一种低损耗开关磁阻电机及其控制系统

本发明涉及开关磁阻电机，具体为一种低损耗开关磁阻电机及其控制系统。

背景技术：

1、开关磁阻电机是一种无极调速电机，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术集现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。

2、开关磁阻电机具有调速范围广的优点，但是传统的开关磁阻电机内部的定子和转子均为一体式设计，开关磁阻电机在低转速、高转速、低扭矩或高扭矩的运行状态下，定子内部的绕组均处于运行状态，同样的转子整体也会处于运行状态，当开关磁阻电机处于低转速低扭矩或高转速低扭矩运行状态时，转子的整体转动会增加开关磁阻电机转轴的转动负载，从而增加开关磁阻电机能量的损耗。

技术实现思路

1、为解决以上传统的开关磁阻电机内部的定子和转子均为一体式设计，当开关磁阻电机处于低转速低扭矩或高转速低扭矩运行状态时，转子的整体转动会增加开关磁阻电机转轴的转动负载，从而增加开关磁阻电机能量的损耗的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低损耗开关磁阻电机，包括机壳，所述机壳的内部固定安装有若干组定子模块，每组定子模块独立存在，每组定子模块中的绕组单独与电源连接，所述机壳的内部转动安装有转轴，所述转轴的表面安装有若干组转子模块，所述转子模块与所述定子模块一一对应，当某一定子模块内部的绕组接通电源之后，定子模块驱动对应的转子模块转动；

2、若干组所述转子模块包括固定转子模块和活动转子模块，所述固定转子模块固定安装在所述转轴的表面，所述活动转子模块通过轴承能转动安装在所述转轴的表面；

3、所述活动转子模块能锁定在所述转轴的表面，当与所述活动转子模块对应的定子模块内部的绕组接通电源时，所述活动转子模块与所述转轴之间处于锁定状态。

4、根据开关磁阻电机的负载扭矩以及转速大小，选择定子模块接通电源的组数，从而驱动对应的组数的转子模块带动转轴转动，使转轴的转速和转动扭矩达到要求，避免多余的定子模块的使用增加能耗，同时避免多组的转子模块增加转轴的转动负载。

5、进一步的，所述活动转子模块与所述转轴之间设有联动组件，利用所述联动组件使所述活动转子模块与所述转轴之间处于锁定状态或相对转动状态，所述联动组件包括：

6、转环，固定安装在所述轴承的外环表面，同时与所述活动转子模块固定连接；

7、联动盘一，轴向滑动安装在所述转环的表面，所述联动盘一的表面固定安装有推块，所述推块呈环形周向分布；

8、联动盘二，固定安装在所述转轴的表面，所述联动盘二靠近所述联动盘一一侧的表面设有可伸缩的阻块，所述阻块呈环形周向分布，所述阻块能与所述推块相适配。

9、当联动盘一与联动盘二处于相互分离的状态时，此时活动转子模块与转轴之间处于相对转动状态，当联动盘一向联动盘二靠近，并且推块与阻块配合，此时活动转子模块与转轴之间处于锁定状态，活动转子模块的转动会对转轴的转动提供驱动力。

10、同时采用推块与阻块配合的方式进行活动转子模块与转轴之间的联动，可使活动转子模块的转速与当下转轴的转速相同时，为转轴提供驱动力，避免转轴在运转状态下启动活动转子模块时，因转轴与活动转子模块之间的转速差较大二产生较大的摩擦损耗，汽车的离合器即会存在这一问题。

11、进一步的，所述联动盘一的两个转动方向上均设有推块，所述联动盘二的两个转动方向上均设有阻块；

12、一个方向上的所述阻块伸出所述联动盘二的表面时，另一个方向上的所述阻块被收纳入所述联动盘二的内部，伸出所述联动盘二表面的所述阻块能与所述联动盘一表面对应转动方向上的所述推块相适配。

13、联动盘一和联动盘二的两个转动方向均分别设置推块和阻块，可使活动转子模块在正转和反转两个方向上均能对转轴提供驱动力。

14、进一步的，所述联动盘二的表面开设有槽口，所述槽口的内部滑动安装有支撑板，所述阻块位于所述槽口的内部，所述阻块与所述支撑板之间设有伸缩弹簧，所述支撑板与所述槽口的底面之间设有复位弹簧；

15、所述联动盘二的内部开设有交叉分布的导槽，所述导槽内部的两个交叉槽均为弧形槽，两个交叉槽分别沿所述联动盘二的两个转动方向延伸分布，两个所述交叉槽远离所述联动盘二中心的一端分别与对应的两个方向上的所述槽口连通；

16、两个所述交叉槽的内部均放置有推球，两个所述交叉槽外侧的弧形边靠近交叉点的位置设有向内凸起的限位部，所述限位部的表面转动安装有限位板，限位板能从图13所示的位置向推球滚动方向转动90°。

17、转轴转动时，推球在离心力的作用下会有向远离联动盘二中心的方向滚动的趋势，两个交叉槽中延伸分布方向与转轴转动方向相反的交叉槽中的推球会贴合交叉槽的内侧弧形边滚动，并推开对应的限位板移动至交叉槽的另一端，并在离心力的作用下推动对应的槽口中的支撑板向联动盘二的外侧移动，从而将对应槽口中的阻块推出。

18、另一个交叉槽中的推球在限位部的作用下，会被限制滚动，而与其对应的槽口中的阻块在复位弹簧的作用下，不会伸出联动盘二的表面，因此，根据转轴转动方向的不同，会自动将对应方向的阻块推出联动盘二的表面。

19、进一步的，所述联动盘二为隔磁材料，所述限位板为磁吸材料，所述推球为磁性材料，交叉槽靠近联动盘二中心的一端设有磁性材料，用于推球的复位，同时避免联动盘二在未转动时推球将限位板推开。

20、联动盘二采用隔磁材料可避免定子模块产生的磁场对推球造成影响，推球采用磁性材料设计，限位板采用磁吸材料设计，可在推球复位时，利用推球对限位板的吸力，将限位板复位。

21、进一步的，所述联动组件对应的两个所述定子模块之间固定安装有调节盒，所述调节盒的内部转动安装有齿盘，所述齿盘的侧表面开设有多个弧形的调节槽，多个所述弧形的调节槽呈环形周向分布；

22、所述调节盒的内部径向滑动安装有多个扇形的隔磁板，所述隔磁板的表面设有导柱，所述导柱位于所述调节槽内部；

23、多个所述隔磁板依次接触时组合形成圆环，所述隔磁板为隔磁材料。

24、齿盘转动时，调节槽与导柱配合，带动隔磁板做径向滑动，当多个隔磁板组合形成圆环时，此时隔磁板至少其中一侧的定子模块与电源处于未接通的状态，从而避免与电源接通的定子模块产生的磁场作用在隔磁板另一侧的转子模块中，一提到定子模块的定向作用效果。

25、进一步的，所述转环的表面设有能伸缩的压块，压块为拱形，所述转环的内部轴向滑动安装有楔形杆，所述楔形杆的一端与所述联动盘一固定连接，另一端与所述转环之间设有压缩弹簧，所述楔形杆的楔形端与所述压块相对应，压块向转环内部方向移动时，压块推动楔形杆移动，楔形杆带动联动盘一向远离联动盘二的方向移动，使联动盘一表面的推块与联动盘二表面的阻块分离；

26、所述隔磁板的内环面与所述转环的表面相适配，所述隔磁板向所述调节盒的中心方向移动时，能与所述压块接触，既能提高隔磁效果，同时可推动压块向转环的内部方向移动，压块采用拱形设计，可使转环在正转或反转时，均能被隔磁板推动。

27、进一步的，所述固定转子模块有两组，两组所述固定转子模块对称分布在若干所述定子模块组成的定子的径向中心面的两侧；

28、所述活动转子模块有偶数个时，两个所述活动转子模块为一组，同组中两个所述活动转子模块对称分布在所述径向中心面的两侧；

29、所述活动转子模块有奇数个时，其中一个所述活动转子模块为一组，并以所述径向中心面为对称面安装在所述转轴的表面，其余所述活动转子模块两个为一组，同组中两个所述活动转子模块对称分布在所述径向中心面的两侧；

30、同组中两个所述活动转子模块与所述转轴的连接状态相同。

31、固定转子模块和活动转子模块的分布设计，可使转轴表面受到的驱动力平衡。

32、进一步的，所述齿盘的表面啮合有传动齿轮；

33、所述机壳的内部转动安装有传动轴，传动轴由微电机驱动转动，所述传动齿轮位于所述传动轴的表面，所述传动轴的表面开设有键槽，所述传动齿轮的内环表面径向滑动安装有卡块，所述卡块能与所述键槽配合，所述卡块由电磁块驱动，电磁块安装在卡块远离键槽一侧的传动齿轮的内部，电磁块接通电源时，能对卡块产生磁力，卡块与键槽配合时，传动齿轮与传动轴同步转动，卡块与键槽分离时，传动齿轮不随传动轴转动。

34、一种低损耗开关磁阻电机控制系统，所述srd系统包括：

35、转速扭矩设定识别模块，用于设定开关磁阻电机的运行转速和负载扭矩，同时用于识别获取开关磁阻电机运行使的转速和负载扭矩；

36、电源控制模块，所述电源控制模块包括定子绕组电路控制模块和电磁块电源接通控制模块；

37、所述定子绕组电路控制模块用于根据所述转速扭矩设定识别模块设定的开关磁阻电机的运行转速和负载扭矩，为对应的所述定子模块中的绕组接通电源；

38、所述电磁块电源接通控制模块用于根据所述转速扭矩设定识别模块设定的开关磁阻电机的运行转速和负载扭矩，为对应的所述电磁块接通电源。

39、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

40、1、该低损耗开关磁阻电机及其控制系统，通过定子模块的独立式设计以及转子模块中固定转子模块和活动转子模块的组合设计，可根据开关磁阻电机的运行转速和负载扭矩需求，选择对应组数的定子模块和转子模块，从而使开关磁阻电机能够达到所需的运行转速和负载的情况下，减少无做工的转子模块对转轴造成的转动负载，从而降低开关磁阻电机的整体能耗。

41、2、该低损耗开关磁阻电机及其控制系统，通过联动组件中联动盘一表面双向的推块与联动盘二表面双向的阻块的设计以及联动盘二内部导槽的交叉槽、限位部、限位板和推球与支撑板和阻块的组合设计，可实现活动转子模块与转轴之间的正向和反向联动锁定，同时根据转轴转动方向的不同，可自动将对应方向的阻块推出联动盘二，以实现联动盘以表面对应方向的推块与对应的阻块配合。