一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机制造技术

本发明专利技术属电机技术领域，特别是涉及一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机，包括相互配合的定子机构和转子机构，定子机构与转子机构之间设置有若干永磁体，若干永磁体与转子机构固定连接；定子初级单元包括定子轭部铁芯，定子轭部铁芯的一侧固定连接有第二定子齿部铁芯、两个第一定子齿部铁芯，第一定子齿部铁芯上的锯齿与第二定子齿部铁芯上的锯齿中心对称设置，第一定子齿部铁芯上开设有通槽，相邻两通槽连通设置，通槽内穿设有周向设置的电枢绕组。本发明专利技术在使用时，能够提高电机初级机构的空间利用率，提高气隙磁通密度，达到有效提高电机的推力密度、功率密度以及转矩大小等电机关键参数的目的。机关键参数的目的。机关键参数的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机


[0001]本专利技术属电机
，尤其涉及一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机。

技术介绍

[0002]传统电机中，电机的输出转矩受限于散热条件，即绕组中的电流不能无限增加。虽然“磁场调制原理”的应用将永磁电机的转矩能力提升到了一个新的台阶，但转矩能力主要取决于材料特性和拓扑结构的合理性，通过降低漏磁和饱和等问题的影响，转矩能力仍然有提升的空间。
[0003]在现有技术中,普通永磁电机由于定子或转子齿和槽在同一截面上,其大小相互受到制约,使电机输出转矩受到限制,为此,德国的H.Weh教授专利技术了横向磁场永磁电机，该电机的定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直,电机中的主磁通沿着电机的轴向流通,因而定子尺寸和通电线圈的大小相互独立,可获得较高的转矩和功率密度,并且由于相间相互独立使得设计多相电机实现容错冗余运行变得较为方便。
[0004]但是,现有结构的横向磁通电机尚存齿槽转矩大、永磁体利用率偏低﹑漏磁较高、制造工艺复杂和成本较高等不足,限制了横向磁通永磁电机的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机，以解决上述问题，提高电机初级机构的空间利用率，提高气隙磁通密度，达到有效提高电机的推力密度、功率密度以及转矩大小等电机关键参数的目的。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机，包括相互配合的定子机构和转子机构，所述定子机构与所述转子机构同轴设置，所述定子机构与所述转子机构之间设置有若干永磁体，若干所述永磁体与所述转子机构固定连接；
[0008]所述定子机构包括多个周向分布的定子初级单元，相邻两所述定子初级单元之间固定连接；
[0009]所述定子初级单元包括定子轭部铁芯，所述定子轭部铁芯靠近所述永磁体的一侧固定连接有第二定子齿部铁芯、两个第一定子齿部铁芯，两个所述第一定子齿部铁芯与所述第二定子齿部铁芯之间的距离相同，两个所述第一定子齿部铁芯对称设置，所述第二定子齿部铁芯相对的两侧固定连接有锯齿，所述第一定子齿部铁芯靠近所述第二定子齿部铁芯的一侧固接有所述锯齿，所述第一定子齿部铁芯上的所述锯齿与所述第二定子齿部铁芯上的所述锯齿中心对称设置，所述第一定子齿部铁芯上开设有通槽，相邻两所述通槽连通设置，所述通槽内穿设有周向设置的电枢绕组；
[0010]相邻的三个所述永磁体组成一个次级单元，同一所述次级单元内两侧的所述永磁体与同一所述定子初级单元内的两个所述第一定子齿部铁芯对应设置，位于中间的所述永磁体与两所述第一定子齿部铁芯之间的空隙对应设置。
[0011]优选的，同一所述定子初级单元内的两个所述第一定子齿部铁芯相互远离的一侧均开设有两个第一安装槽，所述第一安装槽位于所述第一定子齿部铁芯远离所述定子轭部铁芯的一端，两个所述第一安装槽位于所述第一定子齿部铁芯的边角处，所述第一安装槽内固定连接有NdFeB磁体。
[0012]优选的，所述第二定子齿部铁芯相对的一侧分别开设有两个第二安装槽，位于短边的两个所述第二安装槽位于所述第二定子齿部铁芯的边角处，位于长边的两个所述第二安装槽与位于短边的两个所述第二安装槽对应设置，所述NdFeB磁体固定连接在所述第二安装槽内，所述第一安装槽内的所述NdFeB磁体与第二安装槽内的所述NdFeB磁体之间的极性相反。
[0013]优选的，所述转子机构包括三个电机转轴，三个所述电机转轴依次固定连接，所述电机转轴的外侧壁上固定连接有转子铁芯，相邻两个所述转子铁芯之间固接，所述永磁体周向等间隔固接在所述转子铁芯的外侧壁上。
[0014]优选的，所述永磁体的数量为12个。
[0015]优选的，所述第一定子齿部铁芯、所述第二定子齿部铁芯的锯齿数量为7个。
[0016]优选的，电机转轴上开设有若干通孔，所述通孔沿所述电机转轴的长度方向设置，相邻两个所述电机转轴上的通孔连通，所述通孔的圆心与所述电机转轴的圆心之间的连线的夹角是40
°
，相邻两个所述电机转轴上的所述通孔之间固定连接有金属短棒。
[0017]优选的，后一所述转子铁芯相对于前一所述转子铁芯相对转动，转动角度为40
°
，三个所述转子铁芯之间转动方向相同。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0019]本专利技术的同一次级单元内两侧的永磁体,与位于中间的永磁体极性相反，电机内的磁场通过定子机构和转子机构形成闭合回路，具体磁通路径为某一永磁体出发，经过气隙进入转子机构，在定子机构上贴附的锯齿部的约束作用下磁通穿过定子机构，从定子机构中端锯齿部穿出，经过气隙进入转子机构贴附的永磁体中，再经过转子机构流入相邻的异极的永磁体中，形成一个闭合的磁通回路，从而在定子机构和转子机构气隙之间形成正弦波气隙磁场，稳定高效的实现电机的运行；
[0020]通过在两个第一定子齿部铁芯、第二定子齿部铁芯内侧固定连接有锯齿部，显著提高电机定子机构和转子机构之间气隙内的有效磁通密度，相比于传统横向磁通电机，本专利技术气隙间隙小，磁场链的力大，能够吸收更多来自转子、定子的动能或电能，显著增大了铰链绕组的永磁磁通，既能够提高横向磁通电机的转矩密度，也有利于提高电机的功率因数。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0022]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的单相结构示意图；
[0024]图3为定子初级单元的结构示意图；
[0025]图4为定子铁芯的结构示意图；
[0026]图5为定子齿部铁芯的剖面图；
[0027]图6为转子机构的外部结构示意图；
[0028]图7为转子机构的俯视图；
[0029]图8为转子机构内部结构图；
[0030]图9为改进前横向磁通电机的主磁通流向示意图；
[0031]图10为改进后横向磁通电机的主磁通流向示意图；
[0032]图11为改进前后磁通密度对比图。
[0033]其中，1、定子铁芯；2、NdFeB磁体；3、永磁体；4、转子铁芯；5、电枢绕组；6、定子轭部铁芯；7、第一定子齿部铁芯；8、电机转轴；9、第二定子齿部铁芯；10、金属短棒。
具体实施方式
[0034]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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机，其特征在于，包括相互配合的定子机构和转子机构，所述定子机构与所述转子机构同轴设置，所述定子机构与所述转子机构之间设置有若干永磁体(3)，若干所述永磁体(3)与所述转子机构固定连接；所述定子机构包括多个周向分布的定子初级单元，相邻两所述定子初级单元之间固定连接；所述定子初级单元包括定子轭部铁芯(6)，所述定子轭部铁芯(6)靠近所述永磁体(3)的一侧固定连接有第二定子齿部铁芯(9)、两个第一定子齿部铁芯(7)，两个所述第一定子齿部铁芯(7)与所述第二定子齿部铁芯(9)之间的距离相同，两个所述第一定子齿部铁芯(7)对称设置，所述第二定子齿部铁芯(9)相对的两侧固定连接有锯齿，所述第一定子齿部铁芯(7)靠近所述第二定子齿部铁芯(9)的一侧固接有所述锯齿，所述第一定子齿部铁芯(7)上的所述锯齿与所述第二定子齿部铁芯(9)上的所述锯齿中心对称设置，所述第一定子齿部铁芯(7)上开设有通槽，相邻两所述通槽连通设置，所述通槽内穿设有周向设置的电枢绕组(5)；相邻的三个所述永磁体(3)组成一个次级单元，同一所述次级单元内两侧的所述永磁体(3)与同一所述定子初级单元内的两个所述第一定子齿部铁芯(7)对应设置，位于中间的所述永磁体(3)与两所述第一定子齿部铁芯(7)之间的空隙对应设置。2.根据权利要求1所述的一种高功率密度圆筒形横向磁通永磁电机，其特征在于，同一所述定子初级单元内的两个所述第一定子齿部铁芯(7)相互远离的一侧均开设有两个第一安装槽，所述第一安装槽位于所述第一定子齿部铁芯(7)远离所述定子轭部铁芯(6)的一端，两个所述第一安装槽位于所述第一定子齿部铁芯(7)的边角处，所述第一安装槽内固定连接有NdFeB磁体(2)。3.根据权利要求2所述的一种高功率密度圆筒形横向磁通...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘天红，刘义权，徐晓东，田佳强，方笑晗，樊渊，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：