[實用新型]一種帶換相繞組的開關磁阻電機

有效

• 申請號: 201320567357.9
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN203522358U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 花為;華浩;趙桂書;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K1/14;H02K3/20;H02K3/16
• 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

本實用新型涉及一種帶換相繞組的開關磁阻電機。屬于電機制造與控制的技術領域，

背景技術

隨著電力電子技術、微電子技術和控制理論的發展，開關磁阻電機的應用正變得越來越廣泛，尤其在稀土永磁材料價格劇烈震蕩的情況下，無需使用永磁體的開關磁阻電機變得備受矚目。傳統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，其自感會隨轉子位置變化而改變，但互感不隨轉子位置變化而變化。開關磁阻電機依據“磁阻最小”原理工作，即依靠自感變化產生的磁阻轉矩驅動轉子。開關磁阻電機具備制造簡單、成本低、結構堅固、容錯性能好、易于散熱、適宜高速運行等優點，在工業驅動、電氣調速、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。

傳統開關磁阻電機定子上若干個凸極齒均勻分布，齒形齒寬完全相同，集中式繞組線圈也均勻分布，即每個定子齒上都套有匝數相同且線徑相同的集中式繞組線圈。對于開關磁阻電機，為了獲得良好的性能，需要相電流波形嚴格符合給定，能快速地建立和消退。然而，在實際應用中，由于繞組電感的存在，而且控制器的直流母線電壓不可能無窮大，致使電機的相電流無法實現突變以得到最優的電流波形，由此導致開關磁阻電機的能量轉換能力沒有完全發揮。

此外，開關磁阻電機只會將一部分輸入能量轉換為輸出機械功率，還有很多剩余能量又被回饋至電源側，造成了電源容量浪費和額外銅耗。

因此，本實用新型從解決上述問題出發，在現有常規開關磁阻電機結構基礎之上，通過改變電機的繞組結構，提出了一種帶換相繞組的新型開關磁阻電機，通過徹底改變開關磁阻電機的運行方式，以改善電流的換相困難問題和多余能量循環問題。

發明內容

技術問題：本實用新型所要解決的技術問題是：提出一種帶換相繞組的開關磁阻電機，以改善電機的換相和多余能量回饋問題，并且該結構適用于任意相數、任意定轉子齒槽配合的開關磁阻電機。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型的帶換相繞組的開關磁阻電機，包括定子（1）和轉子（4），所述的定子（1）上設有偶數個定子齒，且定子齒上繞有集中繞組（2）和整距繞組（3），每個定子齒被一個集中繞組線圈嵌套，即集中繞組線圈個數等于定子齒個數，整距繞組線圈間隔繞在定子齒上，其兩個圈邊跨過的定子齒的個數等于電機的相數；每相集中繞組或整距繞組包括若干個線圈，屬于一相繞組的各個線圈順序串聯或者并聯或者串并混聯構成一相繞組，其中，集中繞組構成多相對稱繞組，整距繞組構成單相輔助繞組；轉子（4）上亦有若干個凸極齒，沒有繞組或者永磁體。

所述的整距繞組（3），記電機相數為m，定子齒數為N_s時，該整距繞組的線圈個數為N_s/m/2。

所述的電機定轉子鐵心由硅鋼片疊壓而成，整機不需要永磁體。

所述的定子（1）和轉子（4）均為凸極結構，且轉子（4）為內轉子，或者外轉子。

所述的電機是旋轉電機，或是直線電機或者直線旋轉雙自由度結構。

所述的電機為徑向、軸向或橫向磁場結構。

所述的帶換相繞組的開關磁阻電機是在普通開關磁阻電機的基礎上增加單相整距繞組，稱其為輔助繞組，用于改善電機的電流換相和能量循環問題。

所述的帶換相繞組的開關磁阻電機可以作電動運行，也可以作發電運行。

所述的帶換相繞組的開關磁阻電機結構可以應用于任意相數、任意定轉子齒槽配合的開關磁阻電機。以三相定子6槽/轉子4極開關磁阻電機結構為例，定子鐵心上設有6個對稱的凸極齒，定子齒上繞有6個對稱的集中式繞組線圈，按逆時針方向依次稱為第一集中繞組線圈至第六集中繞組線圈，其中：第一集中繞組線圈和第四集中繞組線圈徑向相對，將它們順序串聯或者并聯組成A相集中繞組；第三集中繞組線圈和第六集中繞組線圈徑向相對，將它們順序串聯或者并聯組成B相集中繞組；第二集中繞組線圈和第五集中繞組線圈徑向相對，將它們順序串聯或者并聯組成C相集中繞組；此外，定子齒上還繞有1個整距繞組線圈，其一個圈邊放置在第一集中繞組線圈和第六集中繞組線圈之間的定子槽中，另一個圈邊放置在第三集中繞組線圈和第四集中繞組線圈之間的定子槽中，最終此線圈單獨構成單相輔助繞組；轉子鐵心上設有4個對稱的凸極齒。本實用新型的電機中集中繞組的自感會隨轉子位置的變化而變化，整距繞組的自感則恒定不變，但整距繞組與集中繞組的互感會隨轉子位置的變化而改變。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：