本實用新型專利技術涉及一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特點是，勵磁凸極對由U形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，U形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由位于中央的極靴寬部和位于極靴寬部兩側極靴窄部組成，相鄰兩個勵磁凸極對的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在縫隙。本實用新型專利技術能增加激勵電流換向導通時勵磁線圈內的電感量，降低換向時的電流沖擊和避免永磁體退磁，同時還能提高電流換向時的扭矩輸出。轉子上永磁體能平滑地經過極靴窄部的交錯重疊區域，從而降低電機轉矩波動。通過電機參數優化設計，可實現用較少地昂貴的永磁材料獲得更高轉矩輸出，以提高永磁材料利用率。
【技術實現步驟摘要】
一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機
本技術涉及一種永磁開關磁阻電動機，尤其為一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機。
技術介紹
眾所周知，永磁開關磁阻電動機是在轉子上采用永磁體來替代傳統電動機轉子上的導磁體材料。由于電機轉子上永磁體與定子上勵磁凸極對之間能形成“最短磁回路”，磁作用力會增強，會使電機的力矩輸出明顯增加，但由于轉子上永磁體是間隔設置的，必須也會帶來諸如電機運轉有波動有噪聲等問題。若在電機定子勵磁凸極對中采用極靴狀凸極，雖然能增加極靴凸極與轉子上永磁體相互之間的磁作用范圍，但由于相鄰極靴凸極之間仍存在較大的間距，難以避免以下問題，其一、當轉子上永磁體的徑向中心線與定子上勵磁極靴對的徑向中心線重合時，該勵磁極靴對勵磁線圈中激勵電流換向，但由于該處于重合位置的轉子永磁體與定子上相鄰的兩個極靴凸極間隙大，使得該永磁體與相鄰勵磁極靴之間的磁阻很大，致使吸合轉矩降低，同時，也帶來轉矩波動。其二、處在重合位置勵磁線圈中激勵電流換向時，因換向鐵芯中磁極性和永磁體極性相同，從而換向繞組中極低的感抗使該繞組電流急劇上升，形成與充磁方向相反的磁勢，這會給穩定永磁體的磁性能帶來極其不利因素和隱患。同時也會帶來一定的轉矩波動，電路控制的可靠性降低。
技術實現思路
本技術的目的是改進電機定子勵磁凸極對的結構設計，提供一種運轉波動小喊聲低的新型永磁開關磁阻電動機。為實現上述目的，本技術的技術方案是，一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器和激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由U形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，U形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在縫隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極表面經過。在上述技術方案中，所述U形異型極靴鐵芯窄部不在同一條直線上分布，即，從徑向看，U形異型極靴鐵芯類似“Z”字形，所述U形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。在上述技術方案中，所述U形異型極靴鐵芯窄部在同一條直線上分布，即，從徑向看，U形異型極靴鐵芯類似“T”字形，所述U形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。在上述技術方案中，相鄰兩個勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯的極靴窄部相互交錯設置，兩個極靴窄部之間間隙的范圍為0.5毫米至5.0毫米。在上述技術方案中，所述轉子上圓弧狀永磁體弧長等于或小于U形異型極靴鐵芯的弧長，且等于或大于U形異型極靴鐵芯寬部的弧長。基于上述技術方案，所述定子由定子座和六個勵磁凸極對構成，定子座上設置有六個空腔體，這六個空腔體以電動機轉動軸軸線為中心對稱均衡設置，六個腔體之間由一個封閉環形腔體連接，六個獨立的勵磁凸極對分別固定在腔體內，并以高導熱膠體灌封固化，封閉在腔體內，形成一個固態導熱體，所述勵磁凸極對由U形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，U形異型極靴鐵芯的兩個凸極為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，從極靴寬部兩側延伸的部分為極靴窄部，定子座上相鄰兩個勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在間隙，所述轉子由轉子支架、導磁圓筒和八個圓弧狀永磁體構成，導磁圓筒固定于轉子支架，四個圓弧狀永磁體為一組，等間距地設置于導磁圓筒內壁，八個圓弧狀永磁體構成兩個永磁體環路，兩個永磁體環路之間的間距與U形異型極靴鐵芯兩個凸極的間距相等，所述圓弧狀永磁體的磁極性是徑向的，且任意相鄰兩個圓弧狀永磁體的磁極性是不同的，即處于同一環路上相鄰的兩個圓弧狀永磁體的磁極性相異，且不同環路上相鄰的兩個圓弧狀永磁體的磁極性也相異，圓弧狀永磁體內表面弧長小于或等于U形異型極靴鐵芯的弧長，且大于或等于U形異型極靴鐵芯寬部的弧長，當轉子旋轉，導磁圓筒內壁的兩組永磁體分別從定子座上勵磁凸極對的兩個圓弧狀極靴凸極的表面經過，圓弧狀永磁體內表面與圓弧狀極靴凸極表面之間存在氣隙。在上述電機技術方案中，所述勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯弧長所對應的最大圓心角角度為六十度減去兩倍的最小間隙所對應的圓心角角度，勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯弧長所對應的最小圓心角角度為六十度減去兩倍的最大間隙所對應的圓心角角度。在上述電機技術方案中，位于對角位置兩個勵磁凸極對的勵磁線圈串聯或并聯，由三相電源分別供電，三個位置傳感器互成一百二十度分別設置在定子座上，三個位置傳感器與電機轉軸線的徑向距離與轉子永磁體內圓弧表面與電機轉軸線的徑向距離相等，即，當轉子轉動，轉子上永磁體內圓弧表面的一側邊緣會從位置傳感器貼近處經過。本技術的優點是，定子上U形勵磁凸極對鐵芯采用寬窄部特異形狀，并將同一個U形勵磁凸極對的極靴窄部做交錯設置，此結構，第一、加大了U形勵磁凸極對各個鐵芯凸極極靴兩端所對應的圓心角度，這使得處于重合位置永磁體與相鄰鐵芯極靴之間距離大大的縮小或已處于搭接狀態，這不但能使處在重合位置勵磁凸極對勵磁線圈電流在換向導通時勵磁線圈內電感量有所增加，從而降低了換向時的電流沖擊和避免了使永磁體退磁的因素，而且也顯著提高了勵磁線圈激勵電流換向時的扭矩輸出。第二、極靴窄部做交錯設置，形成了一個重疊區域，該重疊區域內的兩個極靴窄部的磁極性相異，且因為激勵電流換向而同時發生磁極性的改變，而當轉子上的永磁體進入該重疊區域內，兩個極靴窄部的磁極性雖然相異，但位于永磁體逆時針方向的勵磁凸極對極靴凸極是排斥該永磁體的，而位于該永磁體順時針方向的勵磁凸極對極靴凸極則是吸引該永磁體的，進而使該永磁體在重疊區域形成了平滑地經過。能明顯降低電機的轉矩波動性。第三、此結構電機還可以通過加大定子上各U形勵磁凸極對鐵芯凸極極靴弧長所對應圓心角度來降低轉子上永磁體弧長對應角度，從而減少昂貴的永磁體材料使用量，降低成本。附圖說明圖1是本技術U形勵磁凸極對結構示意圖。圖2是本技術U形勵磁凸極對的凸極部件示意圖。圖3是本技術U形勵磁凸極對的連接部件示意圖。圖4是本技術轉子永磁體與定子勵磁凸極對結構示意圖。圖5是本技術實施例電機結構剖面示意圖。圖6是本技術實施例電機中A-A′相改變激勵電流方向時刻位置關系示意圖。圖7是本技術實施例電機中B-B′相改變激勵電流方向時刻位置關系示意圖。圖8是本技術實施例電機中C-C′相改變激勵電流方向時刻位置關系示意圖。圖9是本技術U形勵磁凸極對二階梯狀窄部交錯設置的間隙范圍和最大重疊區域示意圖。圖10是本技術U形勵磁凸極對二階梯狀窄部交錯設置，最小重疊區域示意圖。圖11是本技術永磁體最大尺寸與U形勵磁凸極對二階梯狀窄部極靴尺寸的關系示意圖。圖12是本技術永磁體最小尺寸與U形勵磁凸極對二階本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器和激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由U形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，U形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在縫隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極表面經過。/n
【技術特征摘要】
1.一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其構成包括有定子、轉子、位置傳感器和激勵控制電源，定子由定子座和若干勵磁凸極對構成，轉子由轉子支架和若干圓弧狀永磁體構成，其特征在于：所述勵磁凸極對由U形異型極靴鐵芯和勵磁線圈構成，U形異型極靴鐵芯的兩個凸極均為圓弧狀極靴，每個圓弧狀極靴由三個部分構成，位于中央的為極靴寬部，由極靴寬部兩側延伸的為極靴窄部，相鄰兩個勵磁凸極對的極靴窄部相互交錯設置，且相互之間存在縫隙，轉子旋轉時，固定于轉子支架上的圓弧狀永磁體則能在定子座上各勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯的兩個極靴形凸極表面經過。
2.根據權利要求1所述的一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述U形異型極靴鐵芯窄部不在同一條直線上分布，即，從徑向看，U形異型極靴鐵芯類似“Z”字形，所述U形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。
3.根據權利要求1所述的一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述U形異型極靴鐵芯窄部在同一條直線上分布，即，從徑向看，U形異型極靴鐵芯類似“T”字形，所述U形異型極靴鐵芯窄部的幾何形狀為階梯狀或斜坡狀。
4.根據權利要求1所述的一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：相鄰兩個勵磁凸極對U形異型極靴鐵芯凸極的極靴窄部相互交錯設置，兩個極靴窄部之間間隙的范圍為0.5毫米至5.0毫米。
5.根據權利要求1所述的一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述轉子上圓弧狀永磁體弧長等于或小于U形異型極靴鐵芯的弧長，且等于或大于U形異型極靴鐵芯寬部的弧長。
6.根據權利要求1或2所述的一種具有U形異型極靴鐵芯的永磁開關磁阻電動機，其特征在于：所述定子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱石柱，司雷明，武金宏，戴珊珊，
申請(專利權)人：南京一體科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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