一种双馈型永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双馈型永磁电机，包括均为凸极结构的初级和次级，所述初级包括初级铁芯、双极性永磁体和初级绕组，初级铁芯包括初级铁芯齿和初级铁芯轭，初级绕组设置在初级铁芯齿之间形成的初级铁芯槽中；所述次级包括次级铁芯，次级铁芯包括次级铁芯齿和次级铁芯轭，所述次级还包括次级绕组，所述次级绕组设置在次级铁芯齿之间形成的次级铁芯槽中。利用本发明专利技术，在不改变原有永磁电机体积的基础上，充分利用电机的转子槽空间，安装次级绕组，使得电机具有初级和次级两套绕组，从而提高了电机的功率密度和调控灵活性。且两套绕组分担电流，使得永磁体上温度降低，减小了永磁体不可逆去磁的风险，提高电机可靠性。

A doubly fed permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种双馈型永磁电机
本专利技术属于电机
，尤其是涉及一种双馈型永磁电机。
技术介绍
随着全球工业的蓬勃发展，能源消耗日益增加，各国都在以提高能源的利用效率为目的，积极寻求环保节能技术的突破，不断开发相关的产品。在电机制造领域，具有强励磁源的稀土永磁电机凭借结构简单、运行可靠，损耗较小，功率密度较高，电机尺寸及形状设计灵活等优点，正在取代传统的电励磁电机，有效地降低能源消耗。定子永磁型电机，转子为凸极结构，电机结构简单，鲁棒性好，在航空航天、风力发电、电动汽车等领域具有广泛的应用前景。其中，双凸极电机、磁通切换电机和磁通反向电机是三类具有代表性的双凸极定子永磁型电机。传统的双凸极永磁电机由美国学者T.A.Lipo在1995年提出。它结合了永磁和开关磁阻电机的双重优点。电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，定子轭部里放有永磁体。传统的磁通切换型永磁电机由法国学者伊曼纽尔·黄(EmmanuelHoang)在1997年提出(Switchingfluxpermanentmagnetpolyphasedsynchronousmachines,EPE97,Trondheim,Norway,1997)。这种磁通切换型永磁电机，永磁体夹在相邻两块定子铁芯的定子铁芯齿之间。传统的磁通反向型永磁电机由印度学者RajeshP.Deodhar在1997年提出(TheFlux-ReversalMachine:ANewBrushlessDoubly-SalientPermanent-Magnet,Bombay,India,1997)。这种磁通反向型永磁电机，永磁体贴在定子内表面。以上所述定子永磁型电机都只有一套定子绕组，转子为无绕组的凸极结构，结构简单，机械鲁棒性能强。上述双凸极定子永磁型电机的初级绕组和永磁体均位于初级，且通过初级铁芯实现热连通，因此电机运行时，初级绕组上产生的热量将引起永磁体温度显著升高，大大增加了永磁体不可逆退磁的风险。此外，上述双凸极定子永磁型电机的转矩密度还具有进一步提升空间。
技术实现思路
基于现有技术存在的上述问题，本专利技术提出了一种双馈型永磁电机，提升了双凸极定子永磁型电机的转矩密度，降低由温升引起的永磁体不可逆退磁风险。本专利技术的技术方案如下：一种双馈型永磁电机，包括均为凸极结构的初级和次级，所述初级包括初级铁芯、双极性永磁体和初级绕组，初级铁芯包括初级铁芯齿和初级铁芯轭，初级绕组设置在初级铁芯齿之间形成的初级铁芯槽中；所述次级包括次级铁芯，次级铁芯包括次级铁芯齿和次级铁芯轭，所述次级还包括次级绕组，所述次级绕组设置在次级铁芯齿之间形成的次级铁芯槽中。本专利技术通过在次级上设置次级绕组，实现电机转矩密度的突破性提升，并且充分利用了次级铁芯槽内空间，使得电机结构更加紧凑。同时，通过在次级上设置次级绕组，在铜耗相同的情况下，次级绕组分担了部分铜耗，从而降低初级上的铜耗，使得位于初级上的永磁体发生不可逆退磁的风险显著降低，同时大大降低了电机散热设计的难度和冷却硬件设备的要求。下面给出能够通过应用本专利技术技术产生有益效果的四种具有不同的初级、次级结构形式的双馈型永磁电机，但是本专利技术不限于上述四种永磁电机。第一种双馈型永磁电机的结构如下：所述初级铁芯可以由若干块初级铁芯块沿周向组合而成，所述双极性永磁体设置在相邻两块初级铁芯块的初级铁芯齿之间，所述的双极性永磁体为沿电机切向充磁，充磁方向沿电机切向交替变化；初级和次级上均设有绕组，初级绕组设置在初级铁芯槽中，次级绕组设置在次级铁芯槽中；此时，所述初级铁芯块为U形结构或者E形结构。初级铁芯为“U”形结构，相邻两块初级铁芯块之间由导磁桥连接或直接断开。为了提高电机的容错性，并减小永磁体用量，初级铁芯也可为“E”形结构，相邻两块初级铁芯块之间由导磁桥连接或直接断开，提高了定子各相之间的磁隔离能力。该结构的磁极数等于永磁体数，等于初级铁芯槽数。为了进一步提高电机的功率密度并减小永磁体用量，在至少一个初级铁芯齿上朝向初级铁芯槽的侧面至少设置1个小齿。第二种双馈型永磁电机的结构如下：所述初级铁芯由若干块初级铁芯块沿周向组合而成，所述双极性永磁体设置在相邻两块初级铁芯块的初级铁芯轭之间，所述的双极性永磁体为沿电机切向充磁，充磁方向沿电机切向交替变化，初级和次级上均设有绕组，初级绕组设置在初级铁芯槽中，次级绕组设置在次级铁芯槽中；周向相邻两块永磁体之间的初级铁芯齿数等于初级绕组相数，相邻两块永磁体之间的初级铁芯齿数至少为1个。作为优选，相邻两块所述永磁体之间有三个初级铁芯齿，所述初级铁芯齿数Np＝6k，所述磁极数即永磁体数量np＝2k，所述次级铁芯齿数Ns＝Np±2k，其中，k为正整数。该初级和次级极数组合使得属于同一相绕组的各线圈间电角度差为零，合成电动势最大。作为优选，相邻两块所述永磁体之间仅有一个初级铁芯齿，磁路对称，不存在初级绕组相间不平衡问题。所述初级铁芯齿数Np＝2mp×k，其中，k为正整数，mp为初级电枢绕组相数，所述磁极数与初级铁芯齿数量相同。作为优选，相邻两块所述永磁体之间有两个初级铁芯齿，永磁体和初级铁芯齿之间的相对位置一致，磁路对称。所述初级铁芯齿数Np＝4mp×k，其中，k为正整数，所述磁极数为初级铁芯齿数的一半。第三种双馈型永磁电机的结构如下：所述双极性永磁体设置在靠近次级一侧的初级铁芯齿端部，所述双极性永磁体为沿电机径向充磁，每个初级铁芯齿端部上设有偶数块永磁体，且所述偶数块永磁体中相邻两块永磁体的充磁方向相反，初级铁芯槽槽口两侧的永磁体极性相同。初级和次级上均设有绕组，初级绕组设置在初级铁芯槽中，次级绕组设置在次级铁芯槽中。该结构的磁极数等于初级铁芯槽数的一半。为了提高永磁体利用率，初级铁芯槽槽口两侧的永磁体极性也可相反，增大永磁体磁动势的极对数，从而提高转矩密度。该结构的磁极数等于初级铁芯槽数。为了增大气隙磁密工作谐波，可通过增加永磁体极对数，使永磁体均匀分布在靠近次级一侧的初级表面，从而提高转矩密度，同时削弱谐波，减小转矩脉动。初级铁芯槽数为Np，初级绕组极对数为P，满足P＝min(iNp/2-Ns)其中，i为正奇数，min为最小值，把满足初级绕组极对数P的i定义为iminP，磁极数为np，满足np＝iminP×Np。第四种双馈型永磁电机的结构如下：所述双极性永磁体设置在靠近次级一侧的初级铁芯槽的槽口，所述的双极性永磁体为Halbach阵列。每个初级铁芯槽口有3块永磁体，中间一块为沿电机径向充磁，边上两块为沿电机切向充磁且方向相反，初级和次级上均设有绕组，初级绕组设置在初级铁芯槽中，次级绕组设置在次级铁芯槽中，该结构的磁极数等于初级铁芯槽数。相同铜耗和相同永磁体用量的条件下，该结构电机可以产生更大的转矩。本专利技术中，初级绕组和次级绕组可以为集中式电枢绕组或分布式电枢绕组，绕组层数可以为单层或双层。上述初级铁芯和双极性永磁体的组合形式中，如果电机为直线结构，初级绕组线圈数为Np，磁极数为np，初级绕组相数mp，次级绕组相数ms，和初级相同长度范围内的次级铁芯齿数ns，次级绕组线圈数为Ns，满足：其中，k1和k2为正整数，HCF为最大公约数函数。如果电机为旋转结构，初级可以设在次级外部或内部，电机旋转部分为初级或次级。初级绕组线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈型永磁电机，包括均为凸极结构的初级和次级，其特征在于，所述初级包括初级铁芯、双极性永磁体和初级绕组，初级铁芯包括初级铁芯齿和初级铁芯轭，初级绕组设置在初级铁芯齿之间形成的初级铁芯槽中；所述次级包括次级铁芯，次级铁芯包括次级铁芯齿和次级铁芯轭，所述次级还包括次级绕组，所述次级绕组设置在次级铁芯齿之间形成的次级铁芯槽中。

【技术特征摘要】
1.一种双馈型永磁电机，包括均为凸极结构的初级和次级，其特征在于，所述初级包括初级铁芯、双极性永磁体和初级绕组，初级铁芯包括初级铁芯齿和初级铁芯轭，初级绕组设置在初级铁芯齿之间形成的初级铁芯槽中；所述次级包括次级铁芯，次级铁芯包括次级铁芯齿和次级铁芯轭，所述次级还包括次级绕组，所述次级绕组设置在次级铁芯齿之间形成的次级铁芯槽中。2.根据权利要求1所述的双馈型永磁电机，其特征在于，所述初级铁芯由若干块初级铁芯块沿周向组合而成，所述双极性永磁体设置在相邻两块初级铁芯块的初级铁芯齿之间，所述的双极性永磁体为沿电机切向充磁，充磁方向沿电机切向交替变化。3.根据权利要求2所述的双馈型永磁电机，其特征在于，在至少一个初级铁芯齿上朝向初级铁芯槽的侧面至少设置1个小齿。4.根据权利要求1所述的双馈型永磁电机，其特征在于，所述初级铁芯由若干块初级铁芯块沿周向组合而成，所述双极性永磁体设置在相邻两块初级铁芯块的初级铁芯轭之间，所述的双极性永磁体为沿电机切向充磁，充磁方向沿电机切向交替变化；周向相邻两块永磁体之间的初级铁芯齿数等于初级绕组相数，相邻两块永磁体之间的初级铁芯齿数至少为1个。5.根据权利要求1所述的双馈型永磁电机，其特征在于，所述双极性永磁体设置在靠近次级一侧的初级铁芯齿端部，所述双极性永磁体为沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，方攸同，郑语婷，章懰，明广强，闻汇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33