CN209267301U - 三相永磁开关磁阻电机 - Google Patents
三相永磁开关磁阻电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209267301U CN209267301U CN201920246704.5U CN201920246704U CN209267301U CN 209267301 U CN209267301 U CN 209267301U CN 201920246704 U CN201920246704 U CN 201920246704U CN 209267301 U CN209267301 U CN 209267301U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- rotor
- stator
- magnetic pole
- beat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 92
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
本申请提供了一种三相永磁开关磁阻电机，该三相永磁开关磁阻电机包括：定子和转子；定子位于转子内部；定子有6*k个定子磁极，转子有8*k个转子磁极，k为正整数；定子包括定子铁芯，定子铁芯上的定子磁极，定子轭，定子轴，定子磁极绕组，定子轴承；转子包括转子铁芯，转子铁芯上的转子磁极，转子轭，永磁体，安装紧固转子铁芯的转子钢圈，转子前端盖，转子后端盖。本申请提供的三相永磁开关磁阻电机定子位于转子内部，且定子有6*k个定子磁极，转子有8*k个转子磁极，k为正整数，相比于现有的外定子、内转子结构，增大了转子半径，提高了电磁转矩，充分发挥了三相电磁机构同时做功的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁开关磁阻电机技术领域，尤其涉及一种三相永磁开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机基于磁路磁阻最小原理产生电磁转矩，实现将电能转换为机械能，由于普通开关磁阻电机属于由单边励磁磁场的磁阻效应产生电磁转矩，故效率和功率密度远不及永磁开关磁阻电机，高磁能积的永磁体在开关磁阻电机的应用，有效地提高了效率和功率密度，改善了电机性能。
常规情况下，开关磁阻电机是外定子、内转子结构，转子半径小，直接影响转矩提升，并且在转子磁极数小于定子磁极数的情况下，不利于低速大转矩输出。
采用单相绕组轮流供电励磁或者两相供电励磁，这两种供电方式都没有充分发挥三相电磁机构同时做功的作用。
发明内容
为解决上述问题，本申请实施例提出了一种三相永磁开关磁阻电机。
一种三相永磁开关磁阻电机，所述三相永磁开关磁阻电机包括：定子和转子；
所述定子位于所述转子内部；
所述定子包括定子铁芯，定子铁芯上的定子磁极，定子轭，定子轴，定子磁极绕组，定子轴承；
所述转子包括转子铁芯，转子铁芯上的转子磁极，转子轭，永磁体，安装紧固转子铁芯的转子钢圈，转子前端盖，转子后端盖；
所述定子磁极为6*k个；
所述转子磁极为8*k个；
所述k为正整数。
可选地，所述定子铁芯和所述转子铁芯均由硅钢片叠压而成；
所述硅钢片的厚度为0.5毫米。
可选地，所述永磁体厚度方向充磁，按相邻永磁体极性相同的方式嵌入转子轭中；
磁化后的转子磁极呈现N.S.N.S交替对称分布；
所述永磁体为稀土永磁体。
可选地，所述转子还包括：转子铁芯前压板、转子铁芯后压板；
所述转子铁芯前压板、所述转子铁芯后压板和所述转子钢圈为非导磁的金属；
所述转子铁芯和所述永磁体叠装后，由所述转子铁芯前压板、所述转子铁芯后压板通过铆钉紧固成一体转子铁芯；
所述一体转子铁芯嵌入所述转子钢圈内。
可选地，所述定子磁极上绕制定子磁极绕组，其中，各定子磁极绕组同线径、同匝数、同绕制方向；
所属同一相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成相绕组，最终形成三相绕组。
可选地，三相绕组星形连接；
三相绕组采用IGBT或者MOSFET三相H桥作为功率电路；
三相绕组同时供电。
可选地，三相H桥的输出端U，V，W分别与三相绕组的A，B，C相连接；
三相H桥包括T1功率管，T2功率管，T3功率管，T4功率管，T5功率管，T6功率管；
T1，T4与A相连接；
T3，T6与B相连接；
T2，T5与C相连接；
A相包括定子磁极A1和A2；
B相包括定子磁极B1和B2；
C相包括定子磁极C1和C2；
转子磁极包括N1，S1，N2，S2，N3，S3，N4，S4；
三相绕组同时供电前A1与N1对齐；
三相绕组同时供电时，若转子顺时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第二节拍中B1与S1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中C1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第四节拍中A1与S4对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断；
第五节拍中B1与N1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中C1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断；
三相绕组同时供电时，若转子逆时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第二节拍中C1与S2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中B1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第四节拍中A1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断；
第五节拍中C1与N3对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中B1与S2对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断。
可选地，所述转子包括转子槽口；
所述转子磁极的极弧角与所述转子槽口弧角相等；
所述定子磁极的极弧角为所述转子磁极的极弧角的n倍；所述n∈[1.01,1.2]。
可选地，所述n＝1.1或者n＝1.2。
可选地，所述定子还包括：定子铁芯前压板、定子铁芯后压板；
定子铁芯叠装后，由定子铁芯前后压板、定子铁芯后压板紧固在定子轴上；
定子轴上开有过孔和轴心通孔，用于引出三相绕组引出线和位置检测信号线。
有益效果如下：
本申请提供的三相永磁开关磁阻电机定子位于转子内部，且定子有6*k个定子磁极，转子有8*k个转子磁极，k为正整数，相比于现有的外定子、内转子结构，增大了转子半径，提高了电磁转矩，充分发挥了三相电磁机构同时做功的作用。
附图说明
下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：
图1示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机的轴向剖面示意图；
图2示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机的径向剖面示意图；
图3示出了本申请一实施例提供的一种转子铁芯前后压板的结构示意图；
图4示出了本申请一实施例提供的一种转子钢圈的结构示意图；
图5示出了本申请一实施例提供的一种定子铁芯前后压板的结构示意图；
图6示出了本申请一实施例提供的一种定转子磁极的极弧角的结构示意图；
图7示出了本申请一实施例提供的一种三相绕组的展开结构示意图；
图8示出了本申请一实施例提供的一种定子磁极绕组的结构示意图；
图9示出了本申请一实施例提供的一种三相绕组的连接示意图；
图10示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机的功率电路图；
图11示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机A1N1对齐时定转子磁极状态示意图；
图12示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机B1S1对齐时定转子磁极状态示意图；
图13示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机C1N2对齐时定转子磁极状态示意图；
图14示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机A1S4对齐时定转子磁极状态示意图；
图15示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机B1N1对齐时定转子磁极状态示意图；
图16示出了本申请一实施例提供的一种三相永磁开关磁阻电机C1S1对齐时定转子磁极状态示意图。
附图标号说明：
02-转子钢圈，03-转子轭，04-永磁体，05-转子磁极，06-定子磁极，07-定子磁极绕组，08-定子轭，09-定子轴，11-A相双极性位置传感器，12-B相双极性位置传感器，13-C相双极性位置传感器，14-转子前端盖，15-转子后端盖，16-轴承，17-相绕组引出线，18-定子铁芯前压板，19-定子铁芯后压板，20-转子铁芯前压板，21-转子铁芯后压板，23-端盖固定螺孔。
具体实施方式
常规情况下，开关磁阻电机是外定子、内转子结构，转子半径小，直接影响转矩提升，并且在转子磁极数小于定子磁极数的情况下，不利于低速大转矩输出，不能充分发挥三相电磁机构同时做功的作用。
鉴于此，本申请提供了一种三相永磁开关磁阻电机，该电机的定子位于转子内部，且定子有6*k个定子磁极，转子有8*k个转子磁极，k为正整数，相比于现有的外定子、内转子结构，增大了转子半径，提高了电磁转矩，充分发挥了三相电磁机构同时做功的作用。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机，该三相永磁开关磁阻电机为6/8外转子三相永磁开关磁阻电机。
参见图1，该三相永磁开关磁阻电机包括：定子和转子。
1.定子
定子位于转子内部。
定子包括定子铁芯，定子铁芯上的定子磁，定子轭，定子轴，定子磁极绕组，定子轴承。
定子磁极为6*k个，k为正整数。
定子铁芯由硅钢片叠压而成，其中，硅钢片的厚度为0.5毫米。
定子磁极上绕制定子磁极绕组，其中，各定子磁极绕组同线径、同匝数、同绕制方向。
所属同一相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成相绕组，三相永磁开关磁阻电机有三相，A相，B相和C相，所属A相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成A相绕组AX，所属B相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成B相绕组BY，所属C相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成C相绕组CZ，因此最终形成三相绕组(AX，BY，CZ)。
其中，A，B，C分别为相标识。AX是A相绕组，对应的正电流从A端流入，X端流出。BY是B相绕组，对应的正电流从B端流入，Y端流出。CZ是C相绕组，对应的正电流从C端流入，Z端流出。
三相绕组星形连接。
三相绕组采用IGBT或者MOSFET三相H桥作为功率电路。三相绕组同时供电。
三相H桥的输出端U，V，W分别与三相绕组的A，B，C相连接。其中，U，V，W分别为输出端标识。
三相H桥包括T1功率管，T2功率管，T3功率管，T4功率管，T5功率管，T6功率管。
T1，T4与A相连接。
T3，T6与B相连接。
T2，T5与C相连接。
A相包括定子磁极A1和A2；
B相包括定子磁极B1和B2；
C相包括定子磁极C1和C2；
转子磁极包括N1，S1，N2，S2，N3，S3，N4，S4。
如图7至图9所示，三相绕组(AX，BY，CZ)连接成星形电路，采用三相IGBT(或MOSFET)H桥作为本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的功率电路(如图10所示)。
根据定转子磁极对齐，开始电流换相的原则，按照表1所示的电流换相表的电流换相规律，控制功率电路中的T1至T6功率管的导通或关断，三相绕组同时供电励磁，且在定子磁极上产生N.N.S.N.N.S或是S.S.N.S.S.N磁极性分布，这种定子磁极极性分布相对转子磁极共同产生同旋转方向排斥电磁力和吸引电磁力，其合成转矩大、效率高、功率密度大，使得三相永磁开关磁阻电机所有电磁机构得到充分利用。
三相永磁开关磁阻电机在任一工作节拍内，所有定转子磁极间产生同旋转方向的电磁力矩，达到高效、高功率密度地将电能转换为机械能。
即：
三相绕组同时供电前A1与N1对齐。
三相绕组同时供电时，若转子顺时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第二节拍中B1与S1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中C1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第四节拍中A1与S4对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断；
第五节拍中B1与N1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中C1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断。
三相绕组同时供电时，若转子逆时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第二节拍中C1与S2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中B1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第四节拍中A1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断；
第五节拍中C1与N3对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中B1与S2对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断。
表1
其中，AX是A相绕组，从A端流入，X端流出的电流为正电流(+IA),反之为负电流(-IA)，同理，BY是B相绕组，从B端流入，Y端流出的电流为正电流(+IB)，反之为负电流(-IB)，CZ是C相绕组，从C端流入，Z端流出的电流为+电流(+IC)，反之为负电流(-IC)，A，B，C三个位置传感器所在位置分布在定子A1极、B1极、C1极的中心线上。
另外，定子还包括：定子铁芯前压板、定子铁芯后压板。
定子铁芯叠装后，由定子铁芯前后压板、定子铁芯后压板紧固在定子轴上。
定子轴上开有过孔和轴心通孔，用于引出三相绕组引出线和位置检测信号线。
例如，参见图6，定子铁芯叠装好后，用定子铁芯前后压板、定子铁芯后压板紧固在定子轴上，定子轴上开有过孔和轴心通孔，用于引出三相绕组引出线和位置检测信号线。各定子磁极绕组以同线径、同匝数、同绕制方向绕制，各定子磁极绕组的同名端用“*”表示，并分别标注首端符号a，b，c，末端分别用x，y，z表示，所属同一相的定子磁极绕组顺极性串联(或并联)构成相绕组(即首末首末串联或首端与首端并联，末端与末端并联)。
2.转子
转子位于定子外部。
转子有8*k个转子磁极，k为正整数。
转子包括转子铁芯，转子铁芯上的转子磁极，转子轭，永磁体，安装紧固转子铁芯的转子钢圈，转子前端盖，转子后端盖。
转子铁芯由硅钢片叠压而成，其中，硅钢片的厚度为0.5毫米。
永磁体厚度方向充磁，按相邻永磁体极性相同的方式嵌入转子轭中。
磁化后的转子磁极呈现N.S.N.S交替对称分布在转子铁芯的内圆周上。
永磁体为高磁通密度，高磁能积的稀土永磁体。
另外，转子还包括：转子铁芯前压板、转子铁芯后压板。
转子铁芯前压板、转子铁芯后压板和转子钢圈为非导磁的金属。
例如，参见图6，转子铁芯前压板、转子铁芯后压板和转子钢圈为非导磁的不锈钢。
转子铁芯和永磁体叠装后，由转子铁芯前压板、转子铁芯后压板通过铆钉紧固成一体转子铁芯。一体转子铁芯嵌入转子钢圈内。
例如，参见图3和图4，转子铁芯和永磁体叠装好后，用转子铁芯前压板、转子铁芯后压板通过铆钉紧固成一体转子铁芯，然后将一体转子铁芯嵌入到转子钢圈内，转子前端盖和转子后端盖紧固在转子钢圈的左右侧面上。
此外，转子包括转子槽口。
转子磁极的极弧角φ1与转子槽口弧角φ2相等，即φ1＝φ2(机械角)。
定子磁极的极弧角φ0为转子磁极的极弧角φ1的n倍，即φ0＝n*φ1(机械角)。
其中，n∈[1.01,1.2]。
例如，n＝1.1，即φ0＝1.1φ1。
再例如，n＝1.2，即φ0＝1.2φ1。
在具体实现时，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机可如图1至图10所示，该三相永磁开关磁阻电机包括定子和转子。
现有技术的外定子、内转子结构，本实施提供的三相永磁开关磁阻电机的定子位于转子内部，即内定子，外转子结构。
如图1至图10所示，本实施提供的三相永磁开关磁阻电机为内定子6极、外转子8极三相永磁开关磁阻电机，其结构包括定子磁极06，定子轭08，定子轴09，定子轴承16和定子磁极绕组07；外转子铁芯上的转子磁极05，转子轭03，永磁体04，安装紧固转子铁芯的转子钢圈02，转子前端盖14，转子后端盖15，定转子铁芯用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，永磁体04厚度方向充磁，按相邻永磁体极性相同的方法嵌入各转子轭03中，磁化后的转子磁极呈N.S.N.S交替对称分布，定子磁极绕组07以同线径、同匝数、同绕制方向绕制各定子磁极绕组07。所属同一相的定子磁极绕组07顺极性串联(或并联)组成相绕组(AX，BY，CZ)，三相绕组星形连接，用三相IGBT(或MOSFET)H桥作为功率电路，根据定转子磁极对齐开始电流换相的原则，按照表1中的电流换相规律，控制三相H桥中T1至T6(参照图10所示的电路)功率管通断状态，实现三相绕组同时供电励磁，励磁后的定子磁极呈现N.N.S.N.N.S极性或S.S.N.S.S.N极性，按表1中的第一节拍至第六节拍交替且周期性变化，分布在定子磁极上。这种定子磁极极性分布，保证了所有(包括对齐的定转子磁极)定转子磁极间共同产生同旋转方向的排斥电磁力和吸引电磁力，其合成电磁转矩大、效率高、功率密度大。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机机理和工作过程如下：
参见图11至图16的不同节拍下三相永磁开关磁阻电机状态图，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机能量转换过程如下：
设本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的初始状态如图11所示，未供电前，A相的定子磁极A1与转子磁极N1已对齐，期望转子顺时针方向旋转(+n)，进入第一节拍：
第一节拍：在图11的基础上A1N1已对齐，根据表1所示的换相表，结合图10所示的功率电路图，触发T4，T5，T6三管导通(其他三管关断)，A相绕组流过负电流(-IA)，B相绕组流过负电流(-IB)，C相绕组流过正电流(+IC)，各相绕组中的电流方向已在图11中标出(-电流流进，⊙-电流流出)，根据右手螺旋定则和电磁力定律可知：
1)B相定子磁极B1和B2为N极性，且B1和B2分别对转子磁极S1和S3产生顺时针方向的吸引电磁力，同时，B1和B2分别对转子的N2和N4产生顺时针方向的排斥电磁力。
2)C相定子磁极C1和C2为S极性，且分别对转子磁极N2和N4产生顺时针方向的吸引电磁力，同时，C1和C2分别对转子的S2和S4产生顺时针方向的排斥电磁力。
3)A相定子磁极A1和A2为N极性，且分别与转子磁极N1和N3同磁极性地对齐，在受力不平衡的转子旋转体中，A1和A2同样能分别对转子磁极N1和N3产生顺时针方向的排斥电磁力，所有定转子磁极间产生顺时针方向的电磁力，形成电磁转矩，外转子顺时针方向旋转，直到转子磁极S1与定子磁极B1对齐为止，如图12所示。当B1S1对齐后，B相位置传感器发出换相信息，首先关断T4，T5，T6三个功率管，进入第二节拍。
第二节拍：在图12所示的定转子磁极位置的基础上，B1S1对齐，根据换相表1，触发T3，T4，T5三管导通(其他三管关断)，A相绕组流过负电流(-IA)，B相绕组流过正电流(+IB)，C相绕组流过正电流(+IC)，各相绕组中的电流方向已在图12中标出，根据右手螺旋定则和电磁力定律可知：
1)A相定子磁极A1和A2为N极性，且A1和A2分别对转子磁极N1和N3产生顺时针方向的排斥电磁力，同时，A1和A2分别对转子磁极S4和S2产生顺时针方向的吸引电磁力。
2)C相定子磁极C1和C2为S极性，且C1和C2分别对转子磁极N2和N4产生顺时针方向的吸引电磁力，同时，C1和C2分别对转子磁极S2和S4产生顺时针方向的排斥电磁力。
3)B相定子磁极B1和B2为S极性，且B1和B2分别与转子磁极S1和S3同磁极性地对齐，在受力不平衡的转子旋转体中，B1和B2同样能分别对转子磁极S1和S3产生顺时针方向的排斥电磁力，所有定转子磁极间产生顺时针方向的电磁力，形成电磁转矩，外转子连续顺时针方向旋转，直到转子磁极N2与定子磁极C1对齐为止，如图13所示。当C1N2对齐后，C相位置传感器发出换相信息，首先关断T3，T4，T5三个功率管，进入第三节拍。
第三节拍：在图13所示的定转子磁极位置的基础上，C1N2对齐，根据换相表1，触发T2，T3，T4三管导通(其他三管关断)，A相绕组流过负电流(-IA)，B相绕组流过正电流(+IB)，C相绕组流过负电流(-IC)，各相绕组中的电流方向已在图13中标出，根据右手螺旋定则和电磁力定律可知：
1)A相定子磁极A1和A2为N极性，且A1和A2分别对转子磁极S4和S2产生顺时针方向的吸引电磁力，同时，A1和A2分别对转子磁极N1和N3产生顺时针方向的排斥电磁力。
2)B相定子磁极B1和B2为S极性，且B1和B2分别对转子磁极N1和N3产生顺时针方向的吸引电磁力，同时，B1和B2分别对转子磁极S1和S3产生顺时针方向的排斥电磁力。
3)C相定子磁极C1和C2为N极性，且C1和C2分别与转子磁极N2和N4同磁极性地对齐，在受力不平衡的转子旋转体中，C1和C2同样能分别对转子磁极N2和N4产生顺时针方向的排斥电磁力，所有定转子磁极间产生顺时针方向的电磁力，形成电磁转矩，外转子连续顺时针方向旋转，直到转子磁极S4与定子磁极A1极对齐为止，如图14所示。当A1S4对齐后，A相位置传感器发出换相信息，首先关断T2，T3，T4三个功率管，进入第四节拍。
由于第四节拍、第五节拍和第六节拍的分析方法与上述方法相同，不同的是，对齐相转子磁极序号发生了变化，这不影响三相永磁开关磁阻电机运行机理分析。同时，表1所示的电流换相表中已给出每一节拍的换相条件、功率管的状态、各相电流的方向，故后续不再赘述。图14是第四节拍定转子磁极状态图，图15是第五节拍定转子磁极状态图，图16是第六节拍定转子磁极状态图。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机经过第一至第六节拍供电运行后，后续电流换相节拍是第一节拍至第六节拍顺序循环重复的换相过程，唯一不同的是定子磁极对齐的转子磁极序号发生了变化，其转子磁极的磁极性与第一至第六节拍的对应节拍中转子磁极极性相同，换相过程顺序循环，周而复始，高效、高功率密度地将电能转换为机械能。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机具有外转子结构，比同类型、同功率的内转子电机的转子半径大，有利于电磁转矩提高。
另外，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的转子磁极数大于定子磁极数，比同类型、同功率的定子磁极数大于转子磁极数的电机，其输出转矩大(转速低)。
另外，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的外转子磁极的极弧角与转子槽口弧角相等，内定子磁极的极弧角为转子磁极的极弧角的1.1倍，这种结构有益于在定子励磁后，定子磁极的极性呈N.N.S.N.N.S和S.S.N.S.S.N按工作节拍交替变化的磁极性分布，相对于转子磁极性呈N.S.N.S交替恒定分布的转子磁极来说，所有定转子磁极(包括对齐了的定转子磁极在内)产生同旋转方向的排斥电磁力和吸引电磁力，合成转矩大，电机的全部电磁机构得到充分利用。
另外，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的定子磁极绕组的同匝数、同绕制方向绕制，所属同一相的各定子磁极绕组顺极性串联(或并联)组成相绕组，三相绕组星形连接，按照表1所示的电流换相表的电流换相规律，控制三相H桥中T1至T6功率管的通断状态，进行三相同时供电励磁，从而保证了定子磁极呈N.N.S.N.N.S和S.S.N.S.S.N按工作节拍交替变化极性分布，得以实现三相永磁开关磁阻电机全部的定转子磁极间所产生的电磁排斥力和吸引力都为同旋转方向的电磁力，合成转矩最大化。
另外，本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机的全部定转子磁极间产生同旋转方向电磁力，合成电磁转矩大。与同类型同功率的外定子(定子6极)三相开关磁阻电机相比，转矩大，速度低。可用本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机作为基本单元，设计和生产出低速、大转矩外转子三相永磁电机，可适用于6*k/8*k极(K＝1、2、3…正整数)其它多极外转子三相永磁开关磁阻电机。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机是一种6/8极外转子三相永磁开关磁阻电机。内定子磁极6极，外转子8极的6/8极三相电机，它是多转子磁极的基本单元，可由多个基本单元组成更多定转子磁极的电机，以便实现低速大转矩输出特性。转子磁极间轭部中心处嵌入厚度方向充磁的高磁能积永磁体，被磁化后的转子磁极极性呈N.S.N.S交叉均匀分布，定子磁极均等地分配给A.B.C三相磁极，所有定子磁极上按绕制方向相同、匝数相等的方法绕制各磁极绕组。同一相的磁极绕组顺极性串联(或并联)构成相绕组(AX，BY，CZ)，三相绕组连接成星形，根据定转子磁极对齐的换相原则，按照电流换相表的电流换相规律，三相绕组同时供电励磁后，定子磁极呈现N.N.S.N.N.S(或者S.S.N.S.S.N)磁极性分布，电机运行中，在任一工作节拍内，所有定转子磁极间产生同方向的拖动电磁力矩，使得三相永磁开关磁阻电机的全部电磁机构得以充分利用，高效、高功率密度地将电能转换为机械能。
本实施例提供的三相永磁开关磁阻电机定子位于转子内部，且定子有6*k个定子磁极，转子有8*k个转子磁极，k为正整数，相比于现有的外定子、内转子结构，增大了转子半径，提高了电磁转矩，充分发挥了三相电磁机构同时做功的作用。
需要明确的是，本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知结构的详细描述。但是，本实用新型的结构并不限于所描述和示出的结构，本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神后，作出各种改变、修改和添加。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述三相永磁开关磁阻电机包括：定子和转子；
所述定子位于所述转子内部；
所述定子包括定子铁芯，定子铁芯上的定子磁极，定子轭，定子轴，定子磁极绕组，定子轴承；
所述转子包括转子铁芯，转子铁芯上的转子磁极，转子轭，永磁体，安装紧固转子铁芯的转子钢圈，转子前端盖，转子后端盖；
所述定子磁极为6*k个；
所述转子磁极为8*k个；
所述k为正整数。
2.根据权利要求1所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述定子铁芯和所述转子铁芯均由硅钢片叠压而成；
所述硅钢片的厚度为0.5毫米。
3.根据权利要求1所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述永磁体厚度方向充磁，按相邻永磁体极性相同的方式嵌入转子轭中；
磁化后的转子磁极呈现N.S.N.S交替对称分布；
所述永磁体为稀土永磁体。
4.根据权利要求3所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述转子还包括：转子铁芯前压板、转子铁芯后压板；
所述转子铁芯前压板、所述转子铁芯后压板和所述转子钢圈为非导磁的金属；
所述转子铁芯和所述永磁体叠装后，由所述转子铁芯前压板、所述转子铁芯后压板通过铆钉紧固成一体转子铁芯；
所述一体转子铁芯嵌入所述转子钢圈内。
5.根据权利要求4所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述定子磁极上绕制定子磁极绕组，其中，各定子磁极绕组同线径、同匝数、同绕制方向；
所属同一相的定子磁极绕组顺极性串联或者并联组成相绕组，最终形成三相绕组。
6.根据权利要求5所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，
三相绕组星形连接；
三相绕组采用IGBT或者MOSFET三相H桥作为功率电路；
三相绕组同时供电。
7.根据权利要求6所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，
三相H桥的输出端U，V，W分别与三相绕组的A，B，C相连接，其中，U，V，W分别为输出端标识，A，B，C分别为相标识；
三相H桥包括T1功率管，T2功率管，T3功率管，T4功率管，T5功率管，T6功率管；
T1，T4与A相连接；
T3，T6与B相连接；
T2，T5与C相连接；
A相包括定子磁极A1和A2；
B相包括定子磁极B1和B2；
C相包括定子磁极C1和C2；
转子磁极包括N1，S1，N2，S2，N3，S3，N4，S4；
三相绕组同时供电前A1与N1对齐；
三相绕组同时供电时，若转子顺时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第二节拍中B1与S1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中C1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第四节拍中A1与S4对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断；
第五节拍中B1与N1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中C1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断；
三相绕组同时供电时，若转子逆时针方向旋转，则定子磁极和转子磁极的位置关系按如下6个节拍重复顺序出现，
第一节拍中A1与N1对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T2，T3，T4导通，T1，T5，T6关断；
第二节拍中C1与S2对齐，A相流过负电流，B相流过正电流，C相流过正电流，T3，T4，T5导通，T1，T2，T6关断；
第三节拍中B1与N2对齐，A相流过负电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T4，T5，T6导通，T1，T2，T3关断；
第四节拍中A1与S1对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过正电流，T1，T5，T6导通，T2，T3，T4关断；
第五节拍中C1与N3对齐，A相流过正电流，B相流过负电流，C相流过负电流，T1，T2，T6导通，T3，T4，T5关断；
第六节拍中B1与S2对齐，A相流过正电流，B相流过正电流，C相流过负电流，T1，T2，T3导通，T4，T5，T6关断。
8.根据权利要求7所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述转子包括转子槽口；
所述转子磁极的极弧角与所述转子槽口弧角相等；
所述定子磁极的极弧角为所述转子磁极的极弧角的n倍；所述n∈[1.01,1.2]。
9.根据权利要求8所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述n＝1.1或者n＝1.2。
10.根据权利要求9所述的三相永磁开关磁阻电机，其特征在于，所述定子还包括：定子铁芯前压板、定子铁芯后压板；
定子铁芯叠装后，由定子铁芯前后压板、定子铁芯后压板紧固在定子轴上；
定子轴上开有过孔和轴心通孔，用于引出三相绕组引出线和位置检测信号线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920246704.5U CN209267301U (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 三相永磁开关磁阻电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920246704.5U CN209267301U (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 三相永磁开关磁阻电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209267301U true CN209267301U (zh) | 2019-08-16 |
Family
ID=67585460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920246704.5U Active CN209267301U (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 三相永磁开关磁阻电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209267301U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109787385A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 长沙硕博电子科技股份有限公司 | 三相永磁开关磁阻电机 |
-
2019
- 2019-02-27 CN CN201920246704.5U patent/CN209267301U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109787385A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 长沙硕博电子科技股份有限公司 | 三相永磁开关磁阻电机 |
| CN109787385B (zh) * | 2019-02-27 | 2024-05-28 | 长沙硕博电子科技股份有限公司 | 三相永磁开关磁阻电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN209170080U (zh) | 径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机 | |
| CN105245073B (zh) | 定子永磁型双凸极盘式电机 | |
| CN101699713B (zh) | 转子分段式磁通切换电机及其提高反电势正弦度的方法 | |
| CN201038839Y (zh) | 绕组互补型磁通切换双凸极永磁电机 | |
| CN101820192A (zh) | 混合励磁型永磁磁通切换电机 | |
| WO2020199502A1 (zh) | 一种定子同极型混合永磁记忆电机 | |
| CN110429778A (zh) | 一种电动车用u型双定子结构开关磁阻电机 | |
| CN109713818B (zh) | 径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机 | |
| CN102157993A (zh) | 一种模块化磁通切换永磁电机 | |
| CN101789641A (zh) | 电励磁磁通切换电机 | |
| CN209435082U (zh) | 三相开关磁阻电机 | |
| CN201278474Y (zh) | 一种混合励磁型永磁开关磁链电机 | |
| CN110518766B (zh) | 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机 | |
| CN105896865A (zh) | 一种永磁直流加能电机 | |
| CN209267301U (zh) | 三相永磁开关磁阻电机 | |
| CN209488422U (zh) | 非平衡转子单相永磁开关磁阻电机 | |
| CN106100272B (zh) | 一种少稀土齿轭互补的双凸极磁通可控电机 | |
| CN209375417U (zh) | 转子铁芯轭向磁化三相开关磁阻电机 | |
| CN109787385A (zh) | 三相永磁开关磁阻电机 | |
| CN101527482A (zh) | 串联式混合励磁开关磁链电机 | |
| CN108258820B (zh) | 一种非重叠绕组齿槽型双转子永磁同步电机 | |
| CN109768689A (zh) | 非平衡转子单相永磁开关磁阻电机 | |
| CN209267286U (zh) | 两相永磁开关磁阻电机 | |
| CN112165231B (zh) | 一种互补型轴向气隙磁通永磁开关磁阻电机 | |
| CN205693540U (zh) | 一种永磁直流加能电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Three-phase permanent magnet switched reluctance motor Effective date of registration: 20220803 Granted publication date: 20190816 Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd. science and Technology Branch Pledgor: CHANGSHA SONNEPOWER TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022430000067 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231030 Granted publication date: 20190816 Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd. science and Technology Branch Pledgor: CHANGSHA SONNEPOWER TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022430000067 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |