一种高速永磁开关磁阻电动机论文和设计-朱石柱

全文摘要

本实用新型涉及一种高速永磁开关磁阻电动机，其特点是，外转子支架悬臂径向内表面固定有导磁钢环，再在导磁钢环径向内表面固定有两个圆弧形永磁体，该圆弧形永磁体中间部段为等宽圆弧部段，圆弧形永磁体的左右两端部段为宽度逐步变窄的阶梯部段，这两个永磁体的阶梯部段彼此首尾交错相合、但不接触、留有缝隙、两个永磁体的磁极性指向为径向、且两个永磁体的磁极性不相同，定子座固定有两个励磁极靴单元，每个单元的两个圆弧面形极靴与转子座悬臂内固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙。本实用新型励磁极靴单元非对称和复合励磁结构，能提高电机转速；双悬臂转子支架和，使电机启动运转平稳；风冷散热，提高了电机的环境适应性。

主设计要求

1.一种高速永磁开关磁阻电动机，其构成包括有电动机基座、电动机罩壳、外转子、定子、位置传感器、激励控制电源，其特征在于：所述外转子由转动轴、转子支架和永磁体构成，在转子支架悬臂径向内表面固定导磁钢环，再在导磁钢环径向内表面固定有两个圆弧形永磁体，该圆弧形永磁体中间部段为等宽圆弧部段，圆弧形永磁体的左右两端部段为宽度逐步变窄的阶梯部段，这两个永磁体的阶梯部段彼此首尾交错相合、但不接触、留有缝隙、两个永磁体的磁极性指向为径向、且两个永磁体的磁极性不相同，所述定子由定子座和两个励磁极靴单元构成，两个结构相同的励磁极靴单元对称的设置并固定在定子座内，所述励磁极靴单元由两个圆弧形极靴铁芯和励磁线圈构成，圆弧形极靴铁芯的两个极靴呈圆弧面形，且两个圆弧面形极靴与转子座悬臂内固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子支架为双侧悬臂结构，在转子支架左右两侧悬臂径向内表面分别固定导磁钢环，再在两侧导磁钢环径向内表面固定有两个圆弧形永磁体，转子支架悬臂左侧固定的两个永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线呈垂直方向，而悬臂支架右侧固定的两个永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线呈水平方向，所述转动轴的左端固定有散热叶轮，所述转子支架右端也固定有散热叶轮；所述定子座分为左侧定子座和右侧定子座，左侧定子座和右侧定子座内各固定有两个结构相同的励磁极靴单元，且两个励磁极靴单元上下对称设置，励磁线圈固定在圆弧形极靴铁芯的两个圆弧形极靴之间，且上下两个励磁线圈为并联设置，当上下励磁线圈同时通入电流时，上下励磁线圈的同侧产生相同磁极性，从而形成了一个定子励磁极靴，左侧定子座与电动机罩壳左侧端盖固定，在左侧定子座与转动轴之间设置有轴承，且使左侧励磁极靴单元的圆弧形极靴弧面与转子座左侧悬臂固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙，同样，右侧定子座与电动机罩壳右侧端盖固定，在右侧定子座与转动轴之间设置有轴承，且使右侧励磁极靴单元的圆弧形极靴弧面与转子座右侧悬臂固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙。

3.根据权利要求2所述的一种高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述励磁极靴单元由两个圆弧形极靴铁芯、励磁线圈及永磁体构成，圆弧形极靴铁芯的两个极靴呈圆弧面形，该铁芯对称设置有两个“T”字缺口，两个缺口横向空间分别绕制两个励磁线圈，两个缺口竖向空间分别嵌入两个永磁体，左侧定子座内固定的两个上下对称设置励磁极靴单元的永磁体磁极性相对，即上方励磁极靴单元永磁体的N极指向逆时针方向，下方励磁极鞭单元永磁体的N极指向顺时针方向，而右侧定子座内固定的两个上下对称设置励磁极靴单元的永磁体磁极性也是相对，但与左侧励磁极靴单元永磁体磁极性相反，即上方励磁极靴单元永磁体的N极指向顺时针方向，下方励磁极鞭单元永磁体的N极指向逆时针方向。

4.根据权利要求2或3所述的一种高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述定子一侧的两个励磁极靴单元的励磁线圈采用同一个绕组绕制或采用两个绕组分别绕制。

5.根据权利要求2或3所述的一种高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述位置传感器为两个霍尔传感器，两个霍尔传感器分别固定于两侧定子座上，当某一侧定子励磁极靴单元极靴的径向中心线与转子上圆弧形永磁体等宽部段的径向中心线重合，设置在该侧的霍尔传感器则正对两个圆弧形永磁体阶梯形状部分之间的某一个轴向缝隙，当该侧两个圆弧形永磁体阶梯形状部分之间的轴向缝隙经过该霍尔传感器，该霍尔传感器输出电信号至激励控制电源，使激励控制电源改变该侧两个励磁极靴单元励磁线圈中激励电流的方向。

6.根据权利要求1所述的一种高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述转子上两个圆弧形永磁体的阶梯形状部分相对吻合但不接触，且留有1至5毫米的缝隙。

7.根据权利要求1所述的一种高速永磁开关磁阻电动机，其特征在于：所述两个励磁极靴单元的两个圆弧形极靴铁芯不完全相同，其中一个圆弧形极靴铁芯总弧长所对圆心角为181度至184度，而另一个圆弧形极靴铁芯总弧长所对圆心角则为179度到176度。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁开关磁阻电动机，尤其为一种高速永磁开关磁阻电动机。

背景技术

电动机的转速、扭矩是电动机的主要性能指标，高转速情况下仍然能保持较大的转动扭矩，一直电动机研究设计的重要课题。对于开关磁阻电动机，电机转速的提升一方面取决于电机控制器的开关转换频率，另一方面与电机自身的结构特点也相关。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高速永磁开关磁阻电动机。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是，一种高速永磁开关磁阻电动机，其构成包括有电动机基座、电动机罩壳、外转子、定子、位置传感器、激励控制电源，其特征在于：所述外转子由转动轴、转子支架和永磁体构成，在转子支架悬臂径向内表面固定导磁钢环，再在导磁钢环径向内表面固定有两个圆弧形永磁体，该圆弧形永磁体中间部段为等宽圆弧部段，圆弧形永磁体的左右两端部段为宽度逐步变窄的阶梯部段，这两个永磁体的阶梯部段彼此首尾交错相合、但不接触、留有缝隙、两个永磁体的磁极性指向为径向、且两个永磁体的磁极性不相同，所述定子由定子座和两个励磁极靴单元构成，两个结构相同的励磁极靴单元对称的设置并固定在定子座内，所述励磁极靴单元由两个圆弧形极靴铁芯和励磁线圈构成，圆弧形极靴铁芯的两个极靴呈圆弧面形，且两个圆弧面形极靴与转子座悬臂内固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙。

上述技术方案中，所述转子支架为双侧悬臂结构，在转子支架左右两侧悬臂径向内表面分别固定导磁钢环，再在两侧导磁钢环径向内表面固定有两个圆弧形永磁体，该圆弧形永磁体中间部段为等宽圆弧部段，圆弧形永磁体的左右两端部段为宽度逐步变窄的阶梯部段，这两个永磁体的阶梯部段彼此首尾交错相合，但不接触，且留有缝隙，这两个永磁体的磁极性指向是径向的，且这两个永磁体的磁极性不相同，转子支架悬臂左侧固定的两个永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线呈垂直方向，而悬臂支架右侧固定的两个永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线呈水平方向，所述转动轴的左端固定有散热叶轮，所述转子支架右端也固定有散热叶轮；所述定子由定子座和励磁极靴单元构成，所述定子座分为左侧定子座和右侧定子座，左侧定子座和右侧定子座内各固定有两个结构相同的励磁极靴单元，且两个励磁极靴单元上下对称设置，所述励磁极靴单元由两个圆弧形极靴铁芯和励磁线圈构成，圆弧形极靴铁芯的两个极靴呈圆弧面形，励磁线圈固定在圆弧形极靴铁芯的两个圆弧形极靴之间，且上下两个励磁线圈为并联设置，当上下励磁线圈同时通入电流时，上下励磁线圈的同侧产生相同磁极性，从而形成了一个定子励磁极靴，左侧定子座与电动机罩壳左侧端盖固定，在左侧定子座与转动轴之间设置有轴承，且使左侧励磁极靴单元的圆弧形极靴弧面与转子座左侧悬臂固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙，同样，右侧定子座与电动机罩壳右侧端盖固定，在右侧定子座与转动轴之间设置有轴承，且使右侧励磁极靴单元的贺圆弧形极靴弧面与转子座右侧悬臂固定的两个圆弧形永磁体相对且相互之间存在气隙。

上述技术方案中，所述励磁极靴单元由两个圆弧形极靴铁芯、励磁线圈及永磁体构成，圆弧形极靴铁芯的两个极靴呈圆弧面形，该铁芯对称设置有两个“T”字缺口，两个缺口横向空间分别绕制两个励磁线圈，两个缺口竖向空间分别嵌入两个永磁体，左侧定子座内固定的两个上下对称设置励磁极靴单元的永磁体磁极性相对，即上方励磁极靴单元永磁体的N极指向逆时针方向，下方励磁极鞭单元永磁体的N极指向顺时针方向，而右侧定子座内固定的两个上下对称设置励磁极靴单元的永磁体磁极性也是相对，但与左侧励磁极靴单元永磁体磁极性相反，即上方励磁极靴单元永磁体的N极指向顺时针方向，下方励磁极鞭单元永磁体的N极指向逆时针方向。

上述技术方案中，所述转动轴的左端固定有散热叶轮，所述转子支架右端也固定有散热叶轮。

上述技术方案中，所述定子一侧的两个励磁极靴单元的励磁线圈采用同一个绕组绕制或采用两个绕组分别绕制。

上述技术方案中，所述位置传感器为两个霍尔传感器，两个霍尔传感器分别固定于两侧定子座上，当某一侧定子励磁极靴单元极靴的径向中心线与转子上圆弧形永磁体等宽部段的径向中心线重合，设置在该侧的霍尔传感器则正对两个圆弧形永磁体阶梯形状部分之间的某一个轴向缝隙，当该侧两个圆弧形永磁体阶梯形状部分之间的轴向缝隙经过该霍尔传感器，该霍尔传感器输出电信号至激励控制电源，使激励控制电源改变该侧两个励磁极靴单元励磁线圈中激励电流的方向。

上述技术方案中，所述转子上两个圆弧形永磁体的阶梯形状部分相对吻合但不接触，且留有1至5毫米的缝隙。

上述技术方案中，所述两个励磁极靴单元的两个圆弧形极靴铁芯不完全相同，其中一个圆弧形极靴铁芯总弧长所对圆心角为181度至184度，而另一个圆弧形极靴铁芯总弧长所对圆心角则为179度到176度。

本实用新型的优点是，1.结构极其简单，当采用开关频率较高的激励电源，能提升转速。2.双悬臂转子支架与两侧励磁极靴单元结构设计，有效地解决了电机启动问题，降低了对激励电流的要求。3.单侧的两个励磁极靴单元的非对称结构设计，在保持电机轴向尺寸小的前提下，巧妙地解决电机启动问题。4.本实用新型通过复合励磁极靴单元的应用，进一步增加了电动机的旋转扭矩，节省了电能消耗，提高了电动机使用效率。5.采用了风冷散热结构设计，提高了电机的环境适应性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一，双侧驱动开关磁阻电动机结构剖视图。

图2是本实用新型实施例一中，左侧定子座与励磁极靴单元的结构示意图。

图3是本实用新型实施例一中，左侧定子座与励磁极靴单元的A－A剖面图。

图4是本实用新型实施例一中，左右两侧励磁极靴单元与转子座上左右两侧永磁体之间的装配关系示意图。

图5是本实用新型实施例一中，霍尔位置传感器设置示意图。

图6是本实用新型实施例一中，励磁极靴单元中叠片铁芯的结构外形示意图。

图7是本实用新型实施例一中，三阶圆弧形永磁体外形示意图。

图8是本实用新型实施例一中，电机底座及罩壳形状示意图。

图9是本实用新型实施例二，单侧驱动开关磁阻电动机结构剖视图。

图10是本实用新型实施例二中，两个励磁极靴单元偏置线示意图。

图11是本实用新型实施例二中，弧长圆心角为183度的圆弧形极靴铁芯结构示意图。

图12是本实用新型实施例二中，弧长圆心角为177度的圆弧形极靴铁芯结构示意图。

图13是本实用新型实施例二中，二阶圆弧形永磁体外形示意图。

图14是本实用新型实施例三的结构剖面示意图。

图15是本实用新型实施例三中，上下复合励磁极靴单元与转子圆弧形永磁体结构示意图。

图16是本实用新型实施例三中，左右两侧复合励磁极靴单元与圆弧形永磁体结构示意图。

图17是本实用新型实施例三中，左侧的上下复合励磁励极鞭单元磁线圈无激励电流输入，上永磁体和下永磁体形成的静态磁回路示意图。

图18是本实用新型实施例三中，右侧的上下复合励磁励极鞭单元磁线圈无激励电流输入，上永磁体和下永磁体形成的静态磁回路示意图。

图19是本实用新型实施例三中，左侧的上下复合励磁励极鞭单元磁线圈输入正向激励电流，极靴经过圆弧形永磁体及导磁钢环形成的复合励磁磁回路示意图。

图20是本实用新型实施例三中，右侧的上下复合励磁励极鞭单元磁线圈输入正向激励电流，极靴经过圆弧形永磁体及导磁钢环形成的复合励磁磁回路示意图。

以上附图中，301是动力输出轴，302是电机端盖，303是散热叶轮，304是左侧定子座，305是上方叠片铁芯，306是上方励磁线圈，307是电机罩壳，308是导磁钢环，309是圆弧形永磁体Ⅰ，310是转子座，311是圆弧形永磁体Ⅲ，312是圆弧形永磁体Ⅳ，313是圆弧形永磁体永磁体Ⅱ，314是轴承，315是下方叠片铁芯，316是下方励磁线圈，320是左侧下方叠片铁芯，321是三阶圆弧形永磁体永磁体Ⅱ（左侧），322是左侧定子座，323是三阶圆弧形永磁体Ⅰ（左侧），324是左侧上方叠片铁芯，325是励磁线圈，326是三阶圆弧形永磁体Ⅳ（右侧），327是励磁线圈，328是右侧上方叠片铁芯，329是右侧定子座，330是右侧下方叠片铁芯，331是励磁线圈，332是三阶圆弧形永磁体Ⅲ（右侧），333是霍尔位置传感器，340是叠片铁芯的弧形极靴，341是安装励磁线圈的缺口，342是固定叠片铁芯螺钉孔，343是叠片铁芯定位槽，344是三阶圆弧形永磁体的阶梯部段，345是三阶圆弧形永磁体的宽部段，346是三阶圆弧形永磁体的阶梯部段，347是电机罩壳，348是电机底座；351是动力输出轴，352是散热叶轮，353是电机端盖，354是定子座，355是上方圆弧形极靴铁芯，356是上方励磁线圈，357是电机罩壳，358是导磁钢环，359是圆弧形永磁体Ⅰ，360是转子座，361是轴承，362是圆弧形永磁体Ⅱ，363是下方圆弧形极靴铁芯，364是下方励磁线圈，365是圆弧形永磁体Ⅰ，366是圆弧形永磁体Ⅱ，367是上方圆弧形极靴铁芯，368是下方圆弧形极靴铁芯，369是圆弧形永磁体之间的缝隙，370是圆弧形永磁体之间的缝隙，371是圆弧形永磁体之间的缝隙，372是圆弧形永磁体之间的缝隙，373是上方圆弧形极靴铁芯偏置线，374是上方圆弧形极靴铁芯，375是上方圆弧形极靴铁芯偏置圆心角，376是下方圆弧形极靴铁芯，377是下方圆弧形极靴铁芯偏置圆心角，378是二阶圆弧形永磁体的阶梯部段，379是二阶圆弧形永磁体的宽部段，380是二阶圆弧形永磁体的阶梯部段，381是永磁体，382是励磁线圈， 383是极靴铁芯， 384是定子座，385是导磁钢环， 386是圆弧形永磁体，387是转子支架， 388是两个三阶圆弧形永磁体之间的缝隙，389是位置传感器，390是转子支架悬臂左侧固定的两个三阶圆弧形永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线（垂直），391是转子支架悬臂支架右侧固定的两个三阶圆弧形永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线（水平），392是静态永磁磁力线，393是静态永磁磁力线。394是圆弧形极靴，395是励磁线圈，396是“T”字缺口的横向空间，397是永磁体。

具体实施方式

实施例一，本实施例为一种双侧驱动高速开关磁阻电动机，其结构如附图1所示。

本实施例中，转子座310为悬臂支架结构，采用铝合金材料制成，在悬臂支架左右两侧悬臂的径向内表面分别固定有导磁钢环308，再在导磁钢环308径向内表面固定有两个尺寸形状相同的永磁体309和313以及311和312。永磁体309和永磁体313的形状为圆弧形，这两个永磁体的“阶梯部段”彼此吻合相对但不接触，永磁体309和永磁体313的磁极性指向都是径向的，而永磁体309与永磁体313的磁极性方向则不相同，若永磁体309指向电机轴线方向的磁极性为N极，永磁体313指向电机轴线方向的磁极性为S极，而且永磁体309和永磁体313的“等宽部段”的中心位置点的连线呈垂直方向（如附图4左侧的垂直方向点划线所示）。固定于转子座右侧的永磁体311和永磁体312的形状也为圆弧形，这两个永磁体的“阶梯部段”彼此吻合相对，但不接触，永磁体311和永磁体312的磁极性指向都是径向的，而永磁体311与永磁体312的磁极性方向则不相同，若永磁体311指向电机轴线方向的磁极性为N极，永磁体312指向电机轴线方向的磁极性为S极，永磁体311和永磁体312“等宽部段”的中心位置点的连线呈水平方向设置（如附图4右侧的水平方向点划线所示）。

在本实施例中，定子分为左侧定子和右侧定子，左右两侧定子的结构完全相同。现以左侧定子为例，描述其结构特点，参见附图2和附图3，左侧定子由一个定子座304和两个结构相同的励磁极靴单元构成，上方励磁极靴单元又由励磁线圈305和叠片铁芯306构成，下方励磁极靴单元由叠片铁芯315和励磁线圈316构成，上下励磁极靴单元以水平线为对称轴通过螺钉与定子座304固定连接。

附图4给出了左右两侧励磁极靴单元与转子座悬臂支架上左右两侧圆弧形永磁体之间的装配位置示意图。附图4中可以看出，左右两侧的励磁极靴单元是完全相同的，但左侧的两个圆弧形永磁体321和323的等宽部段中心点在同一条垂直线上（如附图4中的垂直点划线所示），而右侧的两个的圆弧形永磁体326和332的等宽部段中心点在同一条水平线上（如附图4中的水平点划线所示），这样配置，保证电机在输入激励电流情况下正常启动运转。

附图5给出了图4中右侧部分的霍尔位置传感器的安装位置，霍尔位置传感器333设置在靠近圆弧形永磁体332和326吻合相对部段的中间气隙附近。当转子旋转，固定于转子悬臂支架右侧的永磁体332和永磁体326吻合相对部段的中间缝隙经过霍尔位置传感器333时，如附图5所示的位置，霍尔位置传感器333会输出电信号至激励控制电源，激励控制电源随即改变励磁线圈327中激励电流的方向，使铁芯极靴328的磁极性也发生改变，极靴328和极靴330不再对永磁体332和永磁体326形成磁吸引力，反而因极靴328和极靴330的磁极性与位于极靴处永磁体的磁极性相同而产生了排斥力。而此刻，参见附图4，固定于转子悬臂支架左侧永磁体321和永磁体323正受到左侧铁芯极靴320和铁芯极靴324的吸引，而形成旋转力矩。直到永磁体321和永磁体323吻合相对部段的中间缝隙经过设置于左侧定子座上霍尔位置传感器时，该霍尔位置传感器也会输出电信号至激励控制电源，激励控制电源随即改变励磁线圈325中激励电流的方向，使铁芯极靴320和324的磁极性也发生改变，极靴320和324不再对永磁体321和永磁体324形成磁吸引力，也会因极靴320和极靴324的磁极性与位于极靴处永磁体的磁极性相同而产生了排斥力。这样，电动机右侧部分励磁线圈和左侧部分的励磁线圈交替改变激励电流的方向，右侧部分的极靴单元和左侧部分的极靴单元也交替对固定于转子上的永磁体产生吸引力和排斥力，使该电动机保持连续运转。

本实施例中，叠片铁芯的两个极靴340呈圆弧形，参见附图6，励磁线圈固定在叠片铁芯的两个圆弧形极靴之间的缺口341内，叠片铁芯极靴轴向厚度与圆弧形永磁体（参见附图7）等宽部段345的轴向尺寸相同，以获得最大的磁作用力。

在本实施例中，如附图1所示，左侧定子座装配上、下两个励磁极靴单元后，与附图8所示的电动机外壳347左侧固定，在左侧定子座与转动轴之间设置有轴承314，且使左侧上、下励磁极靴单元叠片铁芯的圆弧形极靴与转子座悬臂支架左侧固定的永磁体相对，且相互之间存在气隙，同样，右侧定子座装配上、下两个励磁极靴单元后，再与电动机外壳347右侧固定，在右侧定子座与转动轴之间设置也设置有轴承，且使右侧上、下励磁极靴单元叠片铁芯的弧形极靴与转子座悬臂支架右侧固定的永磁体相对且相互之间存在气隙。

实施例二，本实施例结构如附图9所示。

本实施例中，转子支架360为单悬臂，在该悬臂径向内表面固定导磁钢环358，再在导磁钢环358径向内表面固定有两个圆弧形永磁体359和362，转子支架360与动力轴351轴向对接固定，并由轴承361支承。由圆弧形极靴铁芯355和励磁线圈356构成上方的励磁极靴单元，由圆弧形极靴铁芯363和励磁线圈364构成下方的励磁极靴单元，上、下励磁极靴单元嵌入到定子座354的上、下槽腔内固定。励磁线圈356和励磁线圈364为并联，由同一个激励电源供电控制。

本实施例中，两个圆弧形永磁体为二阶圆弧形永磁体，其形状如附图13所示。上方励磁极靴单元圆弧形极靴铁芯的形状如附图11所示，圆弧形极靴铁芯总弧长所对应圆心角为183度，下方励磁极靴单元圆弧形极靴铁芯的形状如附图12所示，圆弧形极靴铁芯总弧长所对应圆心角为177度。上、下圆弧形极靴铁芯按附图10所示偏置线373安装固定。上、下圆弧形极靴铁芯的偏置，使得电机启动控制极其简单。其机理如下，由于上、下圆弧形极靴铁芯的偏置，在电机没有加载激励电源情况下，转子支架上的两个圆弧形永磁体与定子上的两个圆弧形极靴铁芯之间形成非平衡的静态永磁回路，一旦激励电源加载到励磁线圈，两个圆弧形极靴铁芯的极靴即产生励磁磁势，该励磁磁势对转子支架上的圆弧形永磁体产生磁作用力，迅速改变未加载电源时静态永磁磁回路的非平衡状态，使得转子支架朝着一个固定方向旋转。

在本实施例中，参见附图10，二阶圆弧形永磁体365与二阶圆弧形永磁体366首尾交错相合，形成四个轴向缝隙369、370、371、372。设置在定子座上的一个霍尔传感器正对四个轴向缝隙中的一个，如附图10中的缝隙370位置处。该霍尔位置传感器敏感地检测到两个圆弧形永磁体之间轴向缝隙经过时的磁场强度变化，并输出电信号至激励控制电源，激励控制电源随即改变励磁线圈356、364中激励电流的方向，使极靴铁芯355和363的磁极性也同时发生改变。极靴铁芯355和363的励磁磁势与转子支架上圆弧形永磁体之间的磁作用力，形成电机运转所需的旋转力矩。转子支架每旋转一周，极靴铁芯355和363的磁极性改变一次，从而使电机转子获得持续的旋转力矩。

实施例三，本实施例整机结构剖面如附图14。

本实施例与实施例一的结构大致相似，主要区别是在两侧的上励磁极靴单元和下励磁极靴单元铁芯中嵌入了永磁体，构成了一种能将励磁磁通和永磁磁通叠加输出的复合励磁极靴单元。

本实施例中，复合励磁极靴单元结构如附图17所示，图17显示了左侧的上下两个对称的复合励磁极靴单元。上方复合励磁极靴单元铁芯具有两个圆弧形极靴394，该铁芯中央设置有一个“T”字缺口，励磁线圈395绕制于“T”字缺口的横向空间396，一个永磁体397设置在“T”字缺口纵向空间处。如附图17所示，左侧的上下复合励磁励极靴单元磁线圈在无激励电流输入情况下，上永磁体会在铁芯形成顺时针方向的静态磁回路，下永磁体会在铁芯形成逆时针方向的静态磁回路。而右侧的上下复合励磁励极靴单元磁线圈在无激励电流输入情况下，由于所设置永磁体磁极性原因，如附图18所示，上永磁体会在铁芯形成逆时针方向的静态磁回路，下永磁体会在铁芯形成顺时针方向的静态磁回路。当左侧上下复合励磁极靴单元的励磁线圈同时输入正向激励电流时，如附图19所示，上下极靴经过转子上圆弧形永磁体及导磁钢环能形成由励磁磁通Φ_{励<\/sub>和永磁磁通Φ_{永<\/sub>叠加形成的复合励磁磁通。而当左侧上下复合励磁极靴单元的励磁线圈同时输入反向激励电流时，上下极靴经过转子上圆弧形永磁体及导磁钢环仅能形成励磁磁回路。同理，当右侧上下复合励磁极靴单元的励磁线圈同时输入反向激励电流时，如附图20所示，上下极靴经过转子上圆弧形永磁体及导磁钢环能形成由励磁磁通Φ_{励<\/sub>和永磁磁通Φ_{永<\/sub>叠加形成的复合励磁磁通。当右侧上下复合励磁极靴单元的励磁线圈同时输入正向激励电流时，上下极靴经过转子上圆弧形永磁体及导磁钢环仅能形成励磁磁回路。}}}}

在本实施例中，如附图15所示，分别在左侧定子座和右侧定子座正上方位置，各设置一个位置传感器389，当转子上两个圆弧形永磁体之间的缝隙388经过位置传感器的时刻，位置传感器输出信号控制激励电源，改变激励电流的方向。如附图16所示，由于转子支架悬臂左侧固定的两个圆弧形永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线390呈垂直方向，而转子支架悬臂右侧固定的两个永磁体的圆弧等宽部段的中心点连线391呈水平方向。这样，转子每旋转九十度，就会有一侧励磁线圈的激励电流改变方向，转子每旋转一百八十度，左侧或右侧励磁线圈改变一次激励电流的方向，使左侧和右侧的复合励磁极靴交替地在一百八十度范围产生复合励磁磁势。

本实施例通过复合励磁极靴单元的应用，进一步增加了电动机的旋转扭矩，节省了电能消耗，提高了电动机使用效率。

设计图

一种高速永磁开关磁阻电动机论文和设计

一种高速永磁开关磁阻电动机论文和设计-朱石柱

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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