CN203840173U - 洗衣机用双凸极永磁电机 - Google Patents
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Abstract
洗衣机用双凸极永磁电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，所述定子和所述转子均由若干硅钢片叠层构成，所述转子设置有若干沿所述转子横截面圆周均匀分布并向外延伸的内极体，所述定子设置有若干沿所述定子内腔横截面圆周均匀分布并向内延伸的外极体，所述内极体和所述外极体的数量均为偶数且互不相等，所述定子内设置有若干永磁体；所述永磁体数量为偶数，且沿所述定子内腔的横截面圆周的横截面圆周均匀分布；所述永磁体的磁极方向沿所述定子横截面圆周径向分布，且相邻永磁体的磁极方向相反。本实用新型有效提升电机的转矩密度和功率密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及洗衣机用双凸极永磁电机，属于电机制造领域。
背景技术
随着当今经济的飞速发展，如何节约能源成了一个世界性的话题。同时，随着人们消费水平和生活质量的不断提高，人们对洗衣机等的家电的需求也越来越大。而高生活水平带来的各种材料的衣服，需要洗衣机采用不同转速清洗，这就对洗衣机提出了更高的要求，也使得人们对洗衣机驱动电机的要求越来越高。为使衣物既能洗干净又能磨损少，而且还要省电、省水、噪音低，唯有变速电机才能解决。
目前技术水平较高且较新的变速电机是开关磁阻电机，其由电机本体、位置传感器和控制器构成，定子、转子都是凸极结构，且定子上是集中绕组，转子仅由铁心构成，在转子上既无绕组又无永磁体，只是靠直轴、交轴间的磁阻变化产生力矩。因此结构更加简单、坚固，成本也较低廉，而且更能适用于高转速、环境恶劣的场合，但同样由于定转子的双凸极结构而使得开关磁阻电动机的力矩波动比较大、噪音较高。
定子永磁型双凸极无刷电机（stator-PM doubly-salient brushless motor）是开关磁阻电机的一种改进，是伴随着功率电子学、微电子学、控制理论等的发展在90 年代末出现的一种新型交流调速电机系统，其主要结构特点是将永磁体置于定子，转子铁心只是由导磁材料制成，转子上既无永磁体也无电枢绕组，不需要电刷，具备结构简单、鲁棒性好、转矩出力大、功率密度高、适合高速运行、控制灵活等性能优点。但这种电机也存在着转矩密度和功率密度偏小的缺点。公开号CN 103490579的专利公开了一种双凸极永磁电机，能提高其功率密度，但效果仍显不佳。
实用新型内容
本实用新型为解决现有技术问题，提供一种具有更高转矩密度和功率密度的双凸极永磁电机。
本实用新型的技术方案是：洗衣机用双凸极永磁电机，包括定子和设置于所述定子内的转子，所述定子和所述转子均由若干硅钢片叠层构成，所述转子设置有若干沿所述转子横截面圆周均匀分布并向外延伸的内极体，所述定子设置有若干沿所述定子内腔横截面圆周均匀分布并向内延伸的外极体，所述内极体和所述外极体的数量均为偶数且互不相等，所述定子内设置有若干永磁体；所述永磁体数量为偶数，且沿所述定子内腔的横截面圆周的横截面圆周均匀分布；所述永磁体的磁极方向沿所述定子横截面圆周径向分布，且相邻永磁体的磁极方向相反。
作为优选，所述永磁体的跨弧长度不大于所述外极体的跨弧长度。
作为优选，每个所述外极体均设置有线圈绕组。
作为优选，空间相对的两个所述外极体上的线圈绕组相互串联。
作为优选，所述外极体的极弧系数为1/3~2/3。
作为优选，所述外极体的极弧系数为1/2。
作为优选，所述内极体的极弧系数不小于所述外极体的极弧系数。
作为优选，所述转子设置有位置传感器；所述线圈绕组连接有功率计。
作为优选，所述永磁体由硬磁材料制成。一般情况下认为，矫顽力HC<102A／m的材料叫做软磁材料；矫顽力HC<102A／m的材料叫做硬磁材料。
在开关磁阻电机的基础上，在定子或转子内嵌入永磁体，形成双凸极永磁电机，使得原开关磁阻电机的工作原理完全转变，当定子极弧满足一定条件时，磁铁工作点不随转子位置角而改变，绕组永磁磁链仅与该相磁导成正比，永磁转矩远大于磁阻转矩且与电流成正比。因此，在正、负半周分别通人正、负电流时，电机均产生正转矩，使该电机的单位体积出力比开关磁阻电机成倍增加。同时，由于转子(或定子)内嵌入低磁导率的永磁材料，使绕阻电感小，这一方面使电流迅速换向成为可能，另一方面使磁场储能小，电机的能量转换率高。且由于双凸极永磁电机中电枢反应磁链远小于永磁磁链，对合成磁链影响不太，而开关磁阻电机只有电枢反应磁链，它的大小主要由电流决定。故双凸极永磁电机的绕组电流可以远小于开关磁阻电机的绕组电流，因而双凸极永磁电机的发热和噪声远小于开关磁阻电机。
与传统电机不同，双凸极永磁电机不能直接在AC或DC电源下运行，需根据转子位置，控制双凸极永磁电机定子绕组电流的开或关而产生电动转矩。因此，在双凸极永磁电机中增设功率变换器和位置传感器，功率变换器用于调节电流的大小以满足负载转矩的变化和调速的需要，。
定子极弧为定子齿距的1／2左右，这样可以保证定转子重叠角之和恒等于转子极弧而与转子位置角无关，从而使气隙合成磁导为常数，电机无定位力矩。在多相双凸极永磁电机中，任一相定子绕组所交链的磁链仅与该相磁导成正比。转子极弧大于或等于定子极弧，以利于电流换相。
与公开号CN 103490579的专利相比，由于永磁体和线圈绕组通电后产生的磁力线总是沿磁阻最小的路径延伸，因此本实用新型永磁体的排布方向更顺于磁力线的分布，有效提升磁力线的延伸，进一步提升磁场的利用率，提高转矩密度和功率密度。
综上所述，本实用新型具有以下优点：
1、有效提升电机的转矩密度和功率密度；
2、结构简单、坚固，成本低廉。
附图说明
图1为本实用新型实施例一三相12/8极结构示意图；
图2为本实用新型三相全桥拓扑图；
图3为本实用新型磁链与转子位置角的关系。
图中，1、定子，2、外极体，3、转子，4、内极体，5、线圈绕组，6、永磁体。
具体实施方式
下面以实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一：
洗衣机用双凸极永磁电机，包括定子1和设置于定子1内的转子3，定子1和转子3均由若干硅钢片叠层构成，转子3设置有若干沿转子3横截面圆周均匀分布并向外延伸的内极体4，定子1设置有若干沿定子1内腔横截面圆周均匀分布并向内延伸的外极体2，外极体2的极弧系数为1/2，内极体4的极弧系数不小于外极体2的极弧系数。每个外极体2均设置有线圈绕组5，空间相对的两个外极体2上的线圈绕组5相互串联。内极体4和外极体2的数量均为偶数且互不相等，定子1内设置有若干由硬磁材料制成的永磁体6；永磁体6的跨弧长度不大于外极体2的跨弧长度。永磁体6数量为偶数，且沿定子1内腔的横截面圆周的横截面圆周均匀分布；永磁体6的磁极方向沿定子1横截面圆周径向分布，且相邻永磁体6的磁极方向相反。
转子3设置有位置传感器；线圈绕组5连接有功率计。
如图1的三相12/8极双凸极永磁电机为例，即有12个外极体2和8个内极体4，同时设置有4个永磁体6。与12个外极体2相连接有6个功率开关，图2中的T1~T6即为6个功率计，该6个功率计沿圆周上的外极体2依次分布。
电动工作时，控制6个功率计，每120电角度(机械角度15。)换相一次，磁链增加的那一相电流为正，减小的那一相电流为负，磁链最小的那一相电流为零，任何时刻两相同时导通。制动工作时，同样每120。换相一次，磁链加的一相电流为负，减小的一相电流为正，最小的一相为零。
从图3中得出：当转子3位置角为[7．5。．22．5。]，a相通入正电流，b相为零，c相通入负电流；当转子3位置角为[22．5。一37．5。]，a相通入负电流，b相通入正电流，c相为零，电机由a，c相工作转入a，b相，通过控制电流的大小及导通顺序可以控制转矩的大小及方向，这样电机在磁链上升区，下降区均产生正转矩，使电机的单位出力比开关磁阻电机增加。
实施例二：
与实施例一的不同之处在于，外极体2的极弧系数为1/3。
实施例三：
与实施例一的不同之处在于，外极体2的极弧系数为2/3。
Claims (8)
1.洗衣机用双凸极永磁电机，包括定子（1）和设置于所述定子（1）内的转子（3），所述定子（1）和所述转子（3）均由若干硅钢片叠层构成，所述转子（3）设置有若干沿所述转子（3）横截面圆周均匀分布并向外延伸的内极体（4），所述定子（1）设置有若干沿所述定子（1）内腔横截面圆周均匀分布并向内延伸的外极体（2），所述内极体（4）和所述外极体（2）的数量均为偶数且互不相等，其特征在于：所述定子（1）内设置有若干永磁体（6）；所述永磁体（6）数量为偶数，且沿所述定子（1）内腔的横截面圆周的横截面圆周均匀分布；所述永磁体（6）的磁极方向沿所述定子（1）横截面圆周径向分布，且相邻永磁体（6）的磁极方向相反。
2.根据权利要求1所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：所述永磁体（6）的跨弧长度不大于所述外极体（2）的跨弧长度。
3.根据权利要求1所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：每个所述外极体（2）均设置有线圈绕组（5）。
4.根据权利要求3所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：空间相对的两个所述外极体（2）上的线圈绕组（5）相互串联。
5.根据权利要求1所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：所述外极体（2）的极弧系数为1/3~2/3。
6.根据权利要求5所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：所述外极体（2）的极弧系数为1/2。
7.根据权利要求6所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：所述内极体（4）的极弧系数不小于所述外极体（2）的极弧系数。
8.根据权利要求4所述洗衣机用双凸极永磁电机，其特征在于：所述转子（3）设置有位置传感器；所述线圈绕组（5）连接有功率计。
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| CN105281524A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-27 | 易事特集团股份有限公司 | 一种无刷双馈电机 |
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