[實用新型]一種多自由度的開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201220382592.4
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN202856573U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 花為;張淦;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/24;H02K1/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型屬于電機制造及其應用的領域，涉及一種多自由度的開關磁阻電機，適合于任意相數、任意定轉子齒槽數配合的開關磁阻電機。?

背景技術

隨著電力電子技術和控制技術的發展，以及稀土永磁材料價格的快速上漲，不需永磁體的開關磁阻電機系統的應用變得越來越廣泛。開關磁阻電機為雙凸極結構，定轉子均由硅鋼片壓疊制成，轉子上無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組，其依據“磁阻最小”原理工作。開關磁阻電機制造和維護成本低，結構簡單牢靠、魯棒性好，起動時電流小、轉矩大，調速范圍寬，動態響應快，有容錯能力，且轉子上無永磁體和繞組，非常適合于高速運行。開關磁阻電機應用范圍十分廣泛，在工業調速系統、家用電器、電氣傳動等方面已展現出競爭力，特別是在電動汽車領域它有著先天的優勢，顯示出強大的發展潛力。?

目前所提出的開關磁阻電機主要都是一個定子一個轉子的結構，其中應用最多是內轉子結構，這樣的結構在某些場合并不能產生足夠的功率密度和調控靈活性。因此，本實用新型提出一種新型的多自由度的開關磁阻電機，通過將兩臺開關磁阻電機巧妙組合，形成一臺具備多種工作模式的多自由度的開關磁阻電機，進一步拓展開關磁阻電機的應用范圍。?

實用新型內容

技術問題：本實用新型提供了一種具有更高功率密度和調控靈活性的多自由度的開關磁阻電機。?

技術方案：本實用新型的多自由度的開關磁阻電機，包括內轉子、環繞內轉子的定子、環繞定子的外轉子，兩個轉子與定子之間均設置有氣隙；內轉子和外轉子朝向定子的一側均設置有無繞組的凸極齒，定子的內外兩側均設置有凸極齒，定子內外兩側分別設置有套在凸極齒上的內側繞組和外側繞組，定子的軛部嵌有隔磁環。?

本實用新型中，內側繞組和外側繞組均為多相集中式電樞繞組。?

與普通的單定子、單轉子開關磁阻電機相比，本實用新型的多自由度的開關磁阻電機可以等效為兩臺普通開關磁阻電機的復合體，其內轉子和定子內側的鐵心及電樞繞組構成一個內電機，外轉子和定子外側的鐵心及電樞繞組構成一個外電機，定子內側繞組的磁路和外側繞組的磁路可以通過隔磁環隔離。因此，可以將該新型多自由度的開關磁阻電機看作為兩臺互不影響、獨立運行的電機，僅僅依靠定子部分實現機械上的集成，但無磁路與電路的耦合。?

需要指出的是本實用新型提出的新型多自由度的開關磁阻電機的內電機和外電機的定轉子齒槽配合和相數等參數均可以依據系統性能要求靈活調整。?

有益效果：目前已有的由定子、中間轉子、內轉子三部分組成的雙轉子開關磁阻電機，其定子內側齒上繞有一套電樞繞組，中間轉子上無繞組，內轉子齒上繞有一套電樞繞組。這種結構決定了它必須使用電刷和滑環完成內轉子繞組的通電，而電刷和滑環的使用會大大降低電機的可靠性。本實用新型的多自由度的開關磁阻電機不需要電刷和滑環，顯示出了優勢。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：?

1．電機不需要使用永磁體，材料和制作成本較低，可工作于惡劣環境。?

2．電機的旋轉部分均不需繞組，從而省去了電刷和滑環，大大提高了電機的可靠性，降低了維護成本，尤其避免了常見雙轉子電機內轉子溫升嚴重的問題。?

3．電機的內轉子和外轉子上既沒有繞組，也沒有永磁體，轉動慣量小，調速響應快，宜于高速運行。?

4．繞組為集中式線圈，繞制難度低，端部較短，有效的減少了銅耗并且利于電機的散熱。?

5．電機具有內外兩套定子繞組，且兩者之間的互感可以忽略（電路、磁路完全隔離），實現了內電機和外電機的完全解耦，且內電機和外電機可以獨立靈活控制，在故障情況下還可以互為冗余。?

6．電機具有很好的容錯性能，可以靈活選擇內外電機參數，提高冗余性和可靠性。?

7．極大的提高了電機的空間利用率，電機系統效率和功率密度相比普通開關磁阻電機更高，結構更緊湊。?

8．結構靈活，可以根據需要選擇內電機和外電機的相數以及齒槽數配合，且內電機和外電機的相數與齒槽數可以相同也可以不同。?

9．內外兩個電機系統相互獨立，具有冗余性，且可以靈活控制，調整它們的工?作狀態，可工作在電動-電動、發電-電動、電動-發電、發電-發電等多種模式，滿足負載的不同需要。?

10．可以完成電氣無級調速的功能，以取代行星齒輪和有刷電機調速裝置，在混合動力汽車和風力發電系統中有較大的應用前景。?

附圖說明