一种。
技术介绍
传统开关磁阻电动机是由叠片铁芯构成电机的转子凸极，而电动机定子仍采用励磁线圈和叠片铁芯结构成凸极，当励磁线圈中输入激励电流，在定子铁芯上则感生出磁极， 该感生磁极对设置在转子上的凸极形成磁力矩。当按一定时序，依次对呈圆周分布的定子励磁线圈输入激励电流，定子感生磁极也依次对转子上永磁体形成磁力矩，进而推动转子向一个固定方向转动。此类开关磁阻电动机是按相序来控制的，所以每个动作周期内只有一对定子感生磁极对转子上凸极形成磁力矩，与此同时，定子其它感生磁极不呈现磁极性， 也不会对转子上凸极产生磁力矩，因此转子凸极与定子感生磁极之间的磁力转矩是脉动式不连续的，此类开关磁阻电动机的设备利用率是较低的。
技术实现思路
本专利技术的目的是遵循双凸极开关磁阻电动机“磁阻最小”这一基本原理，在转子上设置“永磁体凸极对”和在定子上设置彼此磁隔离的“励磁凸极对，以缩短励磁定子凸极与转子永磁凸极之间的闭合磁路和消除励磁相之间的干扰以及提高电磁转换效率为设计目标，对传统双凸极开关磁阻电动机的进行合理有效地全新设计。本专利技术的另一个目的是针对所提供的新型结构永磁开关磁阻电动机，采用全新的激励控制方法，使得该永磁开关磁阻电动机运转过程中，始终保持有不止一相定子励磁凸极对与转子永磁凸极对相互处于有磁力矩作用状态，从而获得更大的效能比和连续转矩。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是，该交流连续转矩永磁开关磁阻电动机，其构成包括有定子、转子、电动机壳体，其特征在于所述定子由若干励磁凸极对构成，励磁凸极对以电动机转动轴为对称轴，沿同心圆环状对称均衡设置，各励磁凸极对之间彼此呈磁隔离状态，所述转子由若干永磁凸极对构成，永磁凸极对以电动机转动轴为对称轴，沿同心圆环状对称均衡设置，相邻永磁凸极对的凸极磁极性相异，转子上永磁凸极对的凸极轴向厚度与定子上励磁凸极对的凸极轴向厚度相同，且转子旋转时，由转子上永磁凸极对各凸极形成的垂直于转动轴的旋转立面与定子励磁凸极对各凸极所构成的垂直于转动轴的立面重合，且任意一个转子永磁凸极对两个凸极的径向中心线能与任意一个定子励磁凸极对两个凸极的径向中心线分别对应地重合。在上述交流连续转矩永磁开关磁阻电动机技术方案中，所述励磁凸极对由叠片铁芯和励磁线圈构成，励磁线圈绕制于叠片铁芯外围，叠片铁芯伸出励磁线圈的两端部分形成两个凸极，当励磁线圈中输入同一方向电流时，这两个凸极的磁极性相异；所述永磁凸极对由两个永磁体与一个导磁体构成，导磁体一端连接一个永磁体的N极，导磁体的另一端连接另一个永磁体的S极，形成了有一个S极和一个N极的永磁凸极对；或者所述永磁凸极对由一个永磁体与两个导磁体构成，在该永磁体N极处连接一个导磁体，在该永磁体S极处连接另一个导磁体，这样，也形成了有一个N极和一个S极的永磁凸极对。在上述交流连续转矩永磁开关磁阻电动机技术方案中，所述定子上的励磁凸极对数量为6个或8个或10个或12个或14个或16个或18个，与上述定子上励磁凸极对择一选定数量一一对应的转子上的永磁凸极对数量为4个或6个或8个或10个或12个或14 个或16个。在上述技术方案中，定子“励磁凸极对”与转子“永磁凸极对”是本专利技术电动机最基本的作功单元。定子励磁凸极对与转子永磁凸极对都具有成对的磁极性不同的凸极，转子永磁凸极对的两个凸极的磁极性是固定不变的，而定子励磁凸极对的两个感生磁凸极的磁极性则受到励磁线圈电流方向的控制而改变。从空间位置来看，呈圆周布置的转子永磁凸极对凸极与同样呈圆周布置的定子励磁凸极对凸极轴向位置和厚度是完全一致的，换言之，定子励磁凸极对的凸极所处在的立面与转子永磁凸极对的凸极的旋转立面重合，以保证定子励磁凸极对凸极与转子永磁凸极对凸极轴向位置精确一致、定子凸极与转子凸极 “严格正对”。转子转动过程中，每个转子永磁凸极对的凸极会依次与各个定子励磁凸极对的凸极“正对”，换言之，所谓“正对”表明，转子永磁凸极对凸极的径向中心线与定子励磁凸极对凸极的径向中心线重合。这里的“径向中心线”是指从电动机转动轴圆心出发，穿过定子励磁凸极或转子永磁凸极圆弧段中心点的射线。由于本专利技术电动机从结构和安装尺寸上保证了定子励磁凸极对凸极径向中心线圆心夹角与转子永磁凸极对凸极径向中心线圆心夹角相等，从而保证了所有转子永磁凸极对的凸极能与任意一个定子励磁凸极对的凸极径向对齐。定子励磁凸极对凸极与转子永磁凸极对凸极“严格正对”之前，定子励磁凸极对的两个凸极磁极性与转子永磁凸极对的两个凸极磁极性相异，定子励磁凸极对与转子永磁凸极对之间存在磁吸引力，当定子励磁凸极对凸极与转子永磁凸极对凸极处在“严格正对”位置，定子励磁凸极对的凸极与转子永磁凸极对的凸极之间只存在着极小的气隙，从而形成了最短磁回路，定子励磁凸极对与转子永磁凸极对处在吸合稳定状态，当此时激励控制电源使该定子励磁凸极对励磁线圈的激励电流短暂为零，随即改变该定子励磁凸极对的励磁线圈电流方向，该定子励磁凸极对的凸极磁极性随即改变，“严格正对”的定子励磁凸极对凸极的磁极性改变成与转子永磁凸极对凸极的磁极性相同，此时，该定子励磁凸极对即与转子永磁凸极对形成排斥力。由于本专利技术电动机中各个定子励磁凸极对之间彼此呈磁隔离状态，所以每个定子励磁凸极对能独立受到激励控制电源的激励控制，能独立的改变其磁凸极的磁极性。这样，在转子转动过程中，转子上的每一个永磁凸极对会依次扫描并“严格正对”定子上的每一个励磁凸极对，当转子上的永磁凸极对处在两个定子励磁凸极对之间位置时，该转子永磁凸极对既会受到其旋转方向前方的定子励磁凸极对的磁吸引力，即“拉力”，同时还会受到其旋转方向后方定子励磁凸极对的磁排斥力，即“推力”。此处的“拉力” 和“推力”正是电动机转子的转矩来源，而传统的开关磁阻电动机的定子凸极与转子凸极之间只存在磁吸引力，即“拉力”。此外，本专利技术电动机中，转子永磁凸极对只有在其凸极“严格正对”定子励磁凸极对的凸极之时不存在相互转矩作用力，而其余凸极未正对的定子励磁凸极对与转子永磁凸极对之间均服从开关磁阻电动机的“磁路最短原理”，转子永磁凸极对均会受到其旋转方向前方定子励磁凸极对的磁吸引力和其旋转方向后方定子励磁凸极对的磁排斥力，即在本专利技术电动机中，始终维持着不止一个转子永磁凸极对受到其附近定子励磁凸极对的“拉和推”的态势。另外，本专利技术电动机中，处于“严格正对”位置的转子永磁凸极对与定子励磁凸极对只在电流换向间隙不作功，而转子永磁凸极对只要偏离该“严格正对”位置，即会受到其附近定子励磁凸极对的“前拉后推”的作用而作功。在本专利技术电动机转子一周旋转时间内，单个定子励磁凸极对与转子永磁凸极对之间的作功时间得到了增加，电动机所有的定子励磁凸极对与转子永磁凸极对之间作功的总时间也大大地增加。综上所述，本专利技术电动机在转子旋转周期内，正是由于能参与作功的转子永磁凸极对与定子励磁凸极对数量的增加以及作功时间的增加，使得本专利技术电动机可获得更大的连续转矩和输出功率。在上述技术方案基础之上，本专利技术给出具备上述技术方案特征电动机的具体结构形式。结构形式之一此结构电动机定子上的励磁凸极对为八个，八个励磁凸极对以电动机转动轴为对称轴，沿同心圆环状对称均衡设置，且每个励磁凸极对的S磁凸极和N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴珊珊，陆晓峰，
申请(专利权)人：戴珊珊，
类型：发明
国别省市：