一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机制造技术

本发明专利技术涉及电机技术领域，一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，包括电机定子和电机转子，所述的电机定子与电机转子同轴设置，且两个所述电机定子分别设置在电机转子的两侧，所述的电机转子同轴设置有转轴，所述的电机定子包括定子固定板和三个单相定子单元，三个所述单相定子单元圆周阵列设置在定子固定板与电机转子相对的端面上

【技术实现步骤摘要】
一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机


[0001]本专利技术涉及电机
，特别是一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机
。

技术介绍

[0002]相比于传统异步电机
、
直流电机
、
开关磁阻电机和电励磁式同步电机，永磁同步电机具有结构简单
、
体积小
、
重量轻和效率高等优点
。
在永磁同步电机之中，横向磁通电机技术是近年来新兴的电机本体拓扑之一，该类电机中主磁通回路所处平面与电机运动方向垂直，电机的电磁负荷在空间内相对解耦，能在一定范围内同时提高以实现电机推力密度的大幅提升
。
将横向磁通电机技术与盘式电机技术相互结合，形成的盘式横向磁通电机可实现电机转矩密度的显著提升
。
[0003]考虑到盘式横向磁通电机中特殊的盘式结构和现有加工工艺，目前的盘式横向磁通电机多采用含表贴式永磁体的转子
。
该类转子中永磁体通常被粘贴于转子铁心表面或嵌入非导磁性转子固定盘之中
。
当电机需要运行于基速以上时，现有盘式横向磁通电机只能通过增强
d
轴去磁电流的弱磁方法来提高电机转速，然而表贴式永磁体直接串联于主磁路中，导致气隙磁阻数值很大，气隙磁场调节困难，转速拓展能力十分受限；另一方面，过大的
d
轴电流可能引起永磁体的不可逆退磁，导致电机运行性能的降低并损害电机的使用寿命
。
所以，现有盘式横向磁通电机很难在宽速度范围内运行
。
[0004]综上，现有盘式横向磁通电机中弱磁调速能力差
、
转子机械强度低的缺点极大的限制了该类电机在电力牵引
、
主轴驱动
、
风力发电等宽调速范围型电机系统中的进一步应用
。
本专利技术将结合横向磁通电机
、
盘式电机
、
磁阻电机
、
混合励磁电机多类技术的特点，通过独特的电机结构设计来提高盘式横向磁通电机的调磁能力
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，通过合理设计电机定转子结构，为盘式横向磁通电机提供电枢磁链可按需调整的能力，提高电机的弱磁调速能力，在最大程度发挥横向磁通电机转矩密度大
、
功率密度高优势的同时显著提高电机的转速上限，有效拓展横向磁通电机在电力牵引
、
主轴驱动
、
风力发电等宽调速范围型电机系统中适用性
。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，包括电机定子和电机转子，所述的电机定子与电机转子同轴设置，且两个所述电机定子分别设置在电机转子的两侧，所述的电机转子同轴设置有转轴，所述的电机定子包括定子固定板和三个单相定子单元，三个所述单相定子单元圆周阵列设置在定子固定板与电机转子相对的端面上
。
[0007]具体的，所述的单相定子单元包括定子铁心
、
永磁体
、
直流励磁绕组和交流励磁绕组，所述定子铁心为不对称
E
形结构，其具有第一齿
、
第二齿和第三齿，多个所述定子铁心沿定子固定板的径向呈放射状设置，所述定子铁心的第一齿位于定子固定板的内径处，所述
定子铁心的第三齿位于定子固定板的外径处，所述定子铁心的第一齿和第二齿的端面上均设置有永磁体，所述定子铁心的第三齿上均套设有一直流励磁绕组，所述交流励磁绕组套设在多个所述定子铁心的第三齿外部
。
[0008]具体的，所述的单相定子单元中相邻两个定子铁心上的直流励磁绕组缠绕方向相反
。
[0009]具体的，所述的定子铁心为偶数个
。
[0010]具体的，相邻所述定子铁心的间距为电机的极距
τ
，对应的机械角度为
180/(3k+j)
，
j
为大于等于1的自然数，
k
为大于等于1的自然数
。
[0011]具体的，所述定子铁心的第一齿的端面与电机转子间的气隙大于第三齿与电机转子间的气隙
。
[0012]具体的，所述定子铁心的第二齿靠近第一齿的端面上设置有安装槽，所述永磁体设置在安装槽内
。
[0013]具体的，所述定子铁心的第一齿和第二齿上设置的永磁体充磁方向相反，相邻所述定子铁心的第一齿上设置的永磁体充磁方向相反
。
[0014]具体的，所述的电机转子包括转子固定板和转子铁心，所述的转子固定板均匀设置有多个沿其径向设置的通槽，所述通槽内均设置有一转子铁心
。
[0015]具体的，所述通槽的间距为2τ
，所述转子铁心总数为
3k+j
，
j
为大于等于1的自然数，
k
为大于等于1的自然数
。
[0016]本专利技术具有以下优点：
1、
本专利技术的电机中电机转子仅由转子固定板和转子铁心组成，永磁体
、
电枢绕组和励磁绕组均放置于电机定子中，电机的转子强度显著提升，可适用于高速工况；
2、
通过改变直流励磁绕组中通电电流的大小和方向，改变励磁绕组感生电励磁磁通的大小和方向，进而与恒定的永磁体励磁磁通叠加，改变交流励磁绕组内交链总磁通的大小；
3、
通过改变与交流励磁绕组相交链的总磁通的大小，电机的感应电动势随之改变，使得电机在低速工况下可具备高气隙磁通密度
、
高交链磁通量
、
高电动势
、
高推力密度的特点；在高速工况下可具备低气隙磁通密度
、
低交链磁通量
、
低电动势
、
高速度上限的特点
。
附图说明
[0017]图
1 为本专利技术的电机定子和电机转子整体装配结构示意图；图
2 为本专利技术的电机定子和电机转子爆炸结构示意图；图
3 为本专利技术的电机定子结构示意图；图
4 为本专利技术的单相定子单元结构示意图；图
5 为本专利技术的定子铁心结构示意图；图
6 为本专利技术的永磁体安装结构示意图；图
7 为本专利技术的转子固定板结构示意图；图
8 为本专利技术的单相定子单元内铁心
、
绕组及永磁体排布示意图；图
9 为本专利技术的电机磁通调节原理示意图一；
图
10 为本专利技术的电机磁通调节原理示意图二；图
11 为本专利技术的电机磁通调节原理示意图三；图中：1‑
电机定子，
11
‑
定子固定板，
12
‑
定子铁心，
121
‑
第一齿，
122...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，其特征在于：包括电机定子（1）和电机转子（2），所述的电机定子（1）与电机转子（2）同轴设置，且两个所述电机定子（1）分别设置在电机转子（2）的两侧，所述的电机转子（2）同轴设置有转轴，所述的电机定子（1）包括定子固定板（
11
）和三个单相定子单元，三个所述单相定子单元圆周阵列设置在定子固定板（
11
）与电机转子（2）相对的端面上
。2.
根据权利要求1所述的一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，其特征在于：所述的单相定子单元包括定子铁心（
12
）
、
永磁体（
15
）
、
直流励磁绕组（
14
）和交流励磁绕组（
13
），所述定子铁心（
12
）为非对称
E
形结构，其具有第一齿（
121
）
、
第二齿（
122
）和第三齿（
123
），多个所述定子铁心（
12
）沿定子固定板（
11
）的径向呈放射状设置，所述定子铁心（
12
）的第一齿（
121
）位于定子固定板（
11
）的内径处，所述定子铁心（
12
）的第三齿（
123
）位于定子固定板（
11
）的外径处，所述定子铁心（
12
）的第一齿（
121
）和第二齿（
122
）的端面上均设置有永磁体（
15
），所述定子铁心（
12
）的第三齿（
123
）上均套设有一直流励磁绕组（
14
），所述交流励磁绕组（
13
）套设在多个所述定子铁心（
12
）的第三齿（
123
）外部
。3.
根据权利要求1所述的一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，其特征在于：所述的单相定子单元中相邻两个定子铁心（
12
）上的直流励磁绕组（
14
）缠绕方向相反
。4.
根据权利要求1所述的一种并联磁路混合励磁型盘式横向磁通电机，其特征在于：所述的定子铁心（
12
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小宝，周羽，罗波，刘柯，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：