一種轉子分段式磁通切換電機及其轉子偏移角確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種轉子分段式磁通切換電機及其轉子偏移角確定方法。所述分段電機的定子由同一個繞組線圈纏繞成電樞繞組，定子相同位置勵磁源的勵磁方向相反；轉子結構相同，但不同轉子突齒間設置轉子偏移角；所述轉子偏移角的確定方法為：根據第一段電機的結構參數得到總的分段電機的磁鏈幅值、二次諧波幅值和定位力矩的峰峰值隨轉子偏移角的關系，進而確定所需轉子偏移角。本發(fā)明方法減小了轉矩脈動，提高了磁鏈正弦度，不影響磁鏈幅值和轉矩的輸出能力；且適用于多種結構磁通切換電機，任意勵磁方式，任意定子極數和轉子極數，都可使得電機的磁鏈正弦度高，磁鏈幅值大，定位力矩小，轉矩密度高。
【專利說明】一種轉子分段式磁通切換電機及其轉子偏移角確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電機制造【技術領域】，尤其是涉及一種轉子分段式磁通切換電機及其轉子偏移角確定方法。
【背景技術】
[0002]在電機領域中，永磁電機憑借其轉矩密度高、轉矩脈動小的優(yōu)點得到廣泛應用，但是傳統表貼式永磁電機的永磁體位于轉子上，為克服高速運轉時的離心力，需對永磁體米取特別輔助措施，結構復雜，制造成本提高。永磁體散熱困難，易造成永磁體不可逆退磁，限制電機出力，減小功率密度。
[0003]永磁磁通切換電機是近年出現的一種定子永磁式電機，吸引了國內外學者的關注，與傳統永磁同步電機和開關磁阻電機相比，具有以下優(yōu)點。1、永磁體位于定子上，冷卻方便，無離心力影響；2、轉子結構簡單堅固，適于高速運行；3、永磁磁場和電樞磁場為串聯結構，永磁體受電樞磁場影響小，弱磁能力優(yōu)于轉子永磁式電機；4、電機采用集中繞組，結構簡單，端部銅損小，電機效率高；
[0004]在一些低成本、需要勵磁可調的場合，將永磁磁通切換電機中的永磁體換成勵磁線圈和硅鋼片，即可形成對應的電勵磁磁通切換電機。
[0005]磁通切換電機存在轉矩脈動較大的缺點，不適用于低速運行。一方面由于定轉子皆采用凸極結構，電機定位力矩大，轉矩脈動大。另一方面一部分磁通切換電機結構定轉子極數不匹配，導致電樞繞組不具有互補性，磁鏈諧波較大，造成轉矩脈動。
[0006]目前減少磁通切換電機轉矩脈動的措施主要有采取轉子斜槽的結構和定轉子開槽的結構。轉子斜槽的結構可以有效減小轉矩脈動，提高磁鏈正弦度，但是不僅結構復雜，而且磁鏈幅值減小，電機的轉矩密度降低。采用定轉子上開槽的結構可以有效減小定位力矩，但是該方法未考慮磁鏈正弦度，且結構復雜。
[0007]專利CN101699713采用轉子分段式結構，凸極轉子間的偏移電角度為180度，實現了兩部分結構繞組的互補性，提高了磁鏈的正弦度，且未影響電機的磁鏈幅值和轉矩輸出能力。但是該方法并未考慮定位力矩這一導致轉矩脈動的主要因素，不能有效減小電機轉矩脈動。
[0008]基于以上分析，亟需提出一種新的基于轉子分段式結構的減少轉矩脈動、提高磁鏈正弦度的方法。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提出了一種轉子分段式磁通切換電機及其轉子偏移角確定方法。
[0010]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0011]一種轉子分段式磁通切換電機，所述轉子分段式磁通切換電機沿軸向分為結構相同的兩段，分別為第一段和第二段；所述第一段由第一定子和第一轉子構成，第二段由第二定子和第二轉子構成；第一定子和第二定子由同一個繞組線圈纏繞成電樞繞組；第一定子與第二定子相同位置勵磁源的勵磁方向相反，第一段和第二段之間用隔磁材料間隔；第一轉子凸齒與第二轉子凸齒間錯開一個轉子偏移角。
[0012]所述勵磁源的勵磁方向是指:對于永磁磁通切換電機是永磁體的充磁方向，對于電勵磁磁通切換電機是勵磁繞組的勵磁方向。
[0013]所述轉子偏移角的確定方法，其步驟如下:
[0014]步驟A，根據電機的結構參數，得到第一段電機的磁鏈和定位力矩，通過傅里葉分解，得到第一段電機磁鏈的基波和二次諧波，以及定位力矩基波和幅值大于基波幅值10%
的諧波，第一段電機磁鏈和定位力矩的表達式，分別如下:
【權利要求】
1.一種轉子分段式磁通切換電機，所述轉子分段式磁通切換電機沿軸向分為結構相同的兩段；其中，第一段由第一定子和第一轉子構成，第二段由第二定子和第二轉子構成；第一定子和第二定子由同一個繞組線圈纏繞成電樞繞組；第一定子與第二定子相同位置勵磁源的勵磁方向相反，第一段和第二段之間用隔磁材料間隔；其特征在于，第一轉子凸齒與第二轉子凸齒間錯開一個轉子偏移角。
2.根據權利要求1所述的一種轉子分段式磁通切換電機，其特征在于，所述勵磁源的勵磁方向是指:對于永磁磁通切換電機是永磁體的充磁方向，對于電勵磁磁通切換電機是勵磁繞組的勵磁方向。
3.—種如權利要求1所述一種轉子分段式磁通切換電機的轉子偏移角確定方法，其特征在于，步驟如下: 步驟A，根據電機的結構參數，得到第一段電機的磁鏈和定位力矩，通過傅里葉分解，得到第一段電機磁鏈的基波和二次諧波，以及定位力矩基波和幅值大于基波幅值10%的諧波，第一段電機磁鏈和定位力矩的表達式，分別如下:
4.根據權利要求3所述的轉子偏移角確定方法，其特征在于，所述磁鏈是指:對于永磁磁通切換電機是永磁磁鏈,對于電勵磁磁通切換電機是勵磁磁鏈。
5.根據權利要求3所述的轉子偏移角確定方法，其特征在于，步驟B和D中，所述轉子偏移角為電角度。
【文檔編號】H02K29/03GK103683783SQ201310673914
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】謝德娥, 王宇, 鄧智泉 申請人:南京航空航天大學