[發(fā)明專利]一種模塊化雙定子混合勵磁開關磁阻電機及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211474671.2
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN115733324A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 方恬
• 申請（專利權）人: 浙江立久佳運動器材有限公司
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K21/38;H02K1/16;H02K1/17;H02K1/24;H02P25/092;H02P25/098;H02P23/00;H02P23/14;H02P27/08;H02P29/02
• 代理公司: 寧波錦策知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 33457
• 代理人: 林斌斌

本發(fā)明涉及電機設備領域，具體涉及一種模塊化雙定子混合勵磁開關磁阻電機及其控制方法，包括外圈定子和內(nèi)圈定子，在外圈定子和內(nèi)圈定子之間設置有雙凸極轉子，所述外圈定子為凸極結構，包括外圈定子軛、外圈定子勵磁極和外圈定子輔助極，環(huán)繞外圈定子輔助極設置有外勵磁繞組，在外圈定子勵磁極和外圈定子輔助極的端部之間設置有永磁體，永磁體具有第一磁感線，當外圈線圈通電時外圈定子具有第二磁感線，當雙凸極轉子與外圈定子配合形成磁回路時，第一磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路和第二磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路方向相同。在不增大電機體積的前提下，產(chǎn)生更大的轉矩，也就是增大了電機的轉矩密度。

技術領域

本發(fā)明涉及電機領域，更具體地說，它涉及一種模塊化雙定子混合勵磁開關磁阻電機及其控制方法。

背景技術

傳統(tǒng)的開關磁阻電機是一種雙凸極結構電機，其轉子上既沒有繞組線圈，也沒有永磁體，其開關性表現(xiàn)為工作在連續(xù)的開關狀態(tài)，其磁阻性表現(xiàn)為電機運行遵循磁阻最小原理。其起動轉矩大、結構簡單、啟動電流小并且調(diào)速范圍寬，因此廣泛應用在航空、航天、電動車輛以及家用電器等領域。

但是正由于傳統(tǒng)開關磁阻電機的定子、轉子上均沒有永磁體，因此若需要獲得更大的功率及轉矩，則需要通過增大勵磁功率來實現(xiàn)，但這會使得電機驅動系統(tǒng)的成本增加，電機的轉矩密度和功率密度下降。

為了克服上述傳統(tǒng)開關磁阻電機的缺點，人們在傳統(tǒng)開關磁阻電機的基礎上，提出在電機中嵌入永磁體來提高開關磁阻電機的性能，如申請?zhí)枮?00810209754.2，名稱為開關磁阻電機的中國專利中所公開的結構，通過嵌入永磁體的方式可以提高轉矩密度和功率密度，同時降低電機轉矩脈動。

然后，這種嵌入永磁體方式的開關磁阻電機，嵌入永磁體的位置并不統(tǒng)一，需要根據(jù)電機結構和需求而定，電機的磁場無法通過定式的安裝永磁體的方式來由勵磁繞組和永磁體混合勵磁產(chǎn)生較高效率的轉矩密度和更大的轉矩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種能夠通過定式安裝永磁鐵的方式，以及通過設置雙定子的方式，進而使得開關磁阻電機獲得效率更高的混合勵磁。

為實現(xiàn)上述第一目的，通過以下技術手段實現(xiàn)：一種模塊化雙定子混合勵磁開關磁阻電機，包括外圈定子和內(nèi)圈定子，在外圈定子和內(nèi)圈定子之間設置有雙凸極轉子，所述外圈定子為凸極結構，包括外圈定子軛、外圈定子勵磁極和外圈定子輔助極，環(huán)繞外圈定子輔助極設置有外勵磁繞組，在外圈定子勵磁極和外圈定子輔助極的端部之間設置有永磁體，永磁體具有第一磁感線，當外圈線圈通電時外圈定子具有第二磁感線，當雙凸極轉子與外圈定子配合形成磁回路時，第一磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路和第二磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路方向相同。

通過上述方案：將高性能稀土永磁材料即永磁體應用于開關磁阻電機之中，使得電機的磁場由勵磁繞組和永磁體混合勵磁產(chǎn)生，本發(fā)明中電機的電磁轉矩一部分來自磁阻轉矩，另一部分來自永磁體的永磁轉矩；在不增大電機體積的前提下，產(chǎn)生更大的轉矩，也就是增大了電機的轉矩密度；在不增大電機體積的前提下，輸出更多的功率，也就是增大了電機的功率密度；由于第二磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路和第一磁感線與雙凸極轉子之間形成的磁回路方向相同，進而加入永磁體后，能夠提高磁回路密度，電機的電磁轉矩由磁阻轉矩和永磁轉矩組成，提高了電磁轉矩，由轉矩脈沖表達式T_R＝ΔT/T_avg，永磁體不影響電磁轉矩的峰峰值ΔT，同時平均轉矩T_avg由于加入了永磁體而增大，即轉矩脈沖T_R在加入了永磁體后降低了。

進一步優(yōu)化為：所述外圈定子由六塊外模塊化定子組成，每一外模塊化定子均包括外模塊化定子軛，在外模塊化定子軛的兩端均設置有朝向內(nèi)圈定子的外模塊化勵磁極，在外模塊化定子軛的中部設置有朝向內(nèi)圈定子的外模塊化輔助極。

進一步優(yōu)化為：在所述外模塊化輔助極上繞設有一連續(xù)的所述外勵磁繞組。