[發明專利]軸向分相具有軸向、徑向三維混合磁路的高效磁阻式多功能電機

有效

• 申請號: 201110103634.6
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102170215A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 王貴明;王金懿;陳捷雷
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K29/03;H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明屬開關磁阻電機技術領域，特別是涉及一種采用軸向分相，同時具有軸向、徑向的三維混合磁路，并兼有電動、發電回饋和電磁制動多功能的高效雙凸極變磁阻電機。

背景技術

電動機所耗電能占整個電網的60％以上，隨節能減排要求的深入，改善電機功效意義重大，尤其對調速電機控制領域更是如此。

電動汽車作為節能減排的交通工具，已得到世界各國廣泛重視，并被公認為節能環保的未來汽車。所包含的任一類電動汽車都需要用電機作為執行機構來驅動車輪行駛。因此改善電機性能、降低成本，是提高各類電動汽車性價比，促使普及推廣的首要任務之一。

鑒于汽車行駛多變工況和節能的要求，特別需要電機能同時兼有電動、發電回饋和電磁制動多項功能。且發電回饋與電磁制動相結合的制動過程，類似于現代轎車中的防抱死制動系統ABS及驅動防滑轉控制ASR的制動過程，即不僅實現了能量回收，更主要還提高了車輛行駛穩定性和轉向操縱性。為此，發明人利用開關磁阻電機的雙凸極結構和獨特的工作原理，先后提出了兩項多功能電機的專利技術。

第一項可參考中國專利號為ZL200810062784.5的發明專利，所公開的兼有電動、發電回饋和電磁制動功能的可調速旋轉電機。

由于電動汽車采用多功能輪轂電機具有傳輸效率最高、響應直接而最快，使得多種汽車性能優化控制易于實現；并采用輪轂電機不僅節省了大量機械部件成本，減輕汽車自重，還能騰出許多有效空間便于汽車結構布局，有利于降低汽車質心與車身高度。但由于輪轂電機受其結構體積限制，對電機的單位體積功率提出了更高要求。鑒于單相開關磁阻式電機具有單位體積功率高，且結構更簡單、堅固可靠，電機與其驅動控制器的綜合成本低等優點。為解決單相開關磁阻電機沒有自啟動功能的最大缺點，提出了在其轉子上增加啟動繞組，利用直流電機原理啟動，而后再按雙凸極變磁阻電機原理運行。參考中國專利號為ZL?200920196871.X的實用新型專利，所公開的具有啟動繞組的單相開關磁阻式多功能電機。該電機雖然較大地提高了電磁制動效果和其單位體積功率，但單相磁阻電機運行過程中由于存在一定的轉矩死區，增加了轉矩脈動所引起的電機振動和噪聲。也由于轉子的啟動繞組通電時需要，增加了電刷而存在其相應弊端。

發明內容

為能同時兼顧電機驅動、發電回饋和電磁制動多項功能均能高效發揮，充分提高開關磁阻電機的單位體積功率(即提高磁路利用率)，需設法增加產生磁阻轉矩作用的電機定、轉子間的氣隙磁路面積，盡可能縮短磁路以提高磁通量。并克服前述“具有啟動繞組的單相開關磁阻式多功能電機”的轉矩脈動大和存在電刷等缺陷，本發明提供一種軸向分相具有軸向、徑向三維混合磁路的高效磁阻式多功能電機，而且同樣具有電機和驅動控制器的綜合成本低、電機堅固可靠、效率高等優點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種軸向分相具有軸向、徑向三維混合磁路的高效磁阻式多功能電機，所述高效磁阻式多功能電機采用軸向分相的變磁阻雙凸極電機，每相同時具有軸向、徑向的三維混合磁路，所述高效磁阻式多功能電機包括定子和轉子，定子和轉子上均布有n個凸極，n為大于5的正整數，每相的定子為具有n個凸極的獨立式定子圓盤結構，定子上安裝有勵磁繞組，每相的轉子由具有n個凸極的左右兩個轉子圓盤和中間的一個具有n個凸極的圓筒構成，所述圓筒的兩端與左右兩個轉子圓盤固定連接，從軸向看，所述轉子圓盤與圓筒的各極的凸極距角和凹槽距角分別一致對齊，各相的定、轉子再以軸向串接而成。

本發明中，極距角包括凸極距角和凹槽距角，所述凸極距角為凸極對應的角度，所述凹槽距角為凹槽對應的角度。

進一步，各相以軸向串接過程中，左右相鄰兩相之間公用同一個轉子圓盤，各相轉子的凸極距角均一致對齊，各相定子的凸極距角互為錯開(0.5～1.5)θ/m度，其中，θ為極距角，m為相數。

或者是：各相以軸向串接過程中，左右相鄰兩相的轉子圓盤之間由非導磁材料隔開，各相轉子的凸極距角均一致對齊，各相定子的凸極距角互為錯開(0.5～1.5)θ/m度，其中，θ為極距角，m為相數。

或者是：各相以軸向串接過程中，左右相鄰兩相的轉子圓盤之間由非導磁材料隔開，各相轉子的凸極距角互為錯開(0.5～1.5)θ/m度，其中，θ為極距角，m為相數，各相定子的凸極距角均一致對齊。

再進一步，所述高效磁阻式多功能電機為輪轂式電機，所述電機為外轉子內定子結構。

更進一步，所述高效磁阻式多功能電機為伺服控制電機，所述電機為內轉子外定子結構。