一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机制造技术

本发明专利技术公开一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，涉及磁通切换电机领域，包括同轴安装的第一转子、第一定子、隔磁盘、第二定子与第二转子，所述第一转子与第一定子之间存在气隙，第二转子与第二定子之间存在气隙，第一转子、第一定子、第二转子与第二定子的结构为凸极结构，第一转子、第一定子、第二转子与第二定子关于隔磁盘对称设置；同时，本发明专利技术在使用时，通过永磁体设置于转子上，提高了转矩密度与功率密度，增强电机过载状态下的转矩能力，减小电机齿槽转矩，永磁体的气隙侧边界为三阶反余弦曲线状，定子齿的气隙边界为反余弦曲线状且定子容错齿上开有辅助槽，能够有效削弱产生齿槽转矩的气隙磁场谐波，进而降低转矩脉动。降低转矩脉动。降低转矩脉动。

【技术实现步骤摘要】
一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机


[0001]本专利技术涉及磁通切换电机领域，具体的是一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机。

技术介绍

[0002]永磁同步电机根据永磁体的位置可以分为表贴式永磁同步电机与内置式永磁同步电机，其中传统表贴式永磁同步电机的永磁体布置于转子表面，该结构加大了气隙的长度，增加了电机的体积，减弱了气隙磁密，降低了电机的转矩密度；内置式永磁同步电机的永磁体位于定子内部，影响电机的机械强度，不利于高速运行，增加了制作的工作难度且不利于永磁体的散热。并且永磁体位于定子使得电枢绕组槽面积被严重挤压，定子齿部磁路饱和严重，使得电机气隙磁密谐波含量增加，气隙磁密正弦度差；并且使得电机绕组铜耗与定子损耗急剧增加，削弱电机过载状态下转矩能力，电机整体发热严重，对电机工作寿命与可靠性产生不良影响。

技术实现思路

[0003]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，本专利技术旨在解决现有技术中存在的定子永磁型混合励磁电机齿槽转矩大，输出转矩波动大，过载能力差，散热效率低等问题。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，包括同轴安装的第一转子、第一定子、隔磁盘、第二定子与第二转子；
[0006]所述第一转子与第一定子之间存在气隙，第二转子与第二定子之间存在气隙，第一转子、第一定子、第二转子与第二定子的结构为凸极结构，第一转子、第一定子与第二转子、第二定子分别位于所述隔磁盘的两侧并且相对于所述隔磁盘对称设置。
[0007]进一步地，所述第一转子与第二转子包括转子模块单元与转子固定盘，转子模块单元包括第一转子极、第二转子极与永磁体，第一转子极与第二转子极的结构相同，永磁体设置于所述第一转子极与第二转子极之间，第一转子极与第二转子极靠近气隙侧的边界为三阶反余弦曲线，转子模块单元在所述转子固定环外侧沿圆周均匀分布。
[0008]进一步地，所述第一定子与第二定子包括定子铁心、电枢绕组与调磁绕组，定子铁心包括定子电枢齿、定子容错齿与定子轭部，定子电枢齿靠近气隙侧的边界为反余弦曲线，定子容错齿靠近气隙侧的边界为反余弦函数且在中心开有辅助槽，定子电枢齿与定子容错齿在所述定子轭部上沿圆周均匀交替分布。
[0009]进一步地，所述永磁体为切向充磁，相邻永磁体的充磁方向一致，所述第一转子与第二转子上对应相同位置的永磁体充磁方向一致。
[0010]进一步地，所述电枢绕组绕制于所述定子电枢齿上；所述调磁绕组绕制于所述定子容错齿上。
[0011]进一步地，所述第一转子极与第二转子极靠近气隙侧的边界的三阶反余弦曲线的函数为：
[0012]γ(α)＝k(a)δ/[cos(απ/τ
p
)
‑
cos(3απ/τ
p
)][0013]所述定子电枢齿与定子容错齿靠近气隙侧的边界的反余弦曲线函数为：
[0014]γ(α)＝δ/cos(απ/τ
p
)
[0015]其中：γ为电机的气隙长度，k(a)为气隙修正系数，δ为常规边界下的气隙长度，α为转子齿的极弧角度，τ
p
为转子极距；所述定子容错齿上的开槽深度为 d，开槽宽度为w，其中d的范围为0.4～0.8mm，w的范围为0.3～0.7mm。
[0016]进一步地，所述第一转子极、第二转子极、定子铁心采用硅钢材料叠压而成，永磁体采用钕铁硼永磁体。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1.本专利技术的永磁体设置于转子上，提高了转矩密度与功率密度，增强电机过载状态下的转矩能力，减小电机齿槽转矩；
[0019]2.气隙的转子侧边界为三阶反余弦曲线状，定子侧边界为反余弦曲线状且定子容错齿上开有辅助槽，能够有效削弱产生齿槽转矩的气隙磁场谐波，进而降低转矩脉动；
[0020]3.电枢绕组采用集中绕组，减小端部长度，减小绕组电阻与电机铜耗，功率密度大，效率较高；调磁绕组与电枢绕组磁路并联，提高永磁体工作点的稳定性，在实现磁场的连续调节的同时，有效避免永磁体退磁与永磁磁通短路问题；
[0021]4.采用隔磁盘将定子分为两部分，实现了两个定子磁路的解耦，降低了磁路的饱和程度，也提高了电机的容错运行能力。
附图说明
[0022]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0023]图1是本专利技术结构示意图。
[0024]图2是本专利技术转子结构示意图。
[0025]图3是本专利技术定子结构示意图。
[0026]图4是本专利技术定转子边界曲线示意图。
[0027]图5是本专利技术角度为α1时永磁磁通路径图。
[0028]图6是本专利技术角度为α2时永磁磁通路径图。
[0029]图7是本专利技术增磁运行原理图。
[0030]图8是本专利技术弱磁运行原理图。
[0031]图中：1、第一转子；2、第一定子；3、隔磁盘；4、第二定子；5、第二转子；1
‑
1、转子模块单元；1
‑
2、转子固定盘；1
‑1‑
1、第一转子极、1
‑1‑
2、第二转子极、1
‑1‑
3、永磁体；2
‑
1、定子铁心、2
‑
2、电枢绕组；2
‑
3、调磁绕组；2
‑1‑
1、定子电枢齿；2
‑1‑
2、定子容错齿；2
‑1‑
3、定子轭部；6、转子角度为α1时永磁磁通路径；7、转子角度为α2时永磁磁通路径；8、电机增磁运行时永磁磁通路径； 9、电机增磁运行时励磁磁通路径；10、电机弱磁运行时永磁磁通路径；11、电机弱磁运行时励磁磁通路径。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0034]一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，如图1所示，包括同轴安装的第一转子1、第一定子2、隔磁盘3、第二定子4与第二转子5，电枢绕组2
‑
2绕制于定子电枢齿2
‑1‑
1上；调磁绕组2
‑
3绕制于定子容错齿2
‑1‑
2 上；第一转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，其特征在于，包括同轴安装的第一转子(1)、第一定子(2)、隔磁盘(3)、第二定子(4)与第二转子(5)；所述第一转子(1)与第一定子(2)之间存在气隙，第二转子(5)与第二定子(4)之间存在气隙，第一转子(1)、第一定子(2)、第二转子(5)与第二定子(4)的结构为凸极结构，第一转子(1)、第一定子(2)与第二转子(5)、第二定子(4)分别位于所述隔磁盘(3)的两侧并且相对于所述隔磁盘(3)对称设置。2.根据权利要求1所述的一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，其特征在于，所述第一转子(1)与第二转子(5)包括转子模块单元(1
‑
1)与转子固定盘(1
‑
2)，转子模块单元(1
‑
1)包括第一转子极(1
‑1‑
1)、第二转子极(1
‑1‑
2)与永磁体(1
‑1‑
3)，第一转子极(1
‑1‑
1)与第二转子极(1
‑1‑
2)的结构相同，永磁体(1
‑1‑
3)设置于所述第一转子极(1
‑1‑
1)与第二转子极(1
‑1‑
2)之间，第一转子极(1
‑1‑
1)与第二转子极(1
‑1‑
2)靠近气隙侧的边界为三阶反余弦曲线，转子模块单元(1
‑
1)在所述转子固定环(1
‑
2)外侧沿圆周均匀分布。3.根据权利要求1所述的一种混合励磁轴向磁场非对称气隙混合励磁辐条式永磁电机，其特征在于，所述第一定子(2)与第二定子(4)包括定子铁心(2
‑
1)、电枢绕组(2
‑
2)与调磁绕组(2
‑
3)，定子铁心(2
‑
1)包括定子电枢齿(2
‑1‑
1)、定子容错齿(2
‑1‑
2)与定子轭部(2
‑1‑
3)，定子电枢齿(2
‑1‑
1)靠近气隙侧的边界为反余弦曲线，定子容错齿(2
‑1‑
2)靠近气隙侧的边界为反余弦函数且在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明耀，屠逸翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：