CN202997719U

CN202997719U - 一种开关磁阻电机、驱动装置及电子设备

Info

Publication number: CN202997719U
Application number: CN 201220624996
Authority: CN
Inventors: 陈保平; 许行臻
Original assignee: Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-11-22

Abstract

本实用新型适用于机电技术领域，提供了一种开关磁阻电机、驱动装置及电子设备，所述一种开关磁阻电机包括定子、转子和控制器，所述定子和转子均具有多个齿部，所述定子的齿部开设有至少一个第一辅槽，所述转子的齿部开设有至少一个第二辅槽。本实用新型于定子的齿部开设第一辅槽，转子的齿部开设第二辅槽，如此增加了准凸极数量，使电机在运行中变形定子接近于圆周，缩小单边变形量，减小由此造成的转矩脉动、空气脉振及声功率。

Description

一种开关磁阻电机、驱动装置及电子设备

技术领域

本实用新型属于机电技术领域，尤其涉及一种开关磁阻电机、驱动装置及电子设备。

背景技术

随着电磁技术与电力电子技术的发展，电机，尤其是微型特种电机，无论是从效率还是调速性能等等均有较大提高。这中间最具代表性的当数直流无刷电机，一方面解决了有刷电机换向时的不可靠性及安全隐患；另一方面，控制灵活，具有良好的调速性能及效率。

然而，直流无刷电机的良好表现在很大程度上依赖于转子磁钢的综合性能，比如：磁能积、剩磁、内禀矫顽力、充磁难度、去磁难度等等。这些参数的优劣则直接决定了电机的能量转换效率及其负载特性，自然也决定了高效电机的成本居高难下。

而开关磁阻电机则彻底改变了这一现状，从转子运动原理来看，磁阻电机的转子转动是由定子励磁磁场在凸极转子中耦合，基于“磁阻最小”原理而产生的磁拉力在转子切线方向的分量所引起。因而，磁阻电机既不需要感应电机上的鼠笼转子去产生感生电势；也不需要直流无刷电机上的永磁转子与定子励磁磁场相互耦合。这就决定了磁阻电机具有结构简单、坚固、加工方便、成本低廉的特点。但是，磁阻电机的凸极结构及其开关控制特性，也使其转矩脉动、振动、噪音成为一个制约其发展的难题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种开关磁阻电机，旨在解决现有开关磁阻电机转矩脉动大的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种开关磁阻电机，包括定子、转子和控制器，所述定子和转子均具有多个齿部，所述定子的齿部开设有至少一个第一辅槽，所述转子的齿部开设有至少一个第二辅槽。

本实用新型实施例的另一目的在于提供一种驱动装置，所述驱动装置采用上述开关磁阻电机。

本实用新型实施例的另一目的在于提供一种电子设备，所述电子设备采用上述驱动装置。

本实用新型实施例于定子的齿部开设第一辅槽，转子的齿部开设第二辅槽，如此增加了准凸极数量，使电机在运行中变形定子接近于圆周，缩小单边变形量，减小由此造成的转矩脉动、空气脉振及声功率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机的局部放大图；

图3是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机的三相绕组分布图；

图4是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机的三相绕组等效电路图；

图5是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机A相通电时的磁场分布及转子相对位置图；

图6是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机B相通电时的磁场分布及转子相对位置图；

图7是本实用新型实施例提供的开关磁阻电机C相通电时的磁场分布及转子相对位置图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细描述。

如图1、2所示，本实用新型实施例提供的开关磁阻电机包括定子1、转子2和控制器（未示出），所述定子1和转子2均具有多个齿部。其中，所述定子的齿部101开设有至少一个第一辅槽102，所述转子的齿部201开设有至少一个第二辅槽202。如此增加了准凸极数量，使电机在运行中变形定子接近于圆周，缩小单边变形量，减小由此造成的转矩脉动、空气脉振及声功率。

本实用新型实施例中所述定子的齿部101开设有两个第一辅槽102，所述转子的齿部201开设有两个第二辅槽202。作为优选，所述第一辅槽102和第二辅槽202均为矩形凹槽、半圆形凹槽、三角形凹槽或梯形凹槽。这样所述定子1和转子2结构简单，均可由牌号较高、铁损较低的冷轧硅钢片冲压落料后叠压而成，成本低。

上述定子1和转子2的齿部均为凸极齿，此处增设第一辅槽102和第二辅槽202相当于增加凸极数量，为准凸极。此处所述定子1具有12个沿其内圆周均匀分布的齿部101，所述转子2具有8个沿其外圆周均匀分布的齿部201。这样定子凸极将由12个变成36个准凸极，即本电机采用12/8双凸极结构。同样地，转子凸极由8个变成24个准凸极。

本实用新型实施例中所述定子的齿部设有A相绕组，B相绕组和C相绕组如图3、4所示。具体地，所述A相绕组包括励磁线圈A1、励磁线圈A2、励磁线圈A3及励磁线圈A4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°；所述B相绕组包括励磁线圈B1、励磁线圈B2、励磁线圈B3及励磁线圈B4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°；所述C相绕组包括励磁线圈C1、励磁线圈C2、励磁线圈C3及励磁线圈C4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°，各励磁线圈为集中式励磁线圈。所述定子的励磁磁场为N、S交替变化磁场，即沿定子圆周磁场N、S交替变化。

通常，所述励磁线圈A1、励磁线圈A3、励磁线圈A2及励磁线圈A4依序串联，其中所述励磁线圈A1接入控制器的正极，所述励磁线圈A4接入控制器的负极。所述励磁线圈B1、励磁线圈B3、励磁线圈B2及励磁线圈B4依序串联，其中所述励磁线圈B1接入控制器的正极，所述励磁线圈B4接入控制器的负极。所述励磁线圈C1、励磁线圈C3、励磁线圈C2及励磁线圈C4依序串联，其中所述励磁线圈C1接入控制器的正极，所述励磁线圈C4接入控制器的负极。

如图5所示，电机A相绕组通以一定大小直流电，励磁线圈A1、A2、A3、A4将产生感应磁场，其磁场方向由电流方向及线圈绕制方向决定，整体符合右手螺旋定则。具体到本实用新型的通电方式及线圈绕制情况看，励磁线圈A1、A2、A3、A4在定子齿部指向转子方向上的磁场极性分别为SSNN。其中，励磁线圈A1与A3相距较近，且磁场极性相异，形成磁阻最小的磁链通路；励磁线圈A2与A4同样如此。这样单相通电时，在定、转子内部将形成两条闭合的磁链回路，而且此时都处于磁阻最小状态，转子的任何转动都将受到磁拉力的约束。

如图6所示，将通电绕组由A相切换为B相，则定子励磁磁场将瞬间发生显著变化，B相绕组产生的励磁磁场在定子中交链形成新的磁场通路，而此时转子的位置并非在磁阻最小的位置，转子受磁拉力的切向分量的影响将发生定向转动，直至达到磁阻最小位置。此过程转子将沿顺时针转动15°。

如图7所示，将通电绕组由B相切换为C相，则定子励磁磁场将瞬间发生显著变化，C相绕组产生的励磁磁场在定子中交链形成新的磁场通路，而此时转子的位置并非在磁阻最小的位置，转子受磁拉力的切向分量的影响将发生定向转动，直至达到磁阻最小位置。此过程转子将沿顺时针转动15°。

依此类推，利用专门的控制器对三相绕组进行周期切换即可实现电机的正常运行和正反转切换。

综上，定子在各绕组周期通断的过程中受到脉振磁场的影响，定子硅钢片将由于“磁致伸缩”效应导致其在径向受到周期变化的形变。由有限元法分析可知，定子形变使其由圆形变为多边形，多边形的边数与定子凸极的数量成正比。本实用新型实施例通过增加辅槽的方法，增加准凸极数，使电机在运行中变形定子接近于圆周，缩小单边变形量，减少由此造成的空气脉振及声功率，进而改善电机运行的平稳性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种开关磁阻电机，包括定子、转子和控制器，所述定子和转子均具有多个齿部，其特征在于，所述定子的齿部开设有至少一个第一辅槽，所述转子的齿部开设有至少一个第二辅槽。

2.如权利要求1所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述定子的齿部开设有两个第一辅槽，所述转子的齿部开设有两个第二辅槽。

3.如权利要求1或2所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述第一辅槽和第二辅槽均为矩形凹槽、半圆形凹槽、三角形凹槽或梯形凹槽。

4.如权利要求3所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述定子和转子的齿部均为凸极齿；所述第一辅槽和第二辅槽相当于增加凸极数量，为准凸极。

5.如权利要求4所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述定子的齿部设有A相绕组，B相绕组和C相绕组；其中所述A相绕组包括励磁线圈A1、励磁线圈A2、励磁线圈A3及励磁线圈A4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°；所述B相绕组包括励磁线圈B1、励磁线圈B2、励磁线圈B3及励磁线圈B4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°；所述C相绕组包括励磁线圈C1、励磁线圈C2、励磁线圈C3及励磁线圈C4，相邻励磁线圈的空间角度相差90°；所述定子的励磁磁场为N、S交替变化磁场。

6.如权利要求5所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述励磁线圈A1、励磁线圈A3、励磁线圈A2及励磁线圈A4依序串联，其中所述励磁线圈A1接入控制器的正极，所述励磁线圈A4接入控制器的负极。

7.如权利要求6所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述励磁线圈B1、励磁线圈B3、励磁线圈B2及励磁线圈B4依序串联，其中所述励磁线圈B1接入控制器的正极，所述励磁线圈B4接入控制器的负极。

8.如权利要求7所述的开关磁阻电机，其特征在于，所述励磁线圈C1、励磁线圈C3、励磁线圈C2及励磁线圈C4依序串联，其中所述励磁线圈C1接入控制器的正极，所述励磁线圈C4接入控制器的负极。

9.一种驱动装置，其特征在于，所述驱动装置采用如权利要求1~8中任一项所述的开关磁阻电机。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备采用如权利要求9所述的驱动装置。