一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其组成包括：两块定子(1)、一块转子(2)和电枢绕组(3)。两块定子(1)分别安装在转子(2)的两侧，且两块定子(1)均采用分段拼接的结构；电枢绕组(3)绕制在两块定子(1)的励磁极(103)上；再在励磁极(103)根部的内外两侧分别套上内部环形永磁体(105)和外部环形永磁体(106)；最后在内部环形永磁体(105)的内侧安装内部导磁环(102)，在外部环形永磁体(106)的外侧安装外部导磁环(101)。该电机能实现空载励磁磁场和电枢磁场的磁分路，同时改善了由于磁场叠加而造成较长饱和磁路的问题以及由于永磁体磁阻较大而抑制电枢反应的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机
本专利技术属于电机领域，具体涉及一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机。
技术介绍
双凸极永磁电机(doublysalientpermanentmagnetmotor,DSPM电机)的最初概念可以溯源至1955年，由Rauch和Johnson提出，但受到当时永磁材料和功率器件的限制，难以在实际中应用。随着新的高磁能积的永磁材料的出现，在上世纪九十年代初DSPM电机又重新得到了重视，国内学者也对此进行了大量的研究工作，提出了各种结构形式的DSPM电机，并对电机的特性进行了深入的研究，从而为双凸极电机机理的深入理解作出了很大贡献。华中理工大学的詹琼华教授提出了一种单相4/6极DSPM电机，定子极采用阶梯形结构，使电机可以可靠起动，且实现双向起动能力(边敦新,詹琼华,哈里布·法迪,郭伟.一种新型双凸极单相永磁电动机的工作原理与参数计算[J].中国电机工程学报,2000,(10):15-19)。东南大学的程明教授提出一种新型的定子永磁型8/6极DSPM电机，相对于6/4极结构具有功率密度高、速度范围宽、转矩脉动小等优点，并针对DSPM电机存在的永磁磁场调节能力相比于电励磁较弱而导致的恒功率运行范围十分有限的问题，提出了采用分裂绕组扩展电机恒功率运行区的新方法(程明,周鹗.新型分裂绕组双凸极变速永磁电机的分析与控制[J].中国科学E辑:技术科学,2001,(03):228-237.)。东南大学的林明耀教授提出了一种新型12/8极DSPM电机，它集永磁无刷直流电机和SRM的主要优点于一身，加上其独特的转子斜槽和12/8极结构，该电机具有功率密度高、用铜量小、绕组电阻小和转矩脉动小等优点(林明耀,程明,周鹗.新型12/8极双凸极变速永磁电机的设计与分析[J].东南大学学报(自然科学版),2002,(06):944-948.)。上述电机的永磁体励磁磁场和电枢磁场均采用共用定、转子轭部铁心磁路的方式，使得电机具有较长的饱和磁路，加剧了电机的铁心损耗；此外，由于采用稀土永磁体励磁，而稀土永磁体的磁阻较大，减弱了电枢电流产生的磁场，抑制了电枢反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，它能实现永磁体励磁磁场和电枢磁场的磁分路，不仅改善了由于磁场叠加而使得电机具有较长的饱和磁路而产生较大铁心损耗的问题，还改善了由于永磁体磁阻较大而抑制电枢反应的问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：1、磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其组成包括：两块定子1、一块转子2和电枢绕组3。两块定子1分别安装在转子2的两侧，且两块定子1均采用分段拼接的结构；电枢绕组3绕制在两块定子1的励磁极103上；再在励磁极103根部的内外两侧分别套上内部环形永磁体105和外部环形永磁体106；最后在内部环形永磁体105的内侧安装内部导磁环102，在外部环形永磁体106的外侧安装外部导磁环101。2、两块定子1均采用分段拼接的结构，包括外部导磁环101、内部导磁环102、励磁极103、三段定子轭104、内部环形永磁体105和外部环形永磁体106。3、转子2由两部分组成，包括转子轭202和转子轭202两侧的转子极201。4、定子1上安装有两块环形永磁体，包括内部环形永磁体105和外部环形永磁体106，且这两块环形永磁体采用聚磁形式，即一块环形永磁体沿径向向外充磁，另一块环形永磁体沿径向向内充磁。5、外部导磁环101和内部导磁环102均为环形柱状结构。6、励磁极103呈扇形柱状结构，且沿圆周等间隔分布，分布间隔为一个定子极距360°/Ns，其中Ns为定子极数。7、转子轭202两侧的转子极201沿圆周等间隔分布，分布间隔为一个转子极距360°/Nr，其中Nr为转子极数。8、电枢绕组3采用集中绕组形式，绕制在定子的励磁极103上。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：1、从磁路结构上看，该电机的永磁体励磁磁场和电枢磁场的主磁路相互分离，在定、转子轭部不存在共用铁心磁路，改善了由于磁场叠加而使得电机具有较长的饱和磁路的问题，有利于抑制电机的铁心损耗；2、从磁路结构上看，该电机的永磁体励磁磁场和电枢磁场的主磁路相互分离，改善了由于永磁体磁阻较大而抑制了电枢反应的问题；3、从空间利用率上看，该电机具有较高的内部空间利用率，具有结构紧凑的优点；4、从制造工艺上看，该电机的定转子均采用分段拼接的方式，各分段均采用切削加工的新型软磁复合材料来实现，制造工艺简单，且电枢绕组结构简单，便于手工嵌线，且嵌线工艺简单；5、从应用场合上看，由于是采用轴向磁通的盘式结构，该电机适用于低速大转矩的场合。附图说明图1是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的爆破示意图；图2是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的定子内侧示意图；图3是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的定子外侧示意图；图4是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的转子结构示意图；图5是所述6/4极轴向磁通双凸极永磁电机1/2圆周的展开图；图6是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的绕组匝链磁链、感生电势与转子位置角的关系曲线；图7(a)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的转子滑入过程；图7(b)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的转子滑出过程；图8(a)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机结构的定义的磁链正方向和绕组同名端之间的关系；图8(b)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的一相绕组的等效电路；图9是线性模型中相电感与转子位置角θ的关系曲线图；图10是磁链与位置角的关系曲线图；图11是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为45度时的空载主磁路；图12是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为30度时的空载主磁路；图13是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑出端发电方式下转子位置角为30度时电枢磁场的磁路示意图；图14是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑入端发电方式下转子位置角为30度时电枢磁场的磁路示意图；图15是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑入、滑出端均发电方式下转子位置角为30时电枢磁场的磁路示意图；图16是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑出端电动方式下转子位置角为30度时电枢磁场的磁路示意图；图17是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑入端电动方式下转子位置角为30度时电枢磁场的磁路示意图；图18是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在滑入、滑出端均电动方式下转子位置角为30度时电枢磁场的磁路示意图；图19是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机的相绕组电感曲线及相应相绕组的理想方波电流驱动波形；图20是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为30度时的空载永磁体励磁磁场的矢量分布；图21(a)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为30度时仅由滑入端电枢绕组产生的电枢磁场的矢量分布；图21(b)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为30度时仅由滑出端电枢绕组产生的电枢磁场的矢量分布；图21(c)是所述磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机在转子位置角为30度时由滑入和滑出端电枢绕组共同作用产生的电枢磁场的矢量分布。图中：1为定子，101为外部导磁环，102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其组成包括：两块定子(1)、一块转子(2)和电枢绕组(3)，其特征在于：两块定子(1)分别安装在转子(2)的两侧，且两块定子(1)均采用分段拼接的结构；电枢绕组(3)绕制在两块定子(1)的励磁极(103)上；再在励磁极(103)根部的内外两侧分别套上内部环形永磁体(105)和外部环形永磁体(106)；最后在内部环形永磁体(105)的内侧安装内部导磁环(102)，在外部环形永磁体(106)的外侧安装外部导磁环(101)。

【技术特征摘要】
1.一种磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其组成包括：两块定子(1)、一块转子(2)和电枢绕组(3)，其特征在于：两块定子(1)分别安装在转子(2)的两侧，且两块定子(1)均采用分段拼接的结构；电枢绕组(3)绕制在两块定子(1)的励磁极(103)上；再在励磁极(103)根部的内外两侧分别套上内部环形永磁体(105)和外部环形永磁体(106)；最后在内部环形永磁体(105)的内侧安装内部导磁环(102)，在外部环形永磁体(106)的外侧安装外部导磁环(101)。2.根据权利要求1所述的磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：两块定子(1)均采用分段拼接的结构，包括外部导磁环(101)、内部导磁环(102)、励磁极(103)、三段定子轭(104)、内部环形永磁体(105)和外部环形永磁体(106)。3.根据权利要求1所述的磁分路式的轴向磁通双凸极永磁电机，其特征在于：转子(2)由两部分组成，包括转子轭(202)和转子轭(202)两侧的转子极(201)。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙炜，李强，徐忠文，王瑞霞，卢烨，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32