[發明專利]一種奇數齒偶數相開關磁阻電機及其控制策略

在審

• 申請號: 202210537102.1
• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114899959A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳昊;徐帥;王星;張珂;鞏士磊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;榮成市榮佳動力有限公司;煙臺仙崴機電有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/24;H02K29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及電機技術領域，提出一種奇數齒偶數相開關磁阻電機及其控制策略，能夠提高系統功率密度，降低轉矩脈動；所提出的奇數齒偶數相開關磁阻電機采用轉子奇數齒的結構，能夠有效增加一個轉子周期內各相導通周期數，實現類似轉子極倍增的效應；所提出的奇數齒偶數相開關磁阻電機具有不對稱的磁路分布，進而實現了各相獨立導通期間和共同導通區間的短磁路運行，從而能夠有效提高系統的功率密度；所提奇數齒偶數相開關磁阻電機控制策略采用模塊化雙極性功率變換器，能夠實現電流的雙極性流動，進一步減小磁路流通路徑，增強控制的靈活性，具有良好的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種奇數齒偶數相開關磁阻電機及其控制策略。

背景技術

相比于交流感應電機和永磁同步電機來說，開關磁阻電機(Switched reluctancemotor，SRM)具有結構簡單、無需稀土永磁材料、制造成本低、調速范圍寬、效率高和容錯能力強等優勢，成為了高性能驅動電機的重要選擇之一。但是由于雙凸極特性和脈動供電方式，SRM也存在著功率密度低和轉矩脈動大的缺點。值得說明的是常規的偶數相開關磁阻電機由于單極性脈沖供電的方式會存在不對稱磁路分布的情況，例如對于常規的四相8個定子極6個轉子齒的開關磁阻電機來說，兩種定子磁極分布為NNNNSSSS和NSNSSNSN，在這兩種磁極分布的情況下，均存在磁路不對稱現象，使SRM系統的轉矩脈動進一步增大。為了有效降低SRM的轉矩脈動，現階段國內外學者提出了多種新型拓撲，主要包括多相結構、軸向磁通結構、混合勵磁結構和雙定子結構等，取得了良好的應用效果，但是也一定程度上增加了系統的復雜性和理論分析的難度，需要進一步的探索。所提出的奇數齒偶數相開關磁阻電機能夠繼承傳統開關磁阻電機性能優勢的基礎上，實現磁路的對稱分布和短磁路運行，進一步降低轉矩脈動，具有良好的工程應用前景。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種奇數齒偶數相開關磁阻電機及其控制策略，提高轉矩密度和控制性能，降低轉矩脈動。

為達上述目的，本發明一方面提出一種奇數齒偶數相開關磁阻電機及其控制策略，包括電機拓撲和控制策略兩個方面，其中電機拓撲采用奇數齒偶數相的結構，以12個定子極和9個轉子齒的四相12/9奇數齒偶數相開關磁阻電機為例進行說明，區別于傳統的四相8/6開關磁阻電機，每一相對應奇數個定子極，A相具有A1、A2和A3三個極，B相具有B1、B2和B3三個極，C相具有C1、C2和C3三個極，D相具有D1、D2和D3三個極。

所提奇數齒偶數相開關磁阻電機具有不對稱的短磁路運行特性，當各相單獨導通時每一個獨立閉合磁路僅占整個圓周的三分之一，而對于傳統的四相8/6開關磁阻電機來說，各相單獨導通時磁路占整個圓周的二分之一，進而能夠實現各相單獨導通時的短磁路運行。

而在兩相共同導通區間，通過調節各相的供電順序和導通方向能夠有效調節各相的短磁路運行和長磁路運行方式。當定子磁極分布為NSNNSNSNSNSS時，此時A相和D相之間能夠實現短磁路運行，而定子磁極分布為NNNSSSNNNSSS時，此時A相和D相之間能夠實現長磁路運行。短磁路和長磁路運行的靈活調節和控制，有助于保證各相磁路的平衡，為轉矩脈動的降低和功率密度的提高奠定基礎。