[發明專利]一種雙速繞組開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201310036804.2
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103166337A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 花為;華浩;吳中澤;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K3/20;H02K3/28
• 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

本發明屬于電機制造的技術領域，具體來說，涉及一種雙速繞組開關磁阻電機。

背景技術

隨著電力電子器件技術、微電子技術和自動控制技術的發展，尤其是稀土永磁材料出口限制所引起的價格上漲，開關磁阻電機的應用將越來越廣泛。開關磁阻電機為雙凸極結構，定轉子均由普通硅鋼片壓疊制成，轉子上既無永磁體也無繞組，定子上只有集中式繞組線圈，其依據“磁阻最小”原理工作。開關磁阻電機具備制造工藝簡單、成本低、結構堅固、容錯性能好、適宜高速運行等優點，在工業驅動、電氣調速、攪拌系統、電動汽車、家用電器、紡織機械等領域中已顯示出強大的競爭力與廣闊的應用前景。

以電動汽車驅動系統為代表的應用場合要求電機系統能夠實現恒轉矩區的大轉矩輸出與恒功率區的寬調速運行。然而，對常規的電機驅動系統而言，這兩個要求很難同時滿足。其原因在于低速區的大轉矩輸出與高速區的恒功率運行是一對很難調和的矛盾，在設計電機與控制器時通常只能盡量兼顧兩個區域的性能需求，而無法充分發揮各自區域的最佳能力。具體而言，傳統的開關磁阻電機定子上若干個凸極齒均勻分布，齒形完全相同，繞組均勻分布，即每個定子齒上都套有匝數相同且線徑相同的集中式線圈，將一個定子槽分為兩半，分屬于不同相的兩個線圈圈邊并列排布在同一個定子槽中。多相對稱繞組線圈沿定子圓周均勻分布，若干個線圈根據性能需求串聯、并聯或者混聯組成一相繞組，且電機某相導通時該相繞組的所有線圈均通電。采用上述傳統繞組結構的開關磁阻電機只能在低速區或者高速區中的某一個運行區域內呈現出較好的性能，很難同時滿足整個運行范圍內的高性能要求，限制了其在電動汽車等既要求短時低速大轉矩輸出能力強、又要求高速調速范圍寬的應用場合的進一步推廣和發展。

因此，本發明從解決這一矛盾出發，在現有常規開關磁阻電機結構基礎之上，提出了一種新型繞組結構的雙速開關磁阻電機，通過兩套繞組的切換運行可以兼顧電機的低速大轉矩輸出和寬轉速范圍恒功率輸出，保證驅動系統在整個運行工況內的高性能工作。此外，該新型繞組結構可以進一步提高開關磁阻電機的可靠性與容錯性能，兩套繞組具備冗余性，更有利于在對安全性、可靠性要求高的領域應用。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種雙速繞組開關磁阻電機，該開關磁阻電機既能在低速運行時輸出大轉矩，又能在高速運行時具有寬廣的調速范圍，并且適用于任意相數、任意定轉子齒槽配合。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種雙速繞組開關磁阻電機，包括定子和轉子，所述的定子上設有偶數個定子齒，且定子齒上設有集中繞組，該集中繞組包括適合低速運行的低速集中繞組和適合高速運行的高速集中繞組，低速集中繞組的匝數比高速集中繞組的匝數多，低速集中繞組的線徑比高速集中繞組的線徑小；在相鄰兩個定子齒中，一個定子齒上繞有低速集中繞組，另一個定子齒上繞有高速集中繞組，且每個低速集中繞組沿定子徑向相對的另一側為一個低速集中繞組，且該兩個低速集中繞組順序串聯或并聯組成一相低速繞組；每個高速集中繞組沿定子徑向相對的另一側為一個高速集中繞組，且該兩個高速集中繞組順序串聯或并聯組成一相高速繞組。

進一步，所述的開關磁阻電機采用三相定子12槽轉子8極開關磁阻電機結構，定子上設有12個定子齒，低速集中繞組包括第一低速集中線圈、第二低速集中線圈、第三低速集中線圈、第四低速集中線圈、第五低速集中線圈和第六低速集中線圈，第一低速集中線圈與第四低速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成A相低速繞組；第二低速集中線圈與第五低速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成B相低速繞組；第三低速集中線圈與第六低速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成C相低速繞組；高速集中繞組包括第一高速集中線圈、第二高速集中線圈、第三高速集中線圈、第四高速集中線圈、第五高速集中線圈和第六高速集中線圈，第二高速集中線圈與第五高速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成A相高速繞組；第三高速集中線圈與第六高速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成B相高速繞組；第一高速集中線圈與第四高速集中線圈徑向相對，順序串聯或并聯組成C相高速繞組。