本实用新型涉及磁阻电机技术领域，尤其涉及一种三相同步磁阻电机。
背景技术：
磁阻电机依据磁路磁阻最小原理而产生电磁转矩，实现将电能转换为机械能。普通开关磁阻电机的效率和功率密度比同类型的永磁开关磁阻电机的效率和功率密度要小。永磁型开关磁阻电机的电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩合成，其效率高，功率密度更大。
目前，一种在定子轭中嵌入永磁体的永磁开关磁阻电机装配工艺复杂、漏磁大，漏磁对定子绕组中的相电势影响严重。
此外，一种转子轴向磁化的永磁开关磁阻电机虽然进一步提高了效率和功率密度。但两段式的定子结构增加了电机绕组绕制和安装的复杂性，且只能采用两相供电励磁模式，电机的电磁机构没有得到充分利用。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本实用新型提供一种三相同步磁阻电机，旨在解决定子结构复杂、安装难度大以及磁漏严重的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种三相同步磁阻电机，所述三相同步磁阻电机包括壳体、定子以及转子；
所述定子上设置有凸形结构的定子磁极，所述转子上设置有凸形结构的转子磁极；
所述定子磁极的数量为所述转子磁极的数量的1.5倍；
所述转子磁极的数量为4*k，其中k为正整数；
所述转子磁极上设置有永磁体，所述永磁体靠近所述转子磁极的端面。
优选地，所述永磁体嵌入所述转子的磁极中，磁化后的所述转子磁极呈n、s、n、s交替分布。
优选地，所述永磁体为梯形结构的永磁体，所述梯形结构的永磁体的上端面和下端面均垂直于所述转子的径向方向。
优选地，所述定子磁极上设置有两个所述永磁体，两个所述永磁体布置成“v”字形结构，“v”字形结构的开口朝向所述转子磁极的端面。
优选地，所述“v”形结构的开口角度大于0度小于180度。
优选地，两个永磁体相互靠近的侧面相互平行，且相距1mm-2mm；
两个所述永磁体相互远离的侧面与所述转子磁极的侧面平行。
优选地，所述永磁体为稀土永磁体。
优选地，所述定子的磁极上设置有绕组，多个所述定子的绕组的线径、匝数以及绕制方向相同；
同相的所述绕组首尾相接形成相绕组，三个所述相绕组连接成星形。
优选地，三个所述相绕组采用三相h桥作为功率电路，三个所述相绕组同时供电或者两个所述相绕组同时供电。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：在转子磁极上设置永磁体，充分利用了永磁转矩和磁阻转矩，有效地提高了电机运行过程中的效率和功率密度，使电机的应用面更加广阔。转子磁极设置永磁体，直接对转子磁极进行磁化，避免了在定子轭中嵌入永磁体带来的装配工艺复杂、漏磁大，进而严重影响电机相电势的问题。
附图说明
图1为本实用新型的12/8极梯形永磁体“一”字形结构的三相同步磁阻电机截面图；
图2为本实用新型的三相绕组星形连接图；
图3为本实用新型的三相绕组功率电路图；
图4为本实用新型的a相定子磁极与转子的n极对齐的励磁状态示意图；
图5为本实用新型的c相定子磁极与转子的s极对齐的励磁状态示意图；
图6为本实用新型的b相定子磁极与转子的n极对齐的励磁状态示意图；
图7为本实用新型的a相定子磁极与转子的s极对齐的励磁状态示意图；
图8为本实用新型的c相定子磁极与转子的n极对齐的励磁状态示意图；
图9为本实用新型的b相定子磁极与转子的s极对齐的励磁状态示意图；
图10为本实用新型的三相绕组供电时电机正反转的绕组电流换相表；
图11为本实用新型的两相绕组供电时电机正反转的绕组电流换相表；
图12为本实用新型的12/8极永磁体“v”字形结构布置的三相同步磁阻电机截面图。
【附图标记说明】
01：a相双极性位置传感器；02：b相双极性位置传感器；03：c相双极性位置传感器；04：定子磁轭；05：定子磁极；06：转子磁极；07：永磁体；08：转子轴；09：转子。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型提供了一种三相同步磁阻电机，三相同步磁阻电机包括壳体、定子以及转子09。定子套设在转子09外面，或者转子09套设在定子的外面，转子09通过转子轴08与壳体转动连接。三相同步磁阻电机还可以包括双极性位置传感器或者其他形式的位置检测装置，优选地，本实用新型采用双极性位置传感器，双极性位置传感器包括a相双极性传感器、b相双极性传感器和c相双极性传感器，分别用于检测a相、b相以及c相的位置，便于控制电机的运转。电机的定子和转子09为双凸结构，定子上设置有凸形结构的定子磁极05，转子09上设置有凸形结构的转子磁极06。具体地，定子包括定子磁轭04、定子磁极05以及定子磁极05绕组；转子09包括转子磁轭、转子磁极06以及磁桥。
本实用新型采用定子磁极05的数量为转子磁极06的数量的1.5倍的三相同步磁阻电机，并且，转子磁极06的数量为4*k，其中k为正整数，一种实施方式中，k为2，如图1所示，图1为本实用新型的12/8极梯形永磁体07“一”字形结构的三相同步磁阻电机截面图。在转子磁极06上设置有永磁体07，永磁体07靠近转子磁极06的端面，用于轴向磁化转子09的磁极，此种形式的转子09能有效地简化转子磁极06的装配工艺，减少磁漏，进一步提升电机的性能，并且，由于减少了的磁漏，电机的能源利用率更高，降低了能耗。
优选的实施方式中，永磁体07嵌入转子09的磁极中，轴向磁化后的转子磁极06呈n、s、n、s交替分布。在转子磁极上设置永磁体，使电机的转子磁极磁化后呈n、s、n、s交替均匀分布，有效地提高了电机运行过程中的效率和功率密度，使电机的应用面更加广阔。
实施例一：永磁体07为梯形结构的永磁体07，梯形结构的永磁体07按“一”字形嵌入到转子磁极06中，梯形结构的永磁体07的上端面和下端面均垂直于转子09的径向方向，参阅图1。具体地，转子磁极06上沿着转子磁极06的长度开设有通孔，通孔能够使永磁体07插入转子磁极06内，从而简化永磁体07的安装工艺，并且，能够有效地保证转子磁极06的结构稳定性。
实施例二：在转子磁极06上设置有两个永磁体07，两个永磁体07布置成“v”字形结构，“v”字形结构的开口朝向转子磁极06的端面，同一磁极上的两个永磁体07可以同为菱形结构或者其他形式的四边形的永磁体07，构成“v”字形结构的两个永磁体07相互靠近的内侧面均为n极时则相互远离的两个侧面均为s极，构成“v”字形结构的两个永磁体07相互靠近的内侧面均为s极时则相互远离的两个侧面均为n极，同一转子磁极06上的两个永磁体07使转子磁极06磁化成n极或者s极，参阅12，图12为本实用新型的12/8极永磁体07“v”字形结构布置的三相同步磁阻电机截面图。“v”形结构的开口角度大于0度小于180度。两个永磁体07相互靠近的侧面相互平行，且相距1mm-2mm。两个永磁体07相互远离的侧面与转子磁极06的侧面平行。
优选地，永磁体07为稀土永磁体07。
优选地，如图2和图3所示，图2为本实用新型的三相绕组星形连接图，图3为本实用新型的三相绕组功率电路图。定子的磁极上设置有绕组，多个定子的绕组的线径、匝数以及绕制方向相同。同相的绕组首尾相接形成相绕组，三个相绕组连接成星形。三个相绕组采用三相h桥作为功率电路，三个相绕组同时供电或者两个相绕组同时供电。电机运行过程中效率高、功率密度大，充分体现了永磁开关磁阻电机不但能产生永磁转矩，同时还能产生磁阻转矩的优点。
下面以12/8极梯形永磁体07结构的电机为例结合图4-图11，采用三相绕组同时供电方式进一步说明其工作过程。图中，a1、a2、a3、a4为a相定子磁极05符号，b1、b2、b3、b4为b相定子磁极05符号，c1、c2、c3、c4为c相定子磁极05符号，n1、n2、n3、n4为转子磁极06符号，表示转子磁极06极性为n极，s1、s2、s3、s4为转子磁极06符号，表示转子磁极06极性为s极，*为定子磁极05绕组同名端符号，a、b、c为极绕组首端符号，x、y、z为极绕组末端符号，ax为a相绕组符号，by为b相绕组符号，cz为c相绕组符号，从a端流入的电流为 ia,从a端流出的电流为-ia，从b端流入的电流为 ib,从b端流出的电流为-ib，从c端流入的电流为 ic,从c端流出的电流为-ic，
假设电机初始状态如图4所示，图4为本实用新型的a相定子磁极05与转子09的n极对齐的励磁状态示意图。电机处于停止状态，转子磁极06n1、n2、n3、n4分别与定子磁极05a1、a2、a3、a4对齐(an对齐)。控制电机顺时针方向旋转，按照图10给出的电流换相表给三相绕组供电。
第一节拍，如图4所示。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t1、t5、t6导通，功率管t2、t3、t4关断，此时a相绕组电流为正电流 ia，b相绕组电流为负电流-ib，c相绕组电流为正电流 ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为n极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为s极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为n极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06s1、s2、s3、s4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06s1、s2、s3、s4产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06s1、s2、s3、s4分别与定子磁极05c1、c2、c3、c4对齐(cs对齐)。此时，c相双极性位置传感器0303发出电流换相信息，进入第二节拍。
第二节拍，如图5所示，图5为本实用新型的c相定子磁极05与转子09的s极对齐的励磁状态示意图。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t1、t2、t6导通，功率管t3、t4、t5关断，此时a相绕组电流为正电流 ia，b相绕组电流为负电流-ib，c相绕组电流为负电流-ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为n极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为s极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为s极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06s1、s2、s3、s4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06n1、n2、n3、n4分别与定子磁极05b1、b2、b3、b4对齐(bn对齐)。此时，b相双极性位置传感器0202发出电流换相信息，进入第三节拍。
第三节拍，如图6所示，图6为本实用新型的b相定子磁极05与转子09的n极对齐的励磁状态示意图。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t1、t2、t3导通，功率管t4、t5、t6关断，此时a相绕组电流为正电流 ia，b相绕组电流为正电流 ib，c相绕组电流为负电流-ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为n极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为n极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为s极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06s4、s1、s2、s3产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06s1、s2、s3、s4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06s4、s1、s2、s3分别与定子磁极05a1、a2、a3、a4对齐(as对齐)。此时，a相双极性位置传感器0101发出电流换相信息，进入第四节拍。
第四节拍，如图7所示，图7为本实用新型的a相定子磁极05与转子09的s极对齐的励磁状态示意图。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t2、t3、t4导通，功率管t1、t5、t6关断，此时a相绕组电流为负电流-ia，b相绕组电流为正电流 ib，c相绕组电流为负电流-ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为s极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为n极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为s极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06s4、s1、s2、s3产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06n1、n2、n3、n4分别与定子磁极05c1、c2、c3、c4对齐(cn对齐)。此时，c相双极性位置传感器0303发出电流换相信息，进入第五节拍。
第五节拍，如图8所示，图8为本实用新型的c相定子磁极05与转子09的n极对齐的励磁状态示意图。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t3、t4、t5导通，功率管t1、t2、t6关断，此时a相绕组电流为负电流-ia，b相绕组电流为正电流 ib，c相绕组电流为正电流 ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为s极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为n极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为n极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06s4、s1、s2、s3产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06s4、s1、s2、s3产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06s4、s1、s2、s3分别与定子磁极05b1、b2、b3、b4对齐(bs对齐)。此时，b相双极性位置传感器0202发出电流换相信息，进入第六节拍。
第六节拍，如图9所示，图9为本实用新型的b相定子磁极05与转子09的s极对齐的励磁状态示意图。按图3的功率电路给abc三相定子绕组供电，功率管t2、t3、t4导通，功率管t1、t5、t6关断，此时a相绕组电流为负电流-ia，b相绕组电流为正电流-ib，c相绕组电流为负电流 ic。
根据右手螺旋定则可知：a相磁极a1、a2、a3、a4为s极性，b相磁极b1、b2、b3、b4为s极性，c相磁极c1、c2、c3、c4为n极性。
由电磁力定律得出：a相磁极a1、a2、a3、a4分别对转子磁极06n4、n1、n2、n3产生异极性的顺时针方向的吸引电磁力；b相磁极b1、b2、b3、b4分别对转子磁极06s4、s1、s2、s3产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力；c相磁极c1、c2、c3、c4分别对转子磁极06n1、n2、n3、n4产生同极性的顺时针方向的排斥电磁力。在此节拍内，定转子磁极06相互作用产生的顺时针方向的电磁力矩，使转子09顺时针方向旋转15°机械角，直至转子磁极06n4、n1、n2、n3分别与定子磁极05a1、a2、a3、a4对齐(an对齐)。
此时电机经过六个节拍的供电工作，转子09沿顺时针方向旋转了90°机械角。接下来按照第一节拍到第六节拍的电流换相顺序对定子绕组循环进行供电，使转子09沿顺时针方向连续运行。
同理，如图10所示，图10为本实用新型的三相绕组供电时电机正反转的绕组电流换相表。按照图10中转子09逆时针方向旋转时的电流换相顺序，对定子绕组进行循环供电，实现电机逆时针方向连续运行。
采用两相绕组供电的电机运行原理同三相绕组供电时类似，只是在定转子磁极06位置对齐时，关断对齐的定子绕组电流，其它两相绕组的电流方向同三相绕组供电时一致，这里不再赘述。两相绕组供电的电流换相顺序表如图11所示，图11为本实用新型的两相绕组供电时电机正反转的绕组电流换相表，按照电流换相顺序，对定子绕组进行循环供电，即可实现电机的顺时针或逆时针运行。
12/8极永磁体07“v”字形结构布置的三相同步磁阻电机的运行过程与上述12/8极梯形永磁体07结构的三相同步磁阻电机相同。
需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
1.一种三相同步磁阻电机，其特征在于，所述三相同步磁阻电机包括壳体、定子以及转子；
所述定子上设置有凸形结构的定子磁极，所述转子上设置有凸形结构的转子磁极；
所述定子磁极的数量为所述转子磁极的数量的1.5倍；
所述转子磁极的数量为4*k，其中k为正整数；
所述转子磁极上设置有永磁体，所述永磁体靠近所述转子磁极的端面。
2.如权利要求1所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述永磁体嵌入所述转子的磁极中，磁化后的所述转子磁极呈n、s、n、s交替分布。
3.如权利要求1所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述永磁体为梯形结构的永磁体，所述梯形结构的永磁体的上端面和下端面均垂直于所述转子的径向方向。
4.如权利要求1所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述定子磁极上设置有两个所述永磁体，两个所述永磁体布置成“v”字形结构，“v”字形结构的开口朝向所述转子磁极的端面。
5.如权利要求4所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述“v”形结构的开口角度大于0度小于180度。
6.如权利要求4所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，两个永磁体相互靠近的侧面相互平行，且相距1mm-2mm；
两个所述永磁体相互远离的侧面与所述转子磁极的侧面平行。
7.如权利要求1所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述永磁体为稀土永磁体。
8.如权利要求1所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，所述定子的磁极上设置有绕组，多个所述定子的绕组的线径、匝数以及绕制方向相同；
同相的所述绕组首尾相接形成相绕组，三个所述相绕组连接成星形。
9.如权利要求8所述的三相同步磁阻电机，其特征在于，三个所述相绕组采用三相h桥作为功率电路，三个所述相绕组同时供电或者两个所述相绕组同时供电。
技术总结