| 而且若电感L是随转角θ的增加而增加时，绕组通入电流所产生的电磁转矩为正，即电磁转矩为驱动性，电机运行于电动机状态；若电感L是随转角θ的增加而减少时，绕组内流过电流则产生负的电磁转矩，即电磁转矩为制动性，电机运行于发电机状态。
如不考虑磁路饱和，绕组电感L是随转角θ呈线性变化。如图2所示（图中β为转子齿宽度，β为定子齿宽度，a为转子槽宽度，通常β＞β，a＞β）。当转子极处于定子两极之间，定子极弧与转子极弧无重合，气隙磁导最小，电感为最小值L。当转子位置角θ增大时，转子极弧与定子极弧开始重合，绕组电感随之增大，当整个定子极弧与转子极弧相重合时，电感达到最大值L,并在β-β内保持不变。当θ继续增大时，定、转子极弧的重叠部分将线性减小，故电感随之线性下降。由图可知，其线性电感可表示如下（1-2）式，式中θ为转子极距角，系数K为:K=(L-L)/(θ-θ)。
利用上述电机的电磁转矩公式（1-1）和绕组电感L随转角θ变化的表达式(1-2)，即可较好地说明如何实现电动、发电回馈和电磁制动三种不同的控制方式。通常电机的可控变量为绕组电压±U、开通角θ和关断角θ三个参数。在电动机运行状态时，要求以电感增大区作为电路导通区，即如图2所示的转子角θ和θ为开通角θ和关断角θ的参考点。而在发电机运行状态时，则以电感减小区作为电路导通区，即以转子角θ和θ作为开通角θ和关断角θ的参考点。并且在电感最大区β-β保持电流，即使该相绕组持续通电就可实现电磁制动。
三、改进电机的基本思路
根据上述电磁转矩公式（1-1）可知电感L对其转角θ的导数，即磁导（电感）变化率越大，其电磁转矩T就越大。反映在电机结构上也就是电机极弧槽距（Δθ）的减小有利于提高输出电磁转矩T。即从结构上来说，可适当减小槽距，从而即增大凸极齿宽，并且凸极齿宽的增大也正好使电机在制动时能增大其电磁制动力矩。为充分发挥电机的电磁制动效能，要求在电磁制动使绕组持续通电时，能使定、转子圆周上的凸极以电磁相吸而重合的极弧边距尽可能大。为此可通过减少绕组相数和减小凹槽相对宽度两个途径来设法增大了凸极齿宽（突破了此类电机的凸极齿宽一般小于其槽宽的形式）。并且绕组相数的减少，也可减少驱动控制器的功率开关元器件数，即有利于降低其成本。同时又考虑到为减小电机低速时的转矩波动而引起的噪声和振动，需设法通过增加极数来减小转子极距角θ，并且要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反，即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。
总之，为了兼顾电动、制动两项功能的发挥，电机的设计原则为：通过减少相数和减小凹槽相对宽度来增大凸极齿宽以利提高其电磁制动力矩；通过增加极数来减小电动时的转矩波动，即减小步距角。另外，也可采用改变运行拍数或如同步进电机采用细分驱动电路的方式来设法减小步距角。
四、电机结构上的改进措施
根据上述改进电机的基本思路，本发明电机采用了绕组相数尽可能少的两种结构，即为二相和三相，在此以外转子内定子的轮毂式电机结构形式分别描述如下：
二相磁阻电机的改进结构如图3所示，其特点是转子凸极齿宽大于槽宽，同时定子极数小于转子极数。定子极数为4的整倍数，而转子极数为6的相同整倍数，图3所示电机的倍数为2，即为二相8/12极磁阻电机。为减小电动时的转矩波动，可通过增加极数来减小步距角，其倍数可增大为3、4、5。为使电机在正、反方向均有自起动能力，要求外转子凸极为永磁体，并以异向极性间隔排列，采用永磁体也有利于提高电机功效，由于永磁体在外转子上，运行转动时可利用车轮轮幅自然散热，避免永磁体在高温下出现退磁现象。同时也要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反，即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。图3中电机各极距的设计参考值为：外转子永磁体凸极的齿距为20度，槽距为10度；其内定子的凸极齿距为22度，槽距为23度。
三相磁阻电机的改进结构如图4所示，其特点是定、转子凸极齿宽均大于槽宽，同时定子极数大于转子极数。定子极数为6的整倍数，而转子极数为4的相同整倍数，图4所示电机的倍数为2，即为三相12/8极磁阻电机。为减小电动时的转矩波动，可通过增加极数来减小步距角，其倍数可增大为3、4、5。并且要求同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反，即通电后所产生的磁场极性相反,各极上的绕组以串联形式连接。图4中电机各极距的设计参考值为：外转子凸极齿距为26度，槽距为19度；内定子的凸极齿距为18度，槽距为12度。
由于该类电机运行时，需要根据汽车运行的实际工况，随时改变电机的运行方式，使其运行于电动、发电回馈或电磁制动任一种状态下。为此，根据变磁阻电机运行原理，需配备转角θ位置检测装置，可采用接近开关式、磁敏式、光电式等各种形式。在此为提高抗干扰能力，可用光电式：即按外转子凸极的分布位置做一透光码盘，与外转子同轴连接，而在内定子相应位置上安装有若干对光电耦合开关,透光码盘与光电耦合开关配合即可检测转角θ的相对位置。 2/4 首页 上一页 1 2 3 4 下一页 尾页 |
