[發明專利]開關磁阻電動機

有效

• 申請號: 201310263716.6
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103427575B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 袁德芳
• 申請（專利權）人: 深圳市合興加能科技有限公司
• 主分類號: H02K19/02
• 分類號: H02K19/02;H02K41/03
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司44232
• 代理人: 周惠來,徐恕

技術領域

本發明涉及一種電動機，尤其涉及一種開關磁阻電動機。

背景技術

磁阻電動機是現有習知的。一般地，磁阻電動機是指轉子上沒有永久磁鐵的一類電動機。轉矩是通過磁阻產生的，也就是說，由轉子轉向磁阻最小位置處的趨勢產生。現有的一種磁阻電動機通過一電路進行控制。該電路決定轉子的位置，一相的線圈電流是轉子的位置的函數。這類磁阻電動機被稱為SRM（Switched?Reluctance?Motor，開關磁阻電動機）。

圖1A示出了一個SRM的原理性立體圖。該SRM的圓筒形定子102包括多個向內突伸的磁極104、106。這些磁極由該定子的內周向內突伸并指向該圓筒形定子的開口中心。該定子通過由繞在該定子的磁極上的線圈112產生的電流變化而生成的一磁場的周期性地磁化。收容在該開口中心的一轉子107具有向外突伸的電極108、110。一般地，該轉子沒有永磁鐵。該轉子與定子是同軸的。該轉子可以用諸如層疊硅鋼之類的軟磁材料制成，并具有多個突出部108、110用以作為在磁阻過程中的突出的磁極。該轉子與一轉軸111相連，該轉軸111在設備運轉時可自由旋轉以作為一輸出軸。激勵該定子能量可使該轉子的磁極與該定子的磁極對齊，從而使磁通路徑的磁阻最小。該轉子的位置信息可用以控制各相的激勵以達成穩定和連續的轉矩。

圖1B示出了一個SRM的原理性剖視圖。在每個定子磁極116上設有一線圈114。相對地設置的兩個定子磁極116、118可以相互配合構成一相。每一相可通過向線圈114供給電流而激勵。通常設有開關裝置來使線圈114交替地連接一電路，該電路在該相被激勵時向該線圈供給電流，該電路并在該相去激勵時將該線圈與一電流源切斷，該電路還能在回收保留在該線圈中的能量。

當一個轉子磁極120與兩個相鄰的定子磁極118、122等距時，該轉子磁極120處于完全不對齊位置。對于轉子磁極120而言，這是最大磁阻的位置。在對齊位置，兩個以上的轉子磁極124、126與兩個以上的定子磁極128、130完全對齊，這是最小磁阻的位置。

在一個SRM中，磁阻轉矩的產生是通過在一對轉子磁極相對被激勵的定子磁極處于不對齊的位置時對一對定子磁極進行激勵。轉子轉矩是朝向減少磁阻的方向轉動的。如此，最近的轉子磁極被從不對齊的位置拉向與定子磁場對齊的位置，也就是磁阻減小的位置。激勵一對定子磁極，會在這對定子磁極上形成北極和南極。由于轉子磁極與被激勵的定子磁極不對齊，定子磁極與轉子磁極之間的磁阻不是最小的。該對轉子磁極傾向于移動到與被激勵的定子磁極最小磁阻的位置。最小磁阻的位置發生于該轉子與該被激勵的定子磁極對齊。

為了保持旋轉，該定子磁場的旋轉必須先于該轉子磁極，從而持續不斷地推動該轉子。在一個特定相位角，轉子磁極朝向最小磁阻位置旋轉并接近該磁阻最小的位置，該定子磁極的去激勵的相上的電流被去除掉。隨后，或同時，第二相被激勵，在第二對定子磁極上形成北極和南極。如果第二相是在該定子的第二對磁極與轉子磁極之間的磁阻減小的過程中進行激勵的，正向的轉矩會被維持，旋轉會繼續。通過這種方式的對定子磁極進行激勵和去激勵，可以產生持續的轉動。一些SRM類型可運行于三相交流供電。最常規的SRM類型則是開關磁阻型的，因為電子換向在電動機起動、速度控制以及平穩運轉方面具有明顯的控制優勢。

SRM可根據磁通路徑與電動機的軸的對應關系而進行分類。如果磁通路徑與軸垂直，也就是磁通路徑是沿圓筒形定子與轉子的半徑方向的話，該SRM可視為徑向的。

與徑向SRM有關的一個問題是，由電動機產生的轉矩不夠平穩。在轉子位于定子磁極之間的相位角時，磁阻最大，轉矩下降很多，而在轉子與定子磁極對齊的相位角時，磁阻最小，轉矩上升。這種轉矩的升降現象就是習知的轉矩波動。

與現有的SRM有關的另一個問題是，在很多需要的低速應用場景中，由電動機產生的轉矩是不夠的。

與徑向SRM有關的又一個問題是噪音與震動。隨著徑向SRM的磁阻的增減，電動機部件中的的磁通相應變化，并且轉子和定子磁極的變形會使磁極間的分離空間的減少，進而導致定子的橢圓化，聲頻噪聲以及不必要的震動。