一种强聚磁型磁通切换电机制造技术

一种强聚磁型磁通切换电机，包括定子和转子，所述定子同轴套装在转子内部或外部，所述定子靠近转子一侧及转子靠近定子一侧分别设有定子齿和转子齿，所述定子齿上设有线圈绕组，相邻定子齿之间形成定子槽，定子槽的槽口处设有两个切向充磁的永磁体及一个导磁块，其中两个永磁体分别设于定子槽的槽口两侧，导磁块设于两永磁体之间，且相邻两永磁体的充磁方向相反，转子上既无绕组也无永磁体，本发明专利技术特殊的电机拓扑结构使其较传统的磁通切换电机具有更强的聚磁效应、更高的永磁体的利用率、更大的定子槽面积，更高的转矩密度和输出功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种强聚磁型磁通切换电机


[0001]本专利技术涉及电机
，具体为一种强聚磁型磁通切换电机。

技术介绍

[0002]电机是整个驱动系统的关键部件，其与系统控制策略的复杂性、系统的效率 以及系统的经济性息息相关。永磁电机凭借永磁体高磁能积的特点，具有高功率 密度、高效率的优点，开关磁阻电机将绕组安置于定子，转子上既无永磁体也无 绕组，具有结构简单、可靠性高的优点。将永磁体放置于开关磁阻电机的定子侧 得到磁通切换电机，兼具了上述永磁电机和开关磁阻电机的优点，结构简单可靠， 功率密度高，易于散热冷却，适合高速运行。在电动汽车、多电/全电飞机、航 空发电机以及风力发电机等领域具有较好的应用前景。
[0003]现有的磁通切换电机，其永磁体的利用率较低、电机制造成本较高，例如专 利文献CN201320255345.2公开了一种六相磁通切换型永磁电机、专利文献 CN201120255319.0公开了一种低风阻磁通切换电机以及专利文献 CN201410326088.6公开了一种多重对称绕组磁通切换电机，上述专利文献公开 的磁通切换电机中永磁体的放置方式都基于1997年法国E.Hoang提出的磁通切 换电机，其定子由多个单元构成，每个单元包括一个U型铁心和一块切向充磁的 永磁体，相邻单元内永磁体的磁化方向相对，这种永磁体轮辐式安装在定子铁心 中的安装结构，必然使得永磁体用量大、永磁体利用率低，导致制造成本增高， 而且还存在严重的径向端部漏磁问题，不利于磁通切换电机的广泛应用。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有磁通切换电机的永磁体利用率低、电机制造成本较高的问 题，本专利技术提供了一种强聚磁型磁通切换电机，以此更大程度地拓宽其应用范围。
[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种强聚磁型磁通切换电机，包括同轴套装的定子和转子，所述定子与转子 之间存在气隙，且定子与转子轴向长度相等。
[0007]如上所述的一种强聚磁型磁通切换电机，所述定子靠近转子一侧的表面上均 布有若干定子齿，所述定子齿沿定子轴向布置，其内端通过定子轭连接为一个整 体，外端指向转子布置，且若干个所述定子齿的齿宽相等，所述定子齿上设有线 圈绕组，且相邻两定子齿之间形成定子槽，若干个所述定子槽的规格均相同，每 个所述定子槽的槽口处均设有两个永磁体和一个导磁块，两个所述永磁体分别贴 合设于导磁块的两侧，且两个永磁体的外侧均与定子齿贴合连接，即导磁块和永 磁体在定子槽内的布置方式为“定子齿
‑
永磁体
‑
导磁块
‑
永磁体
‑
定子齿”，所述 永磁体为切向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，相邻线圈绕组分属不同的相绕 组，若干所述永磁体的宽度相同，所述导磁块的宽度与定子齿的齿宽相同，若干 个所述永磁体、导磁块及定子齿外端共同围成封闭环状。
[0008]进一步的，所述转子靠近定子一侧的表面上均布有若干转子齿，若干个转子 齿沿
转子轴向布置，且内端通过转子轭连接为一个整体，外端指向定子布置，若 干个所述转子齿的齿宽相等，需要说明的是，所述转子上既无绕组也无永磁体， 且所述转子齿的齿宽大于定子齿的齿宽，小于定子齿的齿宽与永磁体的宽度之 和，根据“磁阻最小原理”所述，磁通总是经过磁阻最小的路径进行闭合，随着 强聚磁磁通切换电机一个转子齿沿正对永磁体
‑
正对定子齿
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正对永磁体
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正对导 磁块转动，相对应的定子齿上线圈绕组中的永磁磁通变化规律如下：“零永磁磁 通
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反向最大永磁磁通
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零永磁磁通
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正向最大永磁磁通”，该规律完成了磁通反 向最大到磁通正向最大的磁通切换过程，随着转子的连续转动，线圈绕组中的磁 通就会在正负最大值之间呈现周期性变化，因此线圈绕组两端也会产生幅值和相 位随着转子转动而变化的正弦反电势，当给每相线圈绕组通入与感应电势同相位 的正弦电流，就会产生电磁转矩。
[0009]如上所述的一种强聚磁型磁通切换电机，所述转子套装于定子外侧或所述转 子套装于定子内侧，以形成内转子电机或外转子电机。
[0010]进一步的，所述定子齿数量X＝4S，所述转子齿数量Y＝X
±
2m，其中m为正 整数，S为电机相数，优选的，m＝1时最合适，这样能够确保转子的对称性，避 免电机受到单边磁拉力的影响，减小齿槽转矩的幅值。
[0011]进一步的，所述线圈绕组为交流绕组，以定子圆心对称分布的四个线圈绕组 串联后组成一相电枢绕组。
[0012]进一步的，所述导磁块材质包括硅钢片，所述永磁体材质包括钕铁硼、钐钴 或铁氧体，当然了，所述永磁体材质也可以为其他硬磁材料，此处不做任何限制， 所述导磁块宽度不小于永磁体的宽度，这样设置使电机的反电势正弦度最高，谐 波含量最小，因此运行最为平稳。
[0013]进一步的，所述线圈绕组为分数槽集中绕组，线圈绕组只缠绕在单个定子齿 上，用作线圈绕组的铜线用量更少，由此具有铜损更低、效率更高的优点。
[0014]进一步的，所述定子齿的齿高占磁通切换电机外径的3/10
‑
1/2，所述转子 齿的齿高占磁通切换电机外径的3/25
‑
1/5，所述定子齿和/或转子齿为硅钢片叠 压而成或为实心结构。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016](1)：本专利技术提供的强聚磁型磁通切换电机与传统磁通切换电机相比，主 要改变的是永磁体在定子中的放置位置和永磁体形状，对于定子与转子铁心的加 工工艺改变较小，和目前现有的电机生产性具有较好的兼容性；
[0017](2)：本专利技术提供的强聚磁型磁通切换电机永磁体
‑
导磁块
‑
永磁体的安装 结构，当转子转动到转子极与导磁块正对时，与之对应的线圈绕组中的磁通由相 应的定子齿顺时针方向与逆时针方向两侧的永磁体并联提供，而与这两个永磁体 贴合的两个导磁块均起到为永磁体提供永磁磁通路径的作用，使其较传统磁通切 换电机具有更强的聚磁效应，在更少的永磁体用量下获得更大的气隙磁密，极大 地提高了永磁体利用率、转矩密度、功率密度；
[0018](3)：本专利技术提供的强聚磁型磁通切换电机较传统磁通切换电机永磁体所 需要的空间大大减小，电机定子槽的面积增大，其电负载能力大大提高；
[0019](4)：本专利技术提供的强聚磁型磁通切换电机满足“绕组一致性”、“绕组 互补性”原
理，同一相电枢绕组中的两套线圈绕组所匝链的永磁磁链的高次谐波 可以相互抵消，提高了永磁磁链以及反电势的正弦性，减小谐波含量。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普 通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为 是对本专利技术的限制。
[0021]在附图中：
[0022]图1为实施例中磁通切换电机的内部结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强聚磁型磁通切换电机，包括同轴套装的定子和转子，其特征在于，所述定子与转子之间存在气隙，且定子与转子轴向长度相等；所述定子靠近转子一侧的表面上均布有若干定子齿(13)，所述定子齿(13)沿定子周向布置，若干定子齿(13)内端通过定子轭(12)连接为一个整体，外端指向转子布置，且若干个所述定子齿(13)的齿宽相等，所述定子齿(13)上设有线圈绕组(14)，且相邻两定子齿(13)之间形成定子槽，每个所述定子槽的槽口处均设有两个永磁体(15)和一个导磁块(16)，两个所述永磁体(15)分别贴合设于导磁块(16)的两侧，且两个永磁体(15)的外侧均与定子齿(13)贴合连接，所述永磁体(15)为切向充磁，且相邻永磁体(15)充磁方向相反，相邻线圈绕组(14)分属不同的相绕组，若干所述永磁体(15)的宽度相同，所述导磁块(16)的宽度与定子齿(13)的齿宽相同；所述转子靠近定子一侧的表面上均布有若干转子齿(21)，若干个转子齿(21)的内端通过转子轭连接为一个整体，外端指向定子布置，且若干个所述转子齿(21)的齿宽相等；所述转子上既无绕组也无永磁体(15)，且所述转子齿(21)的齿宽大于定子齿(13)的齿宽，小于定子齿(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：周士贵，马飞鸿，张顺杰，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：