一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，包括定子、转子、三相电枢绕组、单相励磁绕组和不导磁转轴，转子包括转子齿和转子轭，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭、定子电枢齿、定子励磁齿和永磁体，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。本发明专利技术采用双凸极结构，结构简单，鲁棒性强，适合交流无刷运行，同时混合励磁的引入实现了气隙磁通的可调，提升了电机的转速范围。

A hybrid excitation flux reverse motor with asymmetric stator pole

【技术实现步骤摘要】
一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机
本专利技术涉及一种混合励磁电机，特别是涉及一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，属于永磁电机

技术介绍
传统的永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMachine，PMSM)由于采用稀土永磁材料(如钕铁硼)而具有高功率密度、高效率、运行可靠和强过载能力等优势，是电机学科的重要发展方向。并且随着稀土永磁材料及电力电子技术的发展，PMSM在航空航天、国防、工农业生产以及日常生活的各个领域得到了大规模应用。但传统的永磁同步电机本身存在一个较为严重的问题，其气隙磁场无法调节，主要依靠永磁体充磁后的剩磁来提供气隙磁动势，这就与电励磁的同步电机不同，难以改变气隙磁场。因此，传统的PMSM的运行时调速范围受限，输出特性难以调节，所以实现PMSM的气隙磁场可调是永磁电机领域的研究热点。为实现气隙磁场的可调，出现了很多以转子永磁型电机为原型的混合励磁电机，其中电励磁磁通与永磁磁通串联的结构会导致电励磁的励磁效率显著降低，也会增加电励磁的励磁损耗，而为了给电励磁磁通提供与永磁磁通并行的通路，又往往导致电机结构比较复杂，总体结构复杂度较高。相对而言，基于定子永磁型电机的混合励磁电机，在结构复杂度上将具有显著优势。其既保证了结合电励磁的磁场可调和永磁励磁的高转矩密度的优势，又相对简单，鲁棒性更高。
技术实现思路
专利技术目的：为解决传统磁通反向永磁电机调速范围不高，弱磁能力受限的问题，本专利技术提供一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下的技术方案：本专利技术提供了一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，包括定子、转子、三相电枢绕组、单相励磁绕组和不导磁转轴，转子包括转子齿和转子轭，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭、定子电枢齿、定子励磁齿和永磁体，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。转子上既无永磁体，也无励磁绕组，将永磁体、电枢绕组和励磁绕组都置于定子上，有利于永磁体和绕组的散热。同时，电励磁磁路与永磁励磁磁路并行，既使电励磁更加容易，进而增加电励磁磁通，减少电励磁损耗，扩大调磁范围，又减少了电励磁磁通与永磁磁通方向相反时造成永磁不可逆退磁的可能性。优选的，定子电枢齿的宽度大于定子励磁齿的宽度。定子电枢齿是三相交流绕组所匝链的主磁通的主要通路，所以需要宽度更宽；定子电枢齿两侧的定子励磁齿，负责电励磁磁通的主要通路，并且一定程度上隔离了两个相邻的电枢齿及上面缠绕的电枢绕组，减少了相邻电枢绕组的耦合。另外，这种设计比起等宽的定子齿，具有更好的参数优化选择空间，有助于追求更高性能优化的实现。优选的，定子电枢齿和定子励磁齿均为倒“T”型结构，其中倒“T”型结构本体的长条形结构与定子轭一体连接，倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分与转子齿之间有一定缝隙。优选的，定子电枢齿倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分分别开有放置永磁体的槽。优选的，永磁体采用高矫顽力稀土永磁，充磁方向为径向，且相邻定子电枢齿上的永磁体极性相同。高磁能积的稀土永磁可以提供较大的气隙磁密，提供较高的转矩密度，电励磁作为电机气隙磁场的调节器，实现了电机磁通的连续可调，提升了电机的转速范围。优选的，三相电枢绕组和单相励磁绕组均为集中绕组，两者共用相邻定子电枢齿和定子励磁齿形成的定子槽空间。优选的，每个定子励磁齿上缠绕的单相励磁绕组通电方向相同。优选的，所述定子和转子均为凸极结构。该结构简单、坚固、鲁棒性强。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术将永磁体，电枢绕组，励磁绕组都置于定子上，有利于永磁体和绕组的散热。转子与开关磁阻电机的凸极转子相同，结构简单、坚固、鲁棒性强。(2)本专利技术电励磁磁路与永磁励磁主要磁路并行，既使电励磁更加容易，进而增加电励磁磁通，减少电励磁损耗，扩大调磁范围，又减少了电励磁磁通与永磁磁通方向相反时造成永磁不可逆退磁的可能性。(3)本专利技术采用了电励磁和永磁励磁相结合的混和励磁方式，高磁能积的稀土永磁可以提供较大的气隙磁密，提供较高的转矩密度，电励磁作为电机气隙磁场的调节器，实现了电机磁通的连续可调，提升了电机的转速范围，该电机在电动汽车等领域有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术的电机的截面图；图2为本专利技术的电机的单相励磁绕组不通电时的磁力线分布图；图3为本专利技术的电机的单相励磁绕组正向通电时的磁力线分布图；图4为本专利技术的电机的单相励磁绕组反向通电时的磁力线分布图；图中：定子1、转子2、三相电枢绕组3、单相励磁绕组4、转轴5，定子轭1.1、定子电枢齿1.2、定子励磁齿1.3、永磁体1.4，转子齿2.1、转子轭2.2。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。如图1所示，本实施例的具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，包括定子1、转子2、三相电枢绕组3、单相励磁绕组4和不导磁转轴5。所述的定子1和转子2均为凸极结构，转子固定在不导磁转轴上，定子位于转子外部。所述转子2包括转子齿2.1和转子轭2.2，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀分布，转子上既无永磁体，也无励磁绕组。所述定子1由定子轭1.1、定子电枢齿1.2、定子励磁齿1.3和永磁体1.4组成，具有不等齿宽的两种定子齿，分别为宽度较大的定子电枢齿1.2和宽度较小的定子励磁齿1.3。定子电枢齿是三相交流绕组所匝链的主磁通的主要通路，所以需要宽度更宽；定子电枢齿两侧的定子励磁齿，负责电励磁磁通的主要通路，并且一定程度上隔离了两个相邻的电枢齿及上面缠绕的电枢绕组，减少了相邻电枢绕组的耦合。另外，这种设计比起等宽的定子齿，具有更好的参数优化选择空间，有助于追求更高性能优化的实现。定子电枢齿和定子励磁齿均为倒“T”型结构，其中倒“T”型结构本体的长条形结构与定子轭一体连接，倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分与转子齿之间有一定缝隙，定子电枢齿倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分分别开有放置永磁体的槽。相邻定子电枢齿、定子励磁齿和定子轭之间形成定子槽。所述永磁体1.4采用钕铁硼永磁，充磁方向为径向，两块同极性钕铁硼永磁体1.4贴于定子电枢齿1.2下端的左右两边，两块永磁体1.4之间为定子电枢齿1.2铁心，而定子励磁齿1.3下无永磁体，且相邻电枢齿1.2上的永磁体1.4极性也相同，从永磁体1.4所在区域沿圆周方向看去，呈现“NFeN-Fe-NFeN-Fe”或“SFeS-Fe-SFeS-Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，其特征在于，包括定子(1)、转子(2)、三相电枢绕组(3)、单相励磁绕组(4)和不导磁转轴(5)，转子包括转子齿(2.1)和转子轭(2.2)，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭(1.1)、定子电枢齿(1.2)、定子励磁齿(1.3)和永磁体(1.4)，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，其特征在于，包括定子(1)、转子(2)、三相电枢绕组(3)、单相励磁绕组(4)和不导磁转轴(5)，转子包括转子齿(2.1)和转子轭(2.2)，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭(1.1)、定子电枢齿(1.2)、定子励磁齿(1.3)和永磁体(1.4)，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。


2.根据权利要求1所述的一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，其特征在于，定子电枢齿的宽度大于定子励磁齿的宽度。


3.根据权利要求1所述的一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，其特征在于，定子电枢齿和定子励磁齿均为倒“T”型结构，其中倒“T”型结构本体的长条形结构与定子轭一体连接，倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳辉，刘杨阳，林鹤云，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32