专利名称：永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，属于电机领域。
背景技术：
开关磁阻电机由于存在结构简单、控制方便、可靠性能高、成本低等优点， 现己得到各行各业的重视和认可。而开关磁阻电机同时又存在转矩脉动大、噪 音高的缺点，使得开关磁阻电机的应用受到一定的限制，因此抑制开关磁阻电 机的转矩脉动成为开关磁阻电机研究的重要方向。己有的开关磁阻电机转矩脉 动抑制方法主要有电机本体参数优化，包括极弧系数优化、短磁路结构、定 转子齿数配合等方面；新型控制策略，包括转矩分配、迭代学习以及现代控制
理论等方面。无论使用现有的哪种方法转矩脉动抑制效果都不明显，并存在一 定的局限性。
发明内容
本发明的目的是解决现有方法抑制开关磁阻电机转矩脉动效果不明显的问 题，提供了永磁磁通抑制转矩脉动幵关磁阻电机。
本发明包括定子和转子，定子位于转子的外部，定子包括圆环形的定子铁 芯和定子齿，转子包括转子铁芯和转子齿，定子铁芯的内圆表面均布有定子齿， 转子铁芯的外圆表面均布有转子齿，定子与转子之间留有气隙，定子的轴心线 与转子的轴心线相重合，
永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机还包括两块长条形的永磁体，所述两 块永磁体在定子铁芯中沿径向对称镶嵌，永磁体设置定子铁芯中与定子齿槽径 向对应的区域内，永磁体产生的磁通方向与定子绕组励磁产生的磁通方向一致， 并且所述定子绕组产生磁场覆盖所述永磁体。
本发明的优点定子绕组不通电时，永磁体与定子铁芯形成回路，对电机 转子不产生转矩。定子绕组通电后，永磁体产生的转矩为由负变正，永磁体产
3生的转矩为负时抑制转矩波峰，永磁体产生的转矩为正时补偿转矩波谷，开关 磁阻电机输出的转矩平稳，有效的抑制了开关磁阻电机的转矩脉动。
图1是本发明装置的结构示意图；图2是A相通电，且A相定子齿与转子 齿完全相对时的磁通路径示意图；图3是B相开始通电时刻的磁通路径示意图； 图4是B相通电转子转动小角度时的磁通路径示意图；图5是B相通电转子转 动大角度时的磁通路径示意图；图6是B相通电，且B相定子齿与转子齿完全 相对时的磁通路径示意图，图7是相绕组励磁产生的转矩曲线图，图8是永磁 体产生的转矩曲线图，图9是相绕组励磁产生的转矩与永磁体产生的转矩合成 的转矩曲线图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式包括
定子和转子，定子位于转子的外部，定子包括圆环形的定子铁芯1和定子齿2， 转子包括转子铁芯3和转子齿4，定子铁芯1的内圆表面均布有定子齿2，转子 铁芯3的外圆表面均布有转子齿4，定子与转子之间留有气隙6，定子的轴心线 与转子的轴心线相重合，
永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机还包括两块长条形的永磁体5，所述两 块永磁体5在定子铁芯1中沿径向对称镶嵌，永磁体5设置定子铁芯1中与定 子齿槽径向对应的区域内，永磁体5产生的磁通方向与定子绕组励磁产生的磁 通方向一致，并且所述定子绕组产生磁场覆盖所述永磁体5。
开关磁阻电机的定子、转子均为凸极结构，定子齿2与转子齿4的齿数比 为6: 4，永磁体5的径向长度小于定子铁芯1的圆环宽度。
下面结合一个具体的实施例说明本发明装置的工作原理，参见图l，定子齿 2的数量为6个，转子齿4的数量为4个，在电机绕组未通电的情况下，永磁体 5与定子铁芯1形成的磁路如图1所示，该磁通不通过定子齿2和气隙6，即不 会对电机的转子形成转矩，和普通的开关磁阻电机不通电的情况相同。
当A相绕组通电，且A相定子齿2与转子齿4完全相对时的磁路如图2戶万示，A相绕组通电产生的磁通路径为A相定子齿2—气隙6—转子齿4—转子 铁芯3—气隙6—A'相定子齿2—定子铁芯1—A相定子齿2，永磁体5产生的 磁通路径为永磁体5的N极一定子铁芯1—A相定子齿2—气隙6—转子齿4 —转子铁芯3—气隙6— A'相定子齿2—定子铁芯1—永磁体5的S极。A相绕 组通电产生的磁通方向与永磁体5的永磁磁通方向是一致的，因此，A相绕组 励磁磁势和永磁体5产生的磁势进行叠加。
A相定子齿2与转子齿4完全相对的时刻过后，A相绕组断电，B相绕组 开始通电。B相绕组开始通电时刻的磁通路径如图3所示B相定子齿2—气隙 6—转子齿4—转子铁芯3—气隙6— B'相定子齿2—定子铁芯1 —B相定子齿2， 永磁体5产生的磁通路径为永磁体5的N极一定子铁芯1—A相定子齿2—气 隙6—转子齿4—转子铁芯3—气隙6—A'相定子齿2—定子铁芯1—永磁体5 的S极，永磁体5产生的磁通路径没有发生变化。
B相绕组继续通电，开关磁阻电机顺时针旋转一个小角度时，如图4所示， 永磁体5产生的磁通将有一小部分经过B相绕组定子齿2与B相绕组励磁磁通 进行叠加，图4中的感应电动势e磁通路径为永磁体5产生磁通在B相绕组定 子齿2的路径，所述感应电动势e的磁势形成正向转矩。而永磁体5的大部分 磁通依然经过A相定子齿2，并形成对转子的反向转矩，所述反向转矩对B相 绕组励磁磁势形成的正向转矩波峰进行抑制，达到了对电机转矩波峰抑制的功 能。
B相绕组继续通电，开关磁阻电机顺时针旋转一个大角度时，如图5所示，. 永磁体5产生的磁通进入B相绕组定子齿2与B相绕组励磁磁通进行叠加的数 量逐渐增加，正向转矩增加，永磁体5产生的磁通留在A相定子齿2的数量减 少，反向转矩减小。当转子转过15度时，永体磁5产生的正向转矩开始大于反 向转矩，此时，永磁体5产生的转矩对B相绕组励磁磁势产生的转矩进行补偿。
B相绕组继续通电，开关磁阻电机顺时针旋转至B相绕组定子齿2与转子 齿完全相对，如图6所示，B相绕组通电产生的磁通路径为B相定子齿2—气 隙6—转子齿4—转子铁芯3—气隙6— B'相定子齿2—定子铁芯1—B相定子齿2,永磁体5产生的磁通路径为永磁体5的N极一定子铁芯1—B相定子齿2 —气隙6—转子齿4—转子铁芯3—气隙6— B'相定子齿2—定子铁芯1 —永磁体 5的S极。B相绕组通电产生的磁通方向与永磁体5的永磁磁通方向是一致的， 因此，B相绕组励磁磁势和永磁体5产生的磁势进行叠加。
B相绕组励磁磁势产生的转矩波形由大变小，如图7所示，永磁体5产生 的转矩为由负变正，如图8所示，永磁体5产生的转矩为负时抑制B相转矩波 峰，永磁体5产生的转矩为正时补偿B相转矩波谷，图7和图8所示转矩合成 总的电机转矩如图9所示，合成的转矩具有较好的平稳性，有效的抑制了开关 磁阻电机的转矩脉动。
A相、C相绕组通电抑制电机转矩脉动的工作原理同B相绕组相同。
权利要求
1、永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，它包括定子和转子，定子位于转子的外部，定子包括圆环形的定子铁芯(1)和定子齿(2)，转子包括转子铁芯(3)和转子齿(4)，定子铁芯(1)的内圆表面均布有定子齿(2)，转子铁芯(3)的外圆表面均布有转子齿(4)，定子与转子之间留有气隙(6)，定子的轴心线与转子的轴心线相重合，其特征在于永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机还包括两块长条形的永磁体(5)，所述两块永磁体(5)在定子铁芯(1)中沿径向对称镶嵌，永磁体(5)设置定子铁芯(1)中与定子齿槽径向对应的区域内，永磁体(5)产生的磁通方向与定子绕组励磁产生的磁通方向一致，并且所述定子绕组产生磁场覆盖所述永磁体(5)。
2、 根据权利要求1所述的永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，其特征在 于.-永磁体(5)的径向长度小于定子铁芯(1)的圆环宽度。
3、 根据权利要求1或2所述的永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，其特 征在于定子齿(2)与转子齿(4)的齿数比为6: 4。
4、 根据权利要求3所述的永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，其特征在 于定子和转子均为凸极结构。
全文摘要
永磁磁通抑制转矩脉动开关磁阻电机，属于电机领域。本发明的目的是解决现有方法抑制开关磁阻电机转矩脉动效果不明显的问题。本发明的开关磁阻电机的定子、转子均为凸极结构，两块永磁体在定子铁芯外圆表面内部沿径向对称镶嵌，永磁体设置在径向与定子相绕组对应的定子铁芯中，永磁体产生的磁通方向与定子绕组产生的励磁磁通方向一致，并且所述定子绕组产生磁场覆盖所述永磁体。定子绕组不通电时，永磁体与定子铁芯形成回路，对电机转子不产生转矩。定子绕组通电后，永磁体产生的转矩为由负变正，永磁体产生的转矩为负时抑制转矩波峰，永磁体产生的转矩为正时补偿转矩波谷，有效的抑制了开关磁阻电机的转矩脉动。
文档编号H02K1/17GK101562387SQ20091007209
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者吴红星, 寇宝泉, 李立毅, 杨旭强, 赵国平 申请人:哈尔滨工业大学