CN106160376A - 自平衡开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关磁阻电机。目前的开关磁阻电机存在脉动转矩大，噪音和振动大的缺点。本发明通过多个定子和多个转子的组合，多个转子共用一根转轴共同输出动力所组成。即组合多个子开关磁阻电机，各子开关磁阻电机互相串联，各个子开关磁阻电机的定子或者转子之间按照一定规律布置，利用各子开关磁阻电机自身的脉动转矩互相平衡，达到运行平稳安静的目的。且由于是多个子开关磁阻电机共同出力，自平衡开关磁阻电机具有运行平稳安静、动力更强劲等优点。

Description

自平衡开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及一种新型的开关磁阻电机，属于电机工程学。

背景技术

开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。

其电机部分由于是运用了磁阻最小原理，故称为磁阻电动机，又由于线圈电流通断、磁通状态直接受开关控制，故称为开关磁阻电动机。开关磁阻电机优点如下：①其结构简单，价格便宜，电机的转子没有绕组和磁铁。②电机转子无永磁体，允许较高的温升。由于绕组均在定子上，电机容易冷却。效率高，损耗小。③转矩方向与电流方向无关，只需单方相绕组电流，每相一个功率开关，功率电路简单可靠。④转子上没有电刷结构坚固，适用于高速驱动。⑤转子的转动惯量小，有较高转矩惯量比。⑥调速范围宽，控制灵活，易于实现各种再生制动能力。⑦并具频繁启动(1000次/小时)，正向反向运转的特殊场合使用。⑧且启动电流小，启动转矩大，低速时更为突出。⑨电机的绕组电流方向为单方向，电力控制电路简单，具有较高的经济性和可靠性。⑩可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。

开关磁阻电机的缺点：①其工作原理决定了，如果需要开关磁阻电机运行稳定可靠，必须使电机与控制配合的很好。因其要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。②对于电机本身而言，转矩脉动大是其固有的缺点；在电机远离设计点的时候，转矩脉动大会体现的更加明显。如果单纯使用电流斩波或最优导通角控制方法，对其转矩脉动的改善不是很大，需要加入更加复杂的算法。③另外，运行时噪音和振动较大、非线形性强也是开关磁阻电机需要解决的问题。

双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，SR电动机可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小，有利于减少转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高，现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。由于SR电机运行时，双凸极的定转子磁极间存在脉动的切向和径向磁吸力，脉动的切向磁吸力仍然是脉动的，使转子运行不平稳，产生振动和噪音。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的噪音和振动大的缺陷，提供了一种自行平衡脉动转矩的开关磁阻电机。

为达上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：本发明包括多个定子和多个转子的组合，多个转子共用一根转轴共同输出动力所组成。即一个开关磁阻电机由多个开关磁阻电机阵列组成，各个子开关磁阻电机互相串联，且各子开关磁阻电机的转子或是定子分别错开一定角度，当一个子开关磁阻电机力矩最小时，另外的子开关磁阻电机刚好处于开关磁阻电机最大值，刚好互相配合抵消了各自的转向脉动，转子运行趋向平稳，振动和噪音大大减少。这个跟多缸汽油发动机作用类似，电机动力输出也更加强劲。子开关磁阻电机的个数可以为两个或两个以上，这种开关磁阻电机，比现有开关磁阻电机动力更强，运行更平稳安静。

附图说明

图1是自平衡开关磁阻电机的实施例一的结构示意图；

图2是自平衡开关磁阻电机的实施例一的转子结构示意图；

图3是自平衡开关磁阻电机的实施例二的结构示意图。

图4是自平衡开关磁阻电机的实施例二的定子结构示意图。

图5是自平衡开关磁阻电机的实施例三的结构示意图。

图6是自平衡开关磁阻电机的实施例三的定子结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步解释。

如图1、图2所示，是本发明的一个实施例，定子(1)的凸极上包裹有线圈，转子(2)和转子(3)之间同轴相连且隔开一定距离，转子(2)和转子(3)的凸极之间错开了30°。通过控制定子(1)各对凸极上线圈电流的通断产生磁场，转子(2)和转子(3)分别在磁场的驱动下，按照磁阻最小原理转动起来。工作过程中，转子(2)和转子(3)工作状态刚好相反，转子(2)转矩最大时，转子(3)刚好转矩最小；转子(2)转矩最小时，转子(3)刚好转矩最大；转子(2)和转子(3)转矩刚好平衡，脉动转矩大大减少，运行平稳安静。

如图3、图4所示，是本发明的第二个实施例，定子(1)和定子(4)的凸极上包裹有线圈，转子(2)同轴相连且角度不变，但中间隔开；定子(1)和定子(4)之间错开了30°。工作状态跟第一个实施例类似，只不过是转子凸极的角度不变，定子凸极的角度改变，也是通过转矩平衡来减少脉动转矩，达到运行平稳安静的效果。

如图5、图6所示，是本发明的第三个实施例。定子(1)、定子(4)和定子(5)的凸极上包裹有线圈，转子(2)同轴相连且角度不变，但各转子之间隔开一定距离；定子(1)、定子(4)和定子(5)之间分别错开了20°。通过控制各定子凸极线圈电流的通断，分别给对应的转子施加转动力矩，综合考虑各转子力矩之间的平衡以减少脉动转矩，同样可以达到运行平稳安静的效果。

本发明还可以通过对本开关磁阻电机的实施例一、实施例二和实施例三进行多级组合，即由更多个子开关磁阻电机组合成，使各子转子或子定子数达到四个、五个或更多个，将更进一步的减少脉动转矩，达到更平稳安静的效果。本开关磁阻电机控制电路简单，也因互相平衡了单个开关磁阻电机驱动难于克服的脉动扭矩，运行也更平稳安静。且由于是两个到多个转子和定子的组合共同做工，开关磁阻电机的驱动力矩也会大大增加，电机动力更强劲。

Claims (3)

1.一种自平衡开关磁阻电机，其特征在于：由定子、转子和定子凸极上的线圈组成，有多个子定子和子转子。

2.根据权利要求1所述的自平衡开关磁阻电机，其特征在于：各子定子或者子转子上的凸极按照一定的规律排列，各子转子之间串联连接，且各子转子之间隔开一定距离。

3.根据权利要求1所述的SRD轮毂内驱动技术，其特征在于：各子转子同轴一起转动。