一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机制造技术

一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，属于电机领域，本发明专利技术为解决现有的横向磁通电机存在空间利用率低的问题。本发明专利技术包括定子和永磁转子；定子包括环形绕组、定子铁心和定子调制齿，环形绕组是一个m相定子绕组，当环形绕组通有m相交流电流时，会产生p

【技术实现步骤摘要】
一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机


[0001]本专利技术涉及一种永磁电机本体结构，尤其是涉及一种磁场调制式游标永磁电机。

技术介绍

[0002]随着全球能源危机和环境恶化问题的日趋严重，风力发电、电动汽车和舰船驱动等领域受到国内外学者们的广泛关注，而应用于这些领域的低速大转矩直驱式电机成为了目前的研究热点。
[0003]目前常见的低速大转矩实现方式包括：1)通过传统机械齿轮将高速转为低速，进而可相应地提高装置的转矩，但机械齿轮系统存在体积大、噪声大、机械磨损和可靠性低等问题；2)利用磁齿轮增加装置的转矩性能，与机械齿轮的原理相同，只是传动噪声更小且避免了机械磨损问题，但同样占据较大的空间且转矩密度比机械齿轮低；3)采用极对数高的永磁电机满足直驱需求，但该方式转矩密度低，对电机体积的要求很高；4)将永磁电机和磁齿轮结合构成磁齿轮电机，该结构具有很高的转矩密度，但结构比较复杂；5)磁场调制式游标永磁电机利用了磁齿轮传动效应，具有转矩密度高、结构简单等优点，是今后低速大转矩直驱电机领域发展的重要方向。
[0004]游标永磁电机是基于磁场调制原理进行工作的，其结构和传统永磁电机类似，但它的定转子极对数不同，且转子极对数一般是定子极对数的数倍，解决了传统永磁电机增大极对数使定子磁链同比例减少的问题，从而增加电机空载反电动势和转矩密度。横向磁通电机因其电负荷和磁负荷在空间上相互解耦，具有低速、大转矩、高功率密度等优点而适用于直驱系统，但现有的横向磁通电机存在空间利用率低的问题。本专利技术将结合游标永磁电机工作原理和横向磁通电机的结构特点，开发出一种具有更高转矩密度的直驱式新型电机结构。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，与传统游标永磁电机相比，它的定子绕组无端部，能够节省大量的轴向空间，减小了电机绕组铜耗，并利用横向磁通电机的结构特点实现电负荷与磁负荷在空间上的解耦，进一步提高电机的转矩密度和功率密度。
[0006]本专利技术所述一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，包括定子5和永磁转子6；定子5包括环形绕组5
‑
1、定子铁心5
‑
2和定子调制齿5
‑
3，环形绕组5
‑
1是一个m相定子绕组，当环形绕组5
‑
1通有m相交流电流时，会产生p
s
极对数的轴向电枢磁场，m、p
s
为正整数；
[0007]定子调制齿5
‑
3和永磁转子6沿电机圆周方向采用单元电机转子的形式，单元电机数为n，n为正整数；
[0008]永磁转子6的极对数为n
×
p
PM
，p
PM
为正整数；
[0009]定子调制齿5
‑
3包括n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块5
‑3‑
1，p
m
为定子槽数，p
m
为正整数；定子调制齿5
‑
3上n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块5
‑3‑
1沿轴向方向等间距设置(p
m
+1)圈、每圈n
×
p
PM
个导磁块5
‑3‑
1，(p
m
+1)圈导磁块周向依次错位2π/np
m
，此时最外侧两圈轴向对齐；
[0010]同时满足条件p
s
＝|ip
PM
±
kp
m
|，其中i、k是正整数。
[0011]优选地，定子调制齿5
‑
3的n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块5
‑3‑
1分成p
PM
个调制组5
‑3‑
3，相邻两个调制组5
‑3‑
3周向间距为2π/np
PM
；每个调制组5
‑3‑
3包括n个调制单元，一个调制组中的两个相邻调制单元之间的周向间距为2π/n；沿着任意一个调制单元最外层两个轴向对齐的导磁块建立a
‑
c直角坐标系，c、a分别表示圆周方向和轴向方向；该调制单元的(p
m
+1)个导磁块5
‑3‑
1的中心位置满足以下条件：
[0012][0013]式中
[0014]u——该调制单元中第u个导磁块，u为整数；
[0015]l——电机轴向有效长度；
[0016]α1、α2——导磁块沿周向和轴向尺寸系数；
[0017]该调制单元的(p
m
+1)个导磁块5
‑3‑
1的尺寸为：
[0018][0019]优选地，环形绕组定子5的槽采取半闭口槽的方式沿轴向等齿宽排列，其中两个端部齿宽是中间齿宽的1/2，两侧调制齿宽是中间齿宽的1/2，定子铁心5
‑
2的半闭口槽的槽口面向永磁转子6，环形绕组5
‑
1嵌在所述半闭口槽中。
[0020]优选地，永磁转子6包括永磁转子铁心6
‑
2和永磁体6
‑
1，其中永磁体极对数为n
×
p
PM
；n
×
2p
PM
个永磁体6
‑
1沿圆周方向均匀分布排列，相邻两块永磁体6
‑
1的充磁方向相反。
[0021]优选地，n
×
2p
PM
个永磁体6
‑
1固定在永磁转子铁心6
‑
2的外圆表面上，永磁体6
‑
1的充磁方向为径向充磁。
[0022]优选地，n
×
2p
PM
个永磁体6
‑
1嵌入到永磁转子铁心6
‑
2内，永磁体6
‑
1的横截面为矩形，n
×
2p
PM
个永磁体6
‑
1以永磁转子输出轴1为中心在永磁转子铁心6
‑
2的内部放射状分布，永磁体6
‑
1的充磁方向为沿切向平行充磁。
[0023]优选地，n
×
2p
PM
个永磁体6
‑
1嵌入在永磁转子铁心6
‑
2中，永磁体6
‑
1的横截面为矩形，永磁体6
‑
1的充磁方向为平行充磁，且经过中点的磁力线为径向。
[0024]优选地，n
×
2p
PM
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，其特征在于，包括定子(5)和永磁转子(6)；定子(5)包括环形绕组(5
‑
1)、定子铁心(5
‑
2)和定子调制齿(5
‑
3)，环形绕组(5
‑
1)是一个m相定子绕组，当环形绕组(5
‑
1)通有m相交流电流时，会产生p
s
极对数的轴向电枢磁场，m、p
s
为正整数；定子调制齿(5
‑
3)和永磁转子(6)沿电机圆周方向采用单元电机转子的形式，单元电机数为n，n为正整数；永磁转子(6)的极对数为n
×
p
PM
，p
PM
为正整数；定子调制齿(5
‑
3)包括n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块(5
‑3‑
1)，p
m
为定子槽数，p
m
为正整数；定子调制齿(5
‑
3)上n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块(5
‑3‑
1)沿轴向方向等间距设置(p
m
+1)圈、每圈n
×
p
PM
个导磁块(5
‑3‑
1)，(p
m
+1)圈导磁块周向依次错位2π/np
m
，此时最外侧两圈轴向对齐；同时满足条件p
s
＝|ip
PM
±
kp
m
|，其中i、k是正整数。2.根据权利要求1所述一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，其特征在于，定子调制齿(5
‑
3)的n
×
(p
m
+1)
×
p
PM
个导磁块(5
‑3‑
1)分成p
PM
个调制组(5
‑3‑
3)，相邻两个调制组(5
‑3‑
3)周向间距为2π/np
PM
；每个调制组(5
‑3‑
3)包括n个调制单元，一个调制组中的两个相邻调制单元之间的周向间距为2π/n；沿着任意一个调制单元最外层两个轴向对齐的导磁块建立a
‑
c直角坐标系，c、a分别表示圆周方向和轴向方向；该调制单元的(p
m
+1)个导磁块(5
‑3‑
1)的中心位置满足以下条件：式中u——该调制单元中第u个导磁块，u为整数；l——电机轴向有效长度；α1、α2——导磁块沿周向和轴向尺寸系数；该调制单元的(p
m
+1)个导磁块(5
‑3‑
1)的尺寸为：3.根据权利要求2所述一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，其特征在于，环形绕组定子(5)的槽采取半闭口槽的方式沿轴向等齿宽排列，其中两个端部齿宽是中间齿宽的1/2，两侧调制齿宽是中间齿宽的1/2，定子铁心(5
‑
2)的半闭口槽的槽口面向永磁转子(6)，环形绕组(5
‑
1)嵌在所述半闭口槽中。4.根据权利要求3所述一种定子调制齿横向错位的游标永磁电机，其特征在于，永磁转
子(6)包括永磁转子铁心(6
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑萍，王于涛，白金刚，刘国鹏，梁晓宇，高家林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：