本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)。

背景技術(shù)：

目前的開關(guān)磁阻電機(jī)從工作原理來看，電磁轉(zhuǎn)矩與電流方向無關(guān)，只與各相通斷順序有關(guān)，開關(guān)磁阻電機(jī)工作在單方向電流脈沖下，電磁轉(zhuǎn)矩必須在電感上升區(qū)域產(chǎn)生，在電感下降區(qū)域到來前，必須完成相繞組相間換流，以避免產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由此可見電機(jī)各相繞組通電利用率較低，以常用的3相開關(guān)磁阻電機(jī)為例，在一個(gè)通電周期內(nèi)，各相繞組通電時(shí)間可以大于整個(gè)通電周期的1/3但不超過整個(gè)通電周期的1/2，從而導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)的功率密度偏低。并且傳統(tǒng)觀念設(shè)計(jì)的開關(guān)磁阻電機(jī)采用一個(gè)鐵芯上布置多相，為了不間斷輸出必然需要不間斷換相，至少需要兩相存在重疊通電區(qū)域，由于開關(guān)磁阻電機(jī)采用的是集中繞組，兩相通電產(chǎn)生的是并列磁極，而并列磁極聯(lián)合工作磁場(chǎng)非常復(fù)雜難以準(zhǔn)確控制，因此兩相通電重疊區(qū)域應(yīng)盡可能少，常稍大于整個(gè)通電周期的1/3。與異步電機(jī)和永磁電機(jī)不同，異步電機(jī)和永磁電機(jī)采用的是分布繞組，兩相通電產(chǎn)生的是共同磁極，共同磁極的兩相聯(lián)合工作磁場(chǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單，控制相對(duì)容易，因此各相繞組通電時(shí)間可以等于整個(gè)通電周期的1/2。由此可見，集中繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)避免兩相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相干擾，采用多鐵芯布相可以輕易解決此問題。綜上所述，設(shè)計(jì)一種能夠提高開關(guān)磁阻電機(jī)繞組通電利用率的電機(jī)，也是急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，該電機(jī)能夠提高各相繞組通電利用率，從而提高開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是：一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括電機(jī)殼、定子鐵芯、繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、電機(jī)軸，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)包含k個(gè)定子鐵芯和k個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，k≥2并為自然數(shù)，所述定子鐵芯凸極和所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極個(gè)數(shù)相等并且均為n個(gè)，n為正偶數(shù)，每個(gè)所述定子鐵芯均只安裝1相繞組，并且相鄰?fù)箻O繞組繞向相反，k個(gè)定子鐵芯即有k相繞組，一個(gè)所述定子鐵芯和一個(gè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)齊為一對(duì)并沿著電機(jī)軸向成對(duì)分布；k個(gè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極對(duì)齊安裝，k個(gè)所述定子鐵芯凸極錯(cuò)位安裝，并且構(gòu)成相間機(jī)械角，或者k個(gè)所述定子鐵芯凸極對(duì)齊安裝，k個(gè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極錯(cuò)位安裝，并且構(gòu)成相間機(jī)械角，又或者k個(gè)所述定子鐵芯凸極和k個(gè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極均錯(cuò)位安裝，并且錯(cuò)位角之和構(gòu)成相間機(jī)械角，k相繞組的相間機(jī)械角為360°/nk；所述永磁體安裝在所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極上，并且相鄰?fù)箻O頂部磁極極性相反。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極頂部設(shè)置有矩形凹槽，所述永磁體安裝在所述矩形凹槽上。

進(jìn)一步的，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，k個(gè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯凸極對(duì)齊安裝在所述電機(jī)軸上，k個(gè)所述定子鐵芯凸極錯(cuò)位安裝在所述電機(jī)殼上。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)軸外圓設(shè)置有凹槽，所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓設(shè)置有凸齒，所述凹槽用于與所述凸齒對(duì)齊配合安裝，所述電機(jī)殼內(nèi)圓設(shè)置有凹槽，所述凹槽夾角＝∣360°/nk＋360°N/n∣，N為整數(shù)，所述定子鐵芯外圓設(shè)置有凸齒，所述凹槽用于與所述凸齒錯(cuò)位配合安裝，即可構(gòu)成k相繞組的相間機(jī)械角。

本發(fā)明的原理是：所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)通過鐵芯凸極錯(cuò)位安裝構(gòu)成相間機(jī)械角，相間機(jī)械角為360°/nk，并在轉(zhuǎn)子鐵芯凸極上安裝永磁體，使轉(zhuǎn)子鐵芯凸極具有固定磁極極性，而定子鐵芯凸極通過繞組變換電流方向可以變換定子鐵芯凸極磁極極性，若在電感上升區(qū)，繞組通以正向電流產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，則在電感下降區(qū)，繞組通以反向電流也可以產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，因此，相比傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，任一相繞組在電感上升區(qū)和電感下降區(qū)均能通電工作，在一個(gè)通電周期內(nèi)，各相繞組通電時(shí)間可接近整個(gè)通電周期的100%，各相繞組功率可以疊加，從而提高了開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度。

本發(fā)明的有益效果是：開辟了一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，能夠提高各相繞組通電利用率，從而提高開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)安裝狀態(tài)平面示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的鐵芯安裝狀態(tài)3D結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)殼結(jié)構(gòu)平面示意圖。

圖中標(biāo)記的含義是： 10.電機(jī)殼，11.凹槽，20.定子鐵芯，21.凸極，22.凸齒，30.繞組，40.轉(zhuǎn)子鐵芯，41.凸極，42.凹槽，43.凸齒，50.永磁體，60.電機(jī)軸，61.凹槽。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在圖1、圖2、圖3所示的施例中，一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，包括電機(jī)殼10、定子鐵芯20、繞組30、轉(zhuǎn)子鐵芯40、永磁體50、電機(jī)軸60，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)包含2個(gè)定子鐵芯20和2個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯40，定子鐵芯20凸極21和轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41個(gè)數(shù)相等并且均為6個(gè)，每個(gè)定子鐵芯20均只安裝1相繞組30，并且相鄰?fù)箻O21繞向相反，2個(gè)定子鐵芯20即有2相繞組，一個(gè)定子鐵芯20和一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯40對(duì)齊為一對(duì)并沿著電機(jī)軸向成對(duì)分布；2個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41對(duì)齊安裝，2個(gè)定子鐵芯20凸極21錯(cuò)位安裝，并且構(gòu)成相間機(jī)械角，2相繞組的相間機(jī)械角為360°/nk=30°；圖1所示的施例中，其中一定子鐵芯20上繞組30定義為A相，另一定子鐵芯20上繞組30定義為B相，即A相、B相的相間機(jī)械角為30°；永磁體50安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41上，并且相鄰?fù)箻O41頂部磁極極性相反，即分別是S極、N極在徑向外側(cè)。

在圖1、圖2所示的施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41頂部設(shè)置有矩形凹槽42，永磁體50安裝在矩形凹槽42上。

在圖1、圖2、圖3所示的施例中，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，2個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41對(duì)齊安裝在電機(jī)軸60上，2個(gè)定子鐵芯20凸極21錯(cuò)位安裝在電機(jī)殼10上。

在圖1、圖2、圖3所示的施例中，電機(jī)軸60外圓設(shè)置有凹槽61，轉(zhuǎn)子鐵芯40內(nèi)圓設(shè)置有凸齒43，凹槽61用于與凸齒43對(duì)齊配合安裝，電機(jī)殼10內(nèi)圓設(shè)置有凹槽11，凹槽夾角＝∣360°/nk＋360°N/n∣=30°，N=0，定子鐵芯20外圓設(shè)置有凸齒22，凹槽11用于與凸齒22錯(cuò)位配合安裝，即可構(gòu)成兩個(gè)定子鐵芯兩相繞組的相間機(jī)械角。

本發(fā)明實(shí)施例的原理是：所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)通過2個(gè)定子鐵芯20凸極21錯(cuò)位安裝構(gòu)成相間機(jī)械角，相間機(jī)械角為360°/nk=30°，并在轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41上安裝永磁體50，使轉(zhuǎn)子鐵芯40凸極41具有固定磁極極性，而定子鐵芯20凸極21通過繞組30變換電流方向可以變換定子鐵芯20凸極21磁極極性，若在電感上升區(qū)，繞組30通以正向電流產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，則在電感下降區(qū)，繞組30通以反向電流也可以產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，因此，相比傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)，所述一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，任一相繞組在電感上升區(qū)和電感下降區(qū)均能通電工作，在一個(gè)通電周期內(nèi)，各相繞組通電時(shí)間可接近整個(gè)通電周期的100%，各相繞組功率可以疊加，從而提高了開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度。另外傳統(tǒng)兩相開關(guān)磁阻電機(jī)是不能任意位置啟動(dòng)的，因此傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)主要發(fā)展的是三相電機(jī)，然而實(shí)施例中的兩相開關(guān)磁阻電機(jī)很好地解決了此問題，即用兩相繞組代替三相繞組解決了任意位置啟動(dòng)的問題，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)來說是突破性的創(chuàng)新發(fā)展。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：開辟了一種永磁式開關(guān)磁阻電機(jī)，能夠提高各相繞組通電利用率，從而提高開關(guān)磁阻電機(jī)功率密度。

以上所述僅是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本領(lǐng)域普通的技術(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)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。