CN108683312A - 一种开关磁阻电机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机结构，其特征是包括转轴、至少三个由转子和与所述转子对应的定子构成的驱动单元，所述驱动单元中的转子轴向设在所述转轴上，每个驱动单元中的转子和定子上分别设有数量相同且相互对应的转子凸极和定子凸极，各个驱动单元中的转子凸极数和定子凸极数均相同；每个驱动单元的定子凸极上设有按相同方向绕制的定子绕组，所述定子绕组相互串联且由两个接线端子引出；各个驱动单元中定子的位置相同，而转子则依次偏转一个相同的角度α，转子的偏转角度α为360/转子凸极数/转子个数。本发明可改善震动、噪音和转矩脉动、提高馈电效率。

Description

一种开关磁阻电机结构
技术领域
本发明属于开关磁阻电机，具体涉及一种开关磁阻电机结构。
背景技术
开关磁阻电机具有结构简单，成本低，可靠性高，启动电流小，启动转矩大，平凡正反启动和重负载启动效率高和变换速度快，该结构可以随多电机来增加扭矩，控制简单可靠等优点。现有的开关磁阻电机由于结构设计不合理，电机在工作时存在噪音、转矩脉动大和震动等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可改善震动、噪音和转矩脉动、提高馈电效率的开关磁阻电机结构。
为实现本发明目的采用的技术方案如下：
本发明提供的开关磁阻电机结构，包括转轴、至少三个由转子和与所述转子对应的定子构成的驱动单元，一般采用3—6个驱动单元，所述驱动单元中的转子轴向设在所述转轴上，每个驱动单元中的转子和定子上分别设有数量相同且相互对应的转子凸极和定子凸极，各个驱动单元中的转子凸极数和定子凸极数均相同；每个驱动单元的定子凸极上设有按相同方向绕制的定子绕组，所述定子绕组相互串联且由两个接线端子引出；各个驱动单元中定子的位置相同，而转子则依次偏转一个相同的角度α，转子的偏转角度α为360/转子凸极数/转子个数。
有益效果：
本发明可以解决现有开关磁阻电机工作时震动、噪音、转矩脉动大的缺陷，且有足够的时间和空间馈电，节能效率有效显著提升。
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是本发明中各个驱动单元的工作状态示意图。
图4至图6分别是本发明中各个驱动单元的不同工作状态示意图。
具体实施方式
见图1——图3，本发明提供的开关磁阻电机结构，包括转轴1、三个由转子2和与所述转子2对应的定子3构成的驱动单元A、B、C、检测各转子2转动状态的位置传感器和与位置传感器电连接的控制器5，一驱动单元般采用3—6个，所述驱动单元A、B、C中的转子2轴向设在所述转轴1上，每个驱动单元中的转子2和定子3上分别设有8个相互对应的转子凸极201和定子凸极301，各个驱动单元A、B、C中的转子凸极数和定子凸极数均相同；每个驱动单元的定子凸极201上设有按相同方向绕制的定子绕组（未画），所述定子绕组相互串联且由两个接线端子4引出；各个驱动单元A、B、C中定子2的位置相同，而转子3则依次偏转一个角度α，转子的偏转角度α按公式计算，α=360/N/M，式中N为转子凸极数，M为转子个数，即α为15°；所述驱动单元A、B、C中定子绕组的接线端子4均与所述控制器5电连接。
工作原理
见图3（a）、（b）、（c），开关磁阻电机中三个驱动单元A、B、C的3个定子3均处于中线为0°的同一相位，相对该中线，驱动单元A的转子2为0度时，驱动单元B的转子2逆时针偏转角度为15°，驱动单元C的转子2逆时针偏转30°（见图中虚线）。控制器5根据位置传感器检测各转子2的实时位置信号，首先给驱动单元C的定子绕组通电，驱动单元A、B的定子绕组是断电状态，根据磁通总是要沿磁导路径最大的路径闭合的原理，当驱动C单元定子、转子中线不重合，磁导不为最大时，驱动单元C的定子绕组产生的磁引力形成磁阻转矩拉动驱动单元C的转子2逆时针运转15°，驱动单元C的定子和转子的中线重合，磁导通路径最大，如图4（g）所示，此时驱动单元C中转子凸极和定子凸极的中线重合处于45°位置（见图中虚线）；由于驱动单元A和驱动单元B的转子2与驱动单元C的转子2固定在同一转轴1上所以也同步逆时针运转了15°，如图4（e）、（f）所示，驱动单元A的转子2处于15°位置，驱动单元B的转子2处于30°位置（见图中虚线）；控制器5会及时提前对驱动单元C的定子绕组断电，同时给驱动单元B的定子绕组通电，那么驱动单元A、B、C的转子2也会同步再逆时针运转15°，此时驱动单元B的定子和转子的中线重合，凸极磁导路经最大，如图5（h）、（i）、（j）所示，驱动单元 A、B、C的转子角度位置分别为30°、45°、60°（见图中虚线）；然后控制器5对驱动单元B的定子绕组及时提前断电，同时给驱动单元A的定子绕组通电，驱动单元 A、B、C的转子继续同步逆时针运转15°，此时驱动单元A的定子和转子的中线重合，驱动单元A的凸极磁导路经最大，如图6（k）、（l）、（m）所示，驱动单元A、B、C的转子角度位置分别为45°、60°、75°；各定子绕组的通电顺序按：C→B→A→C周而复始循环，转轴1在三个驱动单元A、B、C的转子2交替驱动下实现持续逆时针方向转动。
从上转动原理可以看出，每个驱动单元的转子2每运转45°角度有30°角度是处于停止工作状态，根据能量守恒定律驱动单元绕组断电后磁储能还存在定子中，不会马上消失；此时该开关磁阻电机结构有足够的时间和空间将电机中的磁储能通过电控回馈到电网中，更能提高电机节能效率；每个驱动单元定子中没有多余的绕组作启动绕组，按每个驱动单元通电工作一次使电机转子转动15°角度，每个驱动单元接力做功来实现电机启动；电机驱动单元定子中不产生多余的电磁脉动，定子中也就没有旋转磁场。本发明驱动单元中转子和定子的凸极数量1:1的结构使电机对称拖动,大幅度降低扭矩脉动和震动和噪音。
如果当驱动单元A转子在起始点时改变三个驱动单元A、B、C的定子2的通电顺序，电控按：B→C→A→B的通电顺序通电；周而复始循环，转轴1在三个驱动单元A、B、C的转子2交替驱动下实现持续顺时针方向持续转动；以上所述可实现电机的正反转。
与现有电机优劣对比：
7.5kW、1500r/min几种电机调速***性能比较
经过实际测试，从上表可看出，本发明在节能效率方面可达到90%-95%；噪音低于65dB；重点指标上优于其它电机。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机结构，其特征是包括转轴、至少三个由转子和与所述转子对应的定子构成的驱动单元，所述驱动单元中的转子轴向设在所述转轴上，每个驱动单元中的转子和定子上分别设有数量相同且相互对应的转子凸极和定子凸极，各个驱动单元中的转子凸极数和定子凸极数均相同；每个驱动单元的定子凸极上设有按相同方向绕制的定子绕组，所述定子绕组相互串联且由两个接线端子引出；各个驱动单元中定子的位置相同，而转子则依次偏转一个相同的角度α，转子的偏转角度α为360/转子凸极数/转子个数。
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