全文摘要
本实用新型公开了一种径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，包括定子、转子，转子包括转子体、转子磁极，转子磁极径向充磁且按N、S磁极性均匀分布在转子体外圆周上，定子包括定子磁轭和定子磁极，定子磁轭内圆周上均匀分布有定子磁极，定子磁极数是转子磁极数的两倍；各定子磁极上集中绕制匝数相等、线径相同、绕向一致的磁极绕组，同属一相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成对应相绕组，两相绕组分别通过单相H桥独立供电。本实用新型的A.B两相绕组分别采用独立的A相H桥、B相H桥依照第一至第四节拍循环供电，任一节拍内A.B两相的电磁机构同时产生拖动转矩，电机的全部电磁机构出力做功，有效地提高了电机的效率和功率密度。
主设计要求
1.一种径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：包括电机外壳、定子、转子，电机外壳非输出轴一端的端盖上装有A、B两相双极性转子位置传感器，所述转子包括转轴、转子铁芯，转子铁芯包括转子体、转子磁极，若干转子磁极径向充磁且按N、S磁极性均匀分布在转子体外圆周上，所述定子包括定子绕组、定子铁芯，定子铁芯包括定子磁轭和定子磁极，定子磁轭内圆周上均匀分布有若干定子磁极，相邻两个定子磁极之间形成定子槽，定子磁极数是转子磁极数的两倍；各个定子磁极上集中绕制匝数相等、线径相同、绕向一致的磁极绕组，同属A相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成A相绕组，同属B相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成B相绕组，A相绕组、B相绕组分别通过A相H桥、B相H桥独立供电。
设计方案
1.一种径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：包括电机外壳、定子、转子，电机外壳非输出轴一端的端盖上装有A、B两相双极性转子位置传感器，所述转子包括转轴、转子铁芯，转子铁芯包括转子体、转子磁极，若干转子磁极径向充磁且按N、S磁极性均匀分布在转子体外圆周上，所述定子包括定子绕组、定子铁芯，定子铁芯包括定子磁轭和定子磁极，定子磁轭内圆周上均匀分布有若干定子磁极，相邻两个定子磁极之间形成定子槽，定子磁极数是转子磁极数的两倍；各个定子磁极上集中绕制匝数相等、线径相同、绕向一致的磁极绕组，同属A相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成A相绕组，同属B相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成B相绕组，A相绕组、B相绕组分别通过A相H桥、B相H桥独立供电。
2.根据权利要求1所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：各转子磁极的极弧由圆弧段和斜坡段组成，圆弧段的宽度等于定子磁极宽度，斜坡段的宽度等于定子槽的宽度。
3.根据权利要求2所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述A相H桥包括第一至第四功率管，第一功率管的集电极接电源正极，第一功率管的发射极与第二功率管的集电极相连，第二功率管的发射极接电源负极，第三功率管的集电极接电源正极，第三功率管的发射极与第四功率管的集电极相连，第四功率管的发射极接电源负极，所述A相绕组的首端接在第一功率管的发射极与第二功率管的集电极之间，A相绕组的尾端接在第三功率管的发射极与第四功率管的集电极之间，第一至第四功率管的基极作为各功率管的控制端。
4.根据权利要求3所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述B相H桥包括第五至第八功率管，第五功率管的集电极接电源正极，第五功率管的发射极与第六功率管的集电极相连，第六功率管的发射极接电源负极，第七功率管的集电极接电源正极，第七功率管的发射极与第八功率管的集电极相连，第八功率管的发射极接电源负极，所述B相绕组的首端接在第五功率管的发射极与第六功率管的集电极之间，B相绕组的尾端接在第七功率管的发射极与第八功率管的集电极之间，第五至第八功率管的基极作为各功率管的控制端。
5.根据权利要求4所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述A相H桥、B相H桥按照第一节拍至第四节拍周而复始的次序分别给A相绕组、B相绕组供电；选择A相磁极中的一个定子磁极，记为A11<\/sub>，选择A11<\/sub>顺时针方向的下一个定子磁极，记为B11<\/sub>；定义定转子磁极对齐指转子磁极的圆弧段中心线与定子磁极中心线重合，当A11<\/sub>与转子N极对齐，进入第一节拍，A相H桥的第一功率管、第四功率管导通，第二功率管、第三功率管关断，B相H桥的第六功率管、第七功率管导通，第五功率管、第八功率管关断，A相绕组的电流方向从首端流向尾端，B相绕组的电流方向从尾端流向首端；当B11<\/sub>与转子N极对齐，进入第二节拍，A相H桥的第一功率管、第四功率管导通，第二功率管、第三功率管关断，B相H桥的第五功率管、第八功率管导通，第六功率管、第七功率管关断，A相绕组的电流方向从首端流向尾端，B相绕组的电流方向从首端流向尾端；当A11<\/sub>与转子S极对齐，进入第三节拍，A相H桥的第二功率管、第三功率管导通，第一功率管、第四功率管关断，B相H桥的第五功率管、第八功率管导通，第六功率管、第七功率管关断，A相绕组的电流方向从尾端流向首端，B相绕组的电流方向从首端流向尾端；当B11<\/sub>与转子S极对齐，进入第四节拍，A相H桥的第二功率管、第三功率管导通，第一功率管、第四功率管关断，B相H桥的第六功率管、第七功率管导通，第五功率管、第八功率管关断，A相绕组的电流方向从尾端流向首端，B相绕组的电流方向从尾端流向首端；第一节拍至第四节拍周而复始供电，使得任一工作节拍内，A、B两相的电磁机构同时产生同旋转方向的电磁力矩，电机的电磁机构处于全额工作状态。
6.根据权利要求4所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述转子是用铁氧体永磁材料制成的一体化转子。
7.根据权利要求4所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述定子铁芯由硅钢片叠压紧固而成。
8.根据权利要求4所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述转轴用非导磁的不锈钢制作而成。
9.根据权利要求4所述的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，其特征在于：所述转轴采用普通钢制成，转轴外表套装隔磁衬套。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机。
背景技术
定转子均为双凸结构的开关磁阻电机，依据磁路磁阻最小原理产生电磁转矩，将电能转换为机械能。常规的两相开关磁阻电机无自起动能力，存在转矩死区，其效率和功率密度小于永磁类电机的效率和功率密度，市场前景受到影响。
2018年5月11提交的名称为“倍极式多磁极两相开关磁阻电机及功率驱动电路”的专利申请，解决了两相开关磁阻电机无起动能力的问题，同时以多磁极结构的方式，扩充电机容量，与普通开关磁阻电机比较，提高了电机的运行效率，但其功率密度还低于永磁类电机的功率密度；2018年6月10日提交的名称为“倍极式永磁型两相开关磁阻电机”的专利申请，与倍极式多磁极两相电机比较，进一步提高了电机的运行效率，功率密度有较大提高，但是该种电机，由于转子是轴向磁化的永磁转子，定转子均为左右两段式结构，使得电机结构和生产工艺复杂，同时该种永磁电机采用A,B两相轮流供电模式工作，在一个工作节拍内，只有一相电磁机构产生拖动转矩而做功，另一相电磁机构闲置，电机整体电磁机构在工作节拍内没有得到充分利用，影响了永磁电机应具备高功率密度的优良特性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、工作效率高的径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，包括电机外壳、定子、转子，电机外壳非输出轴一端的端盖上装有A、B两相双极性转子位置传感器，所述转子包括转轴、转子铁芯，转子铁芯包括转子体、转子磁极，若干转子磁极径向充磁且按N、S磁极性均匀分布在转子体外圆周上，所述定子包括定子绕组、定子铁芯，定子铁芯包括定子磁轭和定子磁极，定子磁轭内圆周上均匀分布有若干定子磁极，相邻两个定子磁极之间形成定子槽，定子磁极数是转子磁极数的两倍；各个定子磁极上集中绕制匝数相等、线径相同、绕向一致的磁极绕组，同属A相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成A相绕组，同属B相的磁极绕组依次首端与首端相连，末端与末端相连构成B相绕组，A相绕组、B相绕组分别通过A相H桥、 B相H桥独立供电。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，各转子磁极的极弧由圆弧段和斜坡段组成，圆弧段的宽度等于定子磁极宽度，斜坡段的宽度等于定子槽的宽度。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述A相H桥包括第一至第四功率管，第一功率管的集电极接电源正极，第一功率管的发射极与第二功率管的集电极相连，第二功率管的发射极接电源负极，第三功率管的集电极接电源正极，第三功率管的发射极与第四功率管的集电极相连，第四功率管的发射极接电源负极，所述A相绕组的首端接在第一功率管的发射极与第二功率管的集电极之间，A相绕组的尾端接在第三功率管的发射极与第四功率管的集电极之间，第一至第四功率管的基极作为各功率管的控制端。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述B相H桥包括第五至第八功率管，第五功率管的集电极接电源正极，第五功率管的发射极与第六功率管的集电极相连，第六功率管的发射极接电源负极，第七功率管的集电极接电源正极，第七功率管的发射极与第八功率管的集电极相连，第八功率管的发射极接电源负极，所述B相绕组的首端接在第五功率管的发射极与第六功率管的集电极之间，B相绕组的尾端接在第七功率管的发射极与第八功率管的集电极之间，第五至第八功率管的基极作为各功率管的控制端。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述A相H桥、B相H桥按照第一节拍至第四节拍周而复始的次序分别给A相绕组、B相绕组供电；选择 A相磁极中的一个定子磁极，记为A 11<\/sub>，选择A11<\/sub>顺时针方向的下一个定子磁极，记为B11<\/sub>；定义定转子磁极对齐指转子磁极的圆弧段中心线与定子磁极中心线重合，当A11<\/sub>与转子N极对齐，进入第一节拍，A相H桥的第一功率管、第四功率管导通，第二功率管、第三功率管关断，B相H桥的第六功率管、第七功率管导通，第五功率管、第八功率管关断，A相绕组的电流方向从首端流向尾端， B相绕组的电流方向从尾端流向首端；当B 11<\/sub>与转子N极对齐，进入第二节拍， A相H桥的第一功率管、第四功率管导通，第二功率管、第三功率管关断，B 相H桥的第五功率管、第八功率管导通，第六功率管、第七功率管关断，A相绕组的电流方向从首端流向尾端，B相绕组的电流方向从首端流向尾端；当A 11<\/sub>与转子S极对齐，进入第三节拍，A相H桥的第二功率管、第三功率管导通，第一功率管、第四功率管关断，B相H桥的第五功率管、第八功率管导通，第六功率管、第七功率管关断，A相绕组的电流方向从尾端流向首端，B相绕组的电流方向从首端流向尾端；当B11<\/sub>与转子S极对齐，进入第四节拍，A相H桥的第二功率管、第三功率管导通，第一功率管、第四功率管关断，B相H桥的第六功率管、第七功率管导通，第五功率管、第八功率管关断，A相绕组的电流方向从尾端流向首端，B相绕组的电流方向从尾端流向首端；第一节拍至第四节拍周而复始供电，使得任一工作节拍内，A、B两相的电磁机构同时产生同旋转方向的电磁力矩，电机的电磁机构处于全额工作状态。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述转子是用铁氧体永磁材料制成的一体化转子。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述定子铁芯由硅钢片叠压紧固而成。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述转轴用非导磁的不锈钢制作而成。
上述径向充磁永磁转子倍极式开关磁阻电机，所述转轴采用普通钢制成，转轴外表套装隔磁衬套。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型的转子是用铁氧体永磁材料制成的一体化转子，转子磁极径向充磁且磁极极性按N.S.N.S均匀分布于转子体外圆周上，磁能量利用率高。
2、本实用新型的A.B两相绕组分别采用独立的A相H桥、B相H桥依照第一至第四节拍循环供电，任一节拍内A.B两相的电磁机构同时产生拖动转矩，电机的全部电磁机构出力做功，有效地提高了电机的效率和功率密度。
3、本实用新型中，相绕组的结构方式和两相独立供电模式，使得该电机供电励磁后，其定子磁极极性按N.N.S.S.N.N.S.S……分布，有利用转子磁极的斜坡段产生电磁吸引力，圆弧段产生同方向排斥力，合成转矩大。
4、本实用新型中，具有圆弧段和斜坡段的永磁转子磁极其总的极弧宽度为定子极距，有效地解决了两相电机无起动能力的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例中8\/4极径向充磁永磁转子倍极式开关插磁阻电机的截面结构示意图。
图2为本实用新型实施例中8\/4极电机4极永磁转子截面图。
图3为本实用新型实施例中A.B两相绕组连接图。
图4为本实用新型实施例中电机功率电路图。
图5为本实用新型实施例中第一节拍供电(+IA,<\/sub>-IB<\/sub>)电机模型图。
图6为本实用新型实施例中第二节拍供电(+IA,<\/sub>+IB<\/sub>)电机模型图。
图7为本实用新型实施例中第三节拍供电(-IA,<\/sub>+IB<\/sub>)电机模型图。
图8为本实用新型实施例中第四节拍供电(-IA,<\/sub>-IB<\/sub>)电机模型图。
图9为本实用新型实施例中电流换相原理图。
其中：01是定子磁轭，02是定子磁极，03是磁极绕组，04是转子体，05 是转子磁极，06是转子磁极的圆弧段，07是转子磁极的斜坡段，08是转轴。
“*”是极绕组同名端符号，a,b,c是极绕组的首端符号，x,y,z是极绕组的末端符号，AX是A相绕组符号，从A端流入的电流为+IA<\/sub>,反之为负电流(-IA<\/sub>),BY 是B相绕组符号，从B端流入的电流为+I B<\/sub>,反之为负电流(-IB<\/sub>), 申请码:申请号:CN201822268907.2 申请日:2018-12-29 公开号:公开日:国家:CN 国家/省市:43(湖南) 授权编号:CN209170080U 授权时间:20190726 主分类号:H02K 1/27 专利分类号:H02K1/27;H02K1/14;H02K3/28;H02K3/18;H02P25/08 范畴分类:37A; 申请人:长沙市开启时代电子有限公司 第一申请人:长沙市开启时代电子有限公司 申请人地址:410205 湖南省长沙市高新区尖山路长沙中电软件园总部大楼1401-1410室 发明人:蒋湘君;罗海波;段鑫;吴国良;黄运生 第一发明人:蒋湘君 当前权利人:长沙市开启时代电子有限公司 代理人:颜昌伟 代理机构:43108 代理机构编号:湘潭市汇智专利事务所（普通合伙） 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计设计图
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