[發明專利]一種具有異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機

有效

• 申請號: 202010019280.6
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111064338B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 朱石柱;司雷明;武金宏;戴珊珊
• 申請（專利權）人: 南京一體科技有限公司
• 主分類號: H02K29/03
• 分類號: H02K29/03;H02K29/06;H02K1/14;H02K9/22;H02K16/04
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本發明涉及一種具有異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特點是，定子上勵磁凸極對由異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，該異型極靴鐵芯的兩個凸極圓弧狀極靴均由極靴寬部和極靴窄部構成，定子座上相鄰兩個勵磁凸極對異型極靴鐵芯的極靴窄部相互交錯設置，且相鄰兩個勵磁凸極對異型極靴鐵芯的極靴窄部之間存在間隙。本發明能增加激勵電流換向導通時勵磁線圈內的電感量，降低換向時的電流沖擊和避免永磁體退磁，同時還能提高電流換向時的扭矩輸出。轉子上永磁體能平滑地經過極靴窄部的交錯重疊區域，從而降低電機轉矩波動。通過電機參數優化設計，可實現用較少地昂貴的永磁材料獲得更高轉矩輸出，以提高永磁材料利用率。

技術領域

本發明涉及一種永磁開關磁阻電動機，尤其為一種運轉平穩的具有異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機。

背景技術

眾所周知，永磁開關磁阻電動機是在轉子上采用永磁體來替代傳統電動機轉子上的導磁體材料。由于電機轉子上永磁體與定子上勵磁凸極對之間能形成“最短磁回路”，磁作用力會增強，會使電機的力矩輸出明顯增加，此類雙凸極形式的永磁開關磁阻電動機（參見ZL 2011177614.6）轉子上的永磁體凸極是間隔設置的，而定子上的勵磁凸極之間也是隔開的，此結構會帶來諸如電機運轉時轉矩是間隙性波動和較大的噪聲等問題。這使得永磁開關磁阻電機的應用范圍受到限制。若將定子上勵磁凸極對鐵芯的凸極做成極靴形狀，參見中國專利ZL 201110199848.8中的圖十五、圖十六和圖十八，與傳統的雙凸極結構相比較，此類極靴狀凸極電機，雖然能增加極靴凸極與轉子上永磁體相互之間的磁作用范圍，但仍存在著以下問題，其一、當轉子上永磁體凸極徑向中心線與定子上勵磁凸極對徑向中心線重合時，該勵磁凸極對勵磁線圈中激勵電流換向，但由于該處于重合位置的轉子永磁體與定子上相鄰勵磁凸極之間的間隙大，使得該永磁體與相鄰勵磁凸極之間的磁阻很大，致使吸合轉矩降低，同時，也帶來轉矩波動。其二、處在重合位置勵磁線圈中激勵電流換向時，因換向鐵芯中磁極性和永磁體極性相同，從而換向繞組中極低的感抗使該繞組電流急劇上升，形成與充磁方向相反的磁勢，這會給穩定永磁體的磁性能帶來極其不利因素和隱患。同時也會帶來一定的轉矩波動，電路控制的可靠性降低。

發明內容

本發明的目的是改進電機定子勵磁凸極對極靴凸極的結構設計，提供一種具有異型極靴鐵芯永磁開關磁阻電動機。

為實現上述目的，本發明的技術方案是， 一種具有異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有電動機基座、電動機罩殼、定子、轉子、位置傳感器、激勵控制電源，所述定子由定子座和勵磁凸極對構成，勵磁凸極對均衡地設置固定于定子座，所述轉子由轉子支架和偶數個圓弧狀永磁體構成，偶數個圓弧狀永磁體均衡地設置于轉子支架，圓弧狀永磁體的磁極性指向是徑向的，且相鄰兩個圓弧狀永磁體的磁極性相異，轉子旋轉時，固定于轉子支架的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對圓弧狀凸極表面經過，圓弧狀永磁體與勵磁凸極對圓弧狀凸極表面之間存在氣隙，其特征在于：所述勵磁凸極對由異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，該異型極靴鐵芯的兩個凸極圓弧狀極靴均由極靴寬部和極靴窄部構成，定子座上相鄰兩個勵磁凸極對異型極靴鐵芯的極靴窄部相互交錯設置，且相鄰兩個勵磁凸極對異型極靴鐵芯的極靴窄部之間存在間隙。

在上述技術方案中，相鄰兩個勵磁凸極對異型極靴鐵芯的極靴窄部之間間隙范圍為0.5毫米至5.0毫米。

在上述技術方案中，所述轉子上圓弧狀永磁體弧長等于小于C形異型極靴鐵芯的弧長 ，且大于等于C形異型極靴鐵芯寬部的弧長。

基于上述異型極靴鐵芯技術方案，所述勵磁凸極對由C形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，C形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，中央為極靴寬部，由極靴寬部向兩側延伸的為極靴窄部，同一個C形異型極靴鐵芯的極靴窄部在同一條直線上分布，或者不在同一條直線上分布， C形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀和斜坡狀。