本發(fā)明涉及一種四相永磁雙凸極電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

永磁電機(jī)性能優(yōu)越，但是它驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的成本、復(fù)雜度影響了它的應(yīng)用。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有控制性能好，控制簡(jiǎn)單，成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)基礎(chǔ)上引入永磁材料，就得到雙凸極永磁電動(dòng)機(jī)，它吸收了永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了諸如驅(qū)動(dòng)控制復(fù)雜、成本高、利用率低、脈動(dòng)噪聲等問(wèn)題。

自上世紀(jì)90年代，隨著新的高磁能積的永磁材料研制成功，一種新型的帶有雙凸極結(jié)構(gòu)的永磁電機(jī)出現(xiàn)了。它繼承了雙凸極電機(jī)的簡(jiǎn)單性,同時(shí)兼?zhèn)淞擞来烹姍C(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)。各國(guó)學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究工作，提出了各種構(gòu)造形式的雙凸極樣機(jī)，并對(duì)電機(jī)的特性進(jìn)行了深入的分析。

在目前公開(kāi)的技術(shù)中，僅有少數(shù)涉及到永磁雙凸極電機(jī)。在相近的專(zhuān)利中，專(zhuān)利號(hào)為201210088730.2的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)：一種自耦型永磁雙凸極電機(jī)，提出了一種永磁雙凸極電機(jī)，包括定子組合、轉(zhuǎn)子組合以及驅(qū)動(dòng)控制單元。該發(fā)明利用自然磁能與電磁驅(qū)動(dòng)單元所產(chǎn)生的工作磁場(chǎng)相互間的直接作用，使機(jī)械動(dòng)力裝置產(chǎn)生更好的節(jié)能效果，以此降低對(duì)電力的消耗，對(duì)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

另外，也有一些永磁電機(jī)的相關(guān)專(zhuān)利文獻(xiàn)，例如專(zhuān)利號(hào)為201310283063.8的授權(quán)的專(zhuān)利：四相雙面平板式橫向磁場(chǎng)永磁電機(jī)，提出了一種永磁電機(jī)，由兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)和四相定子組成，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)對(duì)應(yīng)兩相定子，用于解決現(xiàn)有盤(pán)式三相聚磁式橫向磁場(chǎng)永磁電機(jī)定子電樞繞制困難的技術(shù)問(wèn)題。

總之，傳統(tǒng)的四相永磁雙凸極電機(jī)一個(gè)勵(lì)磁體給四個(gè)電樞繞組提供勵(lì)磁，會(huì)存在各相不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題（原理詳見(jiàn)本申請(qǐng)作為第一發(fā)明人發(fā)表的論文《各相對(duì)稱(chēng)的五相電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)電磁特性分析》. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)2016. 36 (10)）。因此急需打破常規(guī)思維，提出一種一個(gè)勵(lì)磁源能給多個(gè)定子極提供勵(lì)磁，且各相性能對(duì)稱(chēng)的永磁雙凸極電機(jī)。

目前已有四相、五相永磁雙凸極電機(jī)的研究報(bào)道，也有不少關(guān)于雙凸極電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的研究報(bào)道，但至今未檢索到關(guān)于永磁雙凸極定轉(zhuǎn)子極極弧機(jī)械角的組合創(chuàng)新的研究報(bào)道。同時(shí)定轉(zhuǎn)子極極弧機(jī)械角的組合對(duì)于電機(jī)性能的提高有重要影響，特別是對(duì)于永磁雙凸極這種磁阻型電機(jī)。因此需要提出一種新的定轉(zhuǎn)子極極弧機(jī)械角的組合方案的新型永磁雙凸極電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種兩相互相隔離、故障不能傳播的電動(dòng)滾筒電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種四相永磁雙凸極電機(jī)，包括定子鐵心(1)、轉(zhuǎn)子鐵心(3)、永磁體(4)、四相電樞繞組和軸(2)，轉(zhuǎn)子鐵心(3)固定在軸(2)上，其特征在于：

定子鐵心(1)具有6X個(gè)定子極，X為正整數(shù)；其中2X個(gè)極弧機(jī)械角為45/X度的定子極端部固定有永磁體(4)；2X個(gè)永磁體(4)充磁方向相同；

任意兩個(gè)帶永磁體(4)的定子極之間有兩個(gè)帶電樞繞組的定子極，所有電樞繞組繞制方向相同；

沿圓周方向的電樞繞組依次分相為A相(8)、B相(5)、C相(6)、D相(7)，A相(8)、B相(5)、C相(6)、D相(7)，……，如此循環(huán)X次；

帶電樞繞組的定子極極弧機(jī)械角為27/X度；

帶電樞繞組的定子極和帶永磁體(4)的定子極之間有放置電樞繞組的電樞槽，所述電樞槽口弧長(zhǎng)的機(jī)械角為27/X度；

轉(zhuǎn)子鐵心(3)具有5X個(gè)均布的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極弧機(jī)械角為36/X度。

如上所述一種四相永磁雙凸極電機(jī)，其特征在于：轉(zhuǎn)子極為斜極結(jié)構(gòu)。

如上所述一種四相永磁雙凸極電機(jī)，其特征在于：永磁體(4)由鋁鎳鈷永磁材料制成，帶永磁體(4)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(9)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流的大小能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的高速弱磁控制和發(fā)電穩(wěn)壓控制；通過(guò)改變勵(lì)磁繞組電流的大小還能夠?qū)崿F(xiàn)永磁體(4)的充磁與退磁，實(shí)現(xiàn)永磁體(4)的磁場(chǎng)可調(diào)。

本發(fā)明的有益效果是：

1在本發(fā)明中采用四相繞組，即使有缺相故障時(shí)系統(tǒng)仍能維持工作，容錯(cuò)能力強(qiáng)；

2繞組皆為集中式繞組，內(nèi)阻小（銅耗少），效率高；

3電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅提高了電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，而且更適合高速轉(zhuǎn)動(dòng)；

4總的磁鏈較短，硅鋼片磁阻小，鐵耗少。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明一種四相永磁雙凸極電機(jī)第1實(shí)施例結(jié)構(gòu)縱剖圖。其中，1、定子鐵心，2、軸，3、轉(zhuǎn)子鐵心，4、永磁體，5、B相繞組， 6、C相繞組，7、D相繞組，8、A相繞組。

圖2是本發(fā)明一種四相永磁雙凸極電機(jī)極弧示意圖。

圖3是本發(fā)明一種四相永磁雙凸極電機(jī)第2實(shí)施例結(jié)構(gòu)縱剖圖。其中，1、定子鐵心，2、軸，3、轉(zhuǎn)子鐵心，4、永磁體，5、B相繞組， 6、C相繞組，7、D相繞組，8、A相繞組，9、勵(lì)磁繞組。

圖4 是本發(fā)明中繞組與變換器的電路連接示意圖。

圖5是本發(fā)明電機(jī)兩相繞組反電勢(shì)仿真波形。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種四相永磁雙凸極電機(jī)，為使本發(fā)明的技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示的一種四相永磁雙凸極電機(jī)第1實(shí)施例結(jié)構(gòu)縱剖圖，本例中取X=1。一種四相永磁雙凸極電機(jī)由定子鐵心(1)、轉(zhuǎn)子鐵心(3)、永磁體(4)、四相電樞繞組和軸(2)組成。轉(zhuǎn)子鐵心(3)固定在軸(2)上，轉(zhuǎn)子鐵心(3)具有5個(gè)均布的轉(zhuǎn)子極；定子鐵心(1)具有6個(gè)定子極；其中2個(gè)極弧系數(shù)為45度機(jī)械角度定子極端部固定有永磁體(4)，永磁體(4)充磁方向相同；任意兩個(gè)帶永磁體(4)的定子極之間有兩個(gè)帶電樞繞組的定子極，所有電樞繞組繞制方向相同；沿圓周方向的電樞繞組依次分相為A相(8)、B相(5)、C相(6)、D相(7)。

圖2是本發(fā)明一種四相永磁雙凸極電機(jī)極弧示意圖。如圖所示，圖中上述X取值為1，定子鐵心(1)具有6個(gè)定子極，其中定子極端部固定永磁體(4)的定子極極弧系數(shù)為為45度機(jī)械角度，帶電樞繞組的定子極極弧機(jī)械角為27度；帶電樞繞組的定子極和帶永磁體(4)的定子極之間有電樞槽，所述電樞槽口弧長(zhǎng)的機(jī)械角為27度；轉(zhuǎn)子極弧機(jī)械角為36度。

圖3是本發(fā)明一種四相永磁雙凸極電機(jī)第2實(shí)施例結(jié)構(gòu)縱剖圖。如圖所示，圖3中一種四相永磁雙凸極電機(jī)帶永磁體(4)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(9)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速弱磁控制和發(fā)電穩(wěn)壓控制。永磁體(4)由鋁鎳鈷永磁材料制成，通過(guò)改變勵(lì)磁繞組電流的大小還能夠?qū)崿F(xiàn)永磁體(4)的充磁與退磁，實(shí)現(xiàn)永磁體(4)的磁場(chǎng)可調(diào)。

圖4 是本發(fā)明中繞組與變換器的電路連接示意圖。該變換器可以給兩相繞組單獨(dú)通電，以實(shí)現(xiàn)兩相繞組的電隔離。

圖5是本發(fā)明電機(jī)兩相繞組反電勢(shì)仿真波形。由于上述定子極數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的獨(dú)特性，可以得到相差90°電角度的兩相繞組。

下面對(duì)本發(fā)明提出的一種四相永磁雙凸極電機(jī)進(jìn)行工作原理的說(shuō)明。

在本發(fā)明的第1實(shí)施例中磁通從永磁體N極，通過(guò)氣隙經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子極，再經(jīng)過(guò)帶電樞繞組的定子極、帶永磁體的定子極，最后回到永磁體S極，形成閉合磁路。如圖1所示，假設(shè)轉(zhuǎn)子極滑入帶A相繞組的定子極，并滑出帶B相繞組的定子極，帶A相繞組的定子極的繞組磁鏈開(kāi)始上升，帶B相繞組的定子極的繞組磁鏈開(kāi)始下降，此時(shí)給A相繞組通以正向電流給B相繞組通負(fù)電流，可產(chǎn)生正的輸出轉(zhuǎn)矩。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子極也會(huì)滑入帶D相繞組的定子極，并滑出帶C相繞組的定子極，帶D相繞組的定子極的繞組磁鏈開(kāi)始上升，帶C相繞組的定子極的繞組磁鏈開(kāi)始下降，此時(shí)給D相繞組通以正向電流給C相繞組通負(fù)電流，也可產(chǎn)生正的輸出轉(zhuǎn)矩。

在本發(fā)明的第2實(shí)施例中，如圖3所示一種四相永磁雙凸極電機(jī)在帶永磁體的定子極上繞有勵(lì)磁繞組，可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速弱磁控制和發(fā)電穩(wěn)壓控制。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。