本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)，具體涉及一種兩相外轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)。

背景技術(shù)：

開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型電機(jī)，其電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可允許較高的溫升，在寬廣的調(diào)速和功率范圍內(nèi)都具有高效率，能適用于各種惡劣、高溫甚至強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

常規(guī)開關(guān)磁阻電機(jī)定子相數(shù)一般為三相以上，如果電機(jī)的相數(shù)小于三相，電機(jī)就存在轉(zhuǎn)矩死區(qū)，無法實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，需要有輔助啟動(dòng)的措施。并且現(xiàn)有開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)均為偶數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種兩相外轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)，本發(fā)明不但有效解決了低于三相的傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)的不足，而且提出了一種轉(zhuǎn)子極數(shù)為奇數(shù)個(gè)的新型開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種兩相外轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)在定子外部，所述轉(zhuǎn)子上無刷、無繞組、無永磁體，所述轉(zhuǎn)子向內(nèi)伸出三個(gè)齒極，該三個(gè)齒極沿著所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)周面等間距地凸出，所述定子外圈上設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的四個(gè)齒極，與轉(zhuǎn)子構(gòu)成雙凸極結(jié)構(gòu)，定子的每個(gè)極上繞有集中式線圈A、A’、B、B’，其徑向相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈AA’與BB’各組成一相定子繞組。

本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：

當(dāng)電機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，控制電路給定子極上的三個(gè)線圈同時(shí)通電,通電次序?yàn)椋?/p>

1)首先定子繞組B、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組B、A’、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向左、向上、向左；

2)然后給定子繞組A、B、A’同時(shí)通電，并且繞組A、B、A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向右、向上；

3)然后給定子繞組A、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A、B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向左、向左；

4)然后給定子繞組A、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組A、A’、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向下、向下、向左；

5)重復(fù)前面1)至4)的過程。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

a.現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)子極數(shù)均為偶數(shù)，本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)子極數(shù)為奇數(shù)個(gè)的新型的開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)。

b.現(xiàn)有的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，本發(fā)明提出的兩相外轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)工作時(shí)定子極上的三個(gè)線圈同時(shí)通電，可以保證轉(zhuǎn)子處于任何位置時(shí)，均能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，無需輔助啟動(dòng)的措施。

c.降低定轉(zhuǎn)子的極數(shù)可以進(jìn)而降低通過定轉(zhuǎn)子磁通路徑的損耗，從而使得電機(jī)發(fā)熱少，效率高。

d.本發(fā)明的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)工作時(shí)，定子產(chǎn)生的磁密分布不均勻，激發(fā)電機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，因此可用作振動(dòng)電機(jī)。因?yàn)殚_關(guān)磁阻電機(jī)本身成本較低，且不需要另外設(shè)立偏心裝置，所以本發(fā)明提出的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)可以大幅降低振動(dòng)電機(jī)的成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)的橫截面示意圖。

圖2是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)控制電路給定子繞組A’、B、B’同時(shí)通電產(chǎn)生的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)。

圖3是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了10度的橫截面示意圖。

圖4是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了30度的橫截面示意圖。

圖5是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)控制電路給定子繞組A、B、A’同時(shí)通電產(chǎn)生的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)。

圖6是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了40度的橫截面示意圖。

圖7是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了60度的橫截面示意圖。

圖8是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)控制電路給定子繞組A、B、B’同時(shí)通電產(chǎn)生的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)。

圖9是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了90度的橫截面示意圖。

圖10是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)控制電路給定子繞組A、A’、B’同時(shí)通電產(chǎn)生的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)。

圖11是本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)相對(duì)于圖1轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了120度的橫截面示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

A、定子線圈；A’、定子線圈；B、定子線圈；B’、定子線圈；1、外轉(zhuǎn)子凸極；2、外轉(zhuǎn)子凸極；3、外轉(zhuǎn)子凸極。

具體實(shí)施方式

以下，將參考附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一種兩相外轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)在定子外部，所述轉(zhuǎn)子上無刷、無繞組、無永磁體，所述轉(zhuǎn)子向內(nèi)伸出三個(gè)齒極1、2、3，該三個(gè)齒極沿著所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)周面等間距地凸出，所述定子外圈上設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的四個(gè)齒極，與轉(zhuǎn)子構(gòu)成雙凸極結(jié)構(gòu)，定子的每個(gè)極上設(shè)有集中式繞組A、A’、B、B’，其徑向相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈AA’與BB’各組成一相定子繞組，四個(gè)線圈共組成兩相定子繞組。

假設(shè)轉(zhuǎn)子凸極1、2、3的起始位置如圖1所示，當(dāng)電機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，控制電路給定子極上的三個(gè)線圈同時(shí)通電,通電次序?yàn)椋?/p>

Ⅰ) 首先給定子繞組A’、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上，繞組B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向均向左，由此產(chǎn)生一種如圖2所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，左下部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，右下部的磁場(chǎng)明顯減弱，而此時(shí)轉(zhuǎn)子2、3與繞組B、B’所屬定子的接觸面積大小相等，因此轉(zhuǎn)子3受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子2受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖3是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了10度的中間圖，此時(shí)轉(zhuǎn)子2下部與繞組A’所屬的定子接觸，轉(zhuǎn)子2下部產(chǎn)生牽引其繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力，而轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)子2下部受到的磁力仍大于轉(zhuǎn)子2上部受到的磁力，因此轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4所示，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子3與繞組B’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差30度。

Ⅱ) 然后給定子繞組A、B、A’同時(shí)通電，并且繞組B通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向右，繞組A、A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向均向上，由此產(chǎn)生一種如圖5所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，右下部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，右上部的磁場(chǎng)明顯減弱，而此時(shí)轉(zhuǎn)子1、2與繞組A、A’所屬定子的接觸面積大小相等，因此轉(zhuǎn)子2受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子1受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖6是相對(duì)于圖4所示轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)了10度的中間圖，此時(shí)轉(zhuǎn)子1下部與繞組B所屬的定子接觸，轉(zhuǎn)子1下部產(chǎn)生牽引其繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力，而轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子1下部受到的磁力仍大于轉(zhuǎn)子1上部受到的磁力，因此轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7所示，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子2與繞組A’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差60度。

Ⅲ) 然后給定子繞組A、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上，繞組B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向均向左，由此產(chǎn)生一種如圖8所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，右上部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，左上部的磁場(chǎng)明顯減弱，因此轉(zhuǎn)子1受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子3受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如圖9所示轉(zhuǎn)子1與繞組B所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差90度。

Ⅳ) 然后給定子繞組A、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向左，繞組A、A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向均向下，由此產(chǎn)生一種如圖10所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，左上部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，左下部的磁場(chǎng)明顯減弱，因此轉(zhuǎn)子3受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子2受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如圖11所示轉(zhuǎn)子3與繞組A所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差120度。

Ⅴ) 然后給定子繞組A’、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A’、B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向左、向左，由此產(chǎn)生一種如圖2所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，左下部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，右下部的磁場(chǎng)明顯減弱，因此轉(zhuǎn)子2受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子1受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子2與繞組B’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差150度。

Ⅵ) 然后給定子繞組A、B、A’同時(shí)通電，并且繞組A、B、A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向右、向上，由此產(chǎn)生一種如圖5所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，右下部的磁場(chǎng)明顯增強(qiáng)，右上部的磁場(chǎng)明顯減弱，因此轉(zhuǎn)子1受到的磁引力明顯大于轉(zhuǎn)子3受到的磁引力，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子1與繞組A’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差180度。

Ⅶ) 然后給定子繞組A、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A、B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向左、向左，由此產(chǎn)生一種如圖8所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子3與繞組B所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差210度。

Ⅷ) 然后給定子繞組A、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組A、A’、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向下、向下、向左，由此產(chǎn)生一種如圖10所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子2與繞組A所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差240度。

Ⅸ) 然后給定子繞組B、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組B、A’、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向左、向上、向左，由此產(chǎn)生一種如圖2所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子1與繞組B’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差270度。

Ⅹ) 然后給定子繞組A、B、A’同時(shí)通電，并且繞組A、B、A’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向右、向上，由此產(chǎn)生一種如圖5所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子3與繞組A’所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差300度。

Ⅺ) 然后給定子繞組A、B、B’同時(shí)通電，并且繞組A、B、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向上、向左、向左，由此產(chǎn)生一種如圖8所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子2與繞組B所屬的定子軸線重合的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)，與起始位置相差330度。

Ⅻ) 然后給定子繞組A、A’、B’同時(shí)通電，并且繞組A、A’、B’通電電流的方向必須使得其根據(jù)右手螺旋定則產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向下、向下、向左，由此產(chǎn)生一種如圖10所示的halbach陣列結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，在磁力的牽引下，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。磁力一直牽引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子1與繞組A所屬的定子軸線重合的位置即起始位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子不再轉(zhuǎn)動(dòng)。

重復(fù)前述Ⅰ至Ⅻ的過程，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣不停的重復(fù)下去，轉(zhuǎn)子就會(huì)不停的旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)不存在轉(zhuǎn)矩死區(qū)，無論轉(zhuǎn)子起始位置在前述Ⅰ至Ⅻ過程中的任一位置，控制電路給相應(yīng)的三個(gè)定子繞組通電，轉(zhuǎn)子均可以實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)，無需輔助啟動(dòng)的措施。

本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。