[發明專利]洗衣機用雙凸極永磁電機

在審

• 申請號: 201410204066.2
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103944340A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張偉強
• 申請（專利權）人: 湖州佳力機電科技有限公司
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K1/17;H02K29/06
• 代理公司: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙) 33232
• 代理人: 裴金華

技術領域

本發明涉及洗衣機用雙凸極永磁電機，屬于電機制造領域。

背景技術

隨著當今經濟的飛速發展，如何節約能源成了一個世界性的話題。同時，隨著人們消費水平和生活質量的不斷提高，人們對洗衣機等的家電的需求也越來越大。而高生活水平帶來的各種材料的衣服，需要洗衣機采用不同轉速清洗，這就對洗衣機提出了更高的要求，也使得人們對洗衣機驅動電機的要求越來越高。為使衣物既能洗干凈又能磨損少，而且還要省電、省水、噪音低，唯有變速電機才能解決。

目前技術水平較高且較新的變速電機是開關磁阻電機，其由電機本體、位置傳感器和控制器構成，定子、轉子都是凸極結構，且定子上是集中繞組，轉子僅由鐵心構成，在轉子上既無繞組又無永磁體，只是靠直軸、交軸間的磁阻變化產生力矩。因此結構更加簡單、堅固，成本也較低廉，而且更能適用于高轉速、環境惡劣的場合，但同樣由于定轉子的雙凸極結構而使得開關磁阻電動機的力矩波動比較大、噪音較高。

定子永磁型雙凸極無刷電機（stator-PM?doubly-salient?brushless?motor）是開關磁阻電機的一種改進，是伴隨著功率電子學、微電子學、控制理論等的發展在90?年代末出現的一種新型交流調速電機系統，其主要結構特點是將永磁體置于定子，轉子鐵心只是由導磁材料制成，轉子上既無永磁體也無電樞繞組，不需要電刷，具備結構簡單、魯棒性好、轉矩出力大、功率密度高、適合高速運行、控制靈活等性能優點。但這種電機也存在著轉矩密度和功率密度偏小的缺點。公開號CN?103490579的專利公開了一種雙凸極永磁電機，能提高其功率密度，但效果仍顯不佳。

發明內容

本發明為解決現有技術問題，提供一種具有更高轉矩密度和功率密度的雙凸極永磁電機。

本發明的技術方案是：洗衣機用雙凸極永磁電機，包括定子和設置于所述定子內的轉子，所述定子和所述轉子均由若干硅鋼片疊層構成，所述轉子設置有若干沿所述轉子橫截面圓周均勻分布并向外延伸的內極體，所述定子設置有若干沿所述定子內腔橫截面圓周均勻分布并向內延伸的外極體，所述內極體和所述外極體的數量均為偶數且互不相等，所述定子內設置有若干永磁體；所述永磁體數量為偶數，且沿所述定子內腔的橫截面圓周的橫截面圓周均勻分布；所述永磁體的磁極方向沿所述定子橫截面圓周徑向分布，且相鄰永磁體的磁極方向相反。

作為優選，所述永磁體的跨弧長度不大于所述外極體的跨弧長度。

作為優選，每個所述外極體均設置有線圈繞組。

作為優選，空間相對的兩個所述外極體上的線圈繞組相互串聯。

作為優選，所述外極體的極弧系數為1/3~2/3。

作為優選，所述外極體的極弧系數為1/2。

作為優選，所述內極體的極弧系數不小于所述外極體的極弧系數。

作為優選，所述轉子設置有位置傳感器；所述線圈繞組連接有功率計。

作為優選，所述永磁體由硬磁材料制成。一般情況下認為，矯頑力H_C<10²A／m的材料叫做軟磁材料；矯頑力H_C<10²A／m的材料叫做硬磁材料。

在開關磁阻電機的基礎上，在定子或轉子內嵌入永磁體，形成雙凸極永磁電機，使得原開關磁阻電機的工作原理完全轉變，當定子極弧滿足一定條件時，磁鐵工作點不隨轉子位置角而改變，繞組永磁磁鏈僅與該相磁導成正比，永磁轉矩遠大于磁阻轉矩且與電流成正比。因此，在正、負半周分別通人正、負電流時，電機均產生正轉矩，使該電機的單位體積出力比開關磁阻電機成倍增加。同時，由于轉子(或定子)內嵌入低磁導率的永磁材料，使繞阻電感小，這一方面使電流迅速換向成為可能，另一方面使磁場儲能小，電機的能量轉換率高。且由于雙凸極永磁電機中電樞反應磁鏈遠小于永磁磁鏈，對合成磁鏈影響不太，而開關磁阻電機只有電樞反應磁鏈，它的大小主要由電流決定。故雙凸極永磁電機的繞組電流可以遠小于開關磁阻電機的繞組電流，因而雙凸極永磁電機的發熱和噪聲遠小于開關磁阻電機。

與傳統電機不同，雙凸極永磁電機不能直接在AC或DC電源下運行，需根據轉子位置，控制雙凸極永磁電機定子繞組電流的開或關而產生電動轉矩。因此，在雙凸極永磁電機中增設功率變換器和位置傳感器，功率變換器用于調節電流的大小以滿足負載轉矩的變化和調速的需要，。