[實用新型]單相、三相、以及大功率多相的盤式永磁電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720171118.6
• 申請日: 2007-11-22
• 公開（公告）號: CN201156695Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鐵才;漆亞梅;楊文斌;李力輝;周兆勇;王爽;藍維隆;汪云濤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳航天科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K1/27;H02K3/04;H02K3/28;H02K21/24
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 易釗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及盤式永磁電機，更具體地說，涉及一種基于全磁通原理的單相盤式永磁電機、使用三個該種單相盤式永磁電機構(gòu)成的三相盤式永磁電機，以及使用至少兩個該種三相盤式永磁電機構(gòu)成的大功率盤式永磁電機，該大功率盤式永磁電機可用于低速特大力矩直接驅(qū)動或大功率風力發(fā)電。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)無鐵芯定子盤式無刷直流永磁電機的繞組設(shè)計中，通常沿用感應(yīng)電機或盤式有鐵芯永磁電機的設(shè)計方法。每極下布置三相繞組的3個邊，這種繞組的端部很大，三相繞組的端部還產(chǎn)生重疊交叉，如圖1所示。繞組的端部大，銅耗就大；繞組的端部重疊交叉又使得端部進一步變大和變厚，導(dǎo)致生產(chǎn)成本也會變高。由于電機氣隙和繞組的總厚度不能大于8mm，否則氣隙磁密太低，電機會因磁負荷太小而效率變低和體積變大，因此傳統(tǒng)盤式永磁電機的功率容量均低于2Kw，不可能做得更大。

傳統(tǒng)三相永磁盤式電機每極每相槽數(shù)Z/(2Pm)＞1/2，其中2P為極數(shù)，m為相數(shù)，Z為槽數(shù)。例如：8極24槽和8極36槽，等等。一般來講，每極每相槽數(shù)越大的電機，繞組的端部就會越大，繞組的利用率越低，銅耗會越大，這類電機的制造成本就越高，而且其功率容量不可能超越幾個千瓦。

在本實用新型專利申請人所申請的另一件申請?zhí)枮?00720172742.8的“盤式三相無刷永磁電機”實用新型專利中，公開了Z＝9N，2P＝8N或10N的盤式三相無刷永磁電機。這類電機的制造成本很低，繞組系數(shù)為0.946左右，繞組的端部很小，繞組利用率很高，銅耗也很小，但其功率容量也不可能超越幾十千瓦。

另外，傳統(tǒng)大功率三相盤式永磁電機通常都存在占額定轉(zhuǎn)矩5％～0.5％大小的齒槽定位力矩，對于大功率和大力矩電機，齒槽定位力矩的絕對值非常大。而這個齒槽定位力矩又會對電機的運行和性能產(chǎn)生嚴重的不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明要解決現(xiàn)有盤式電機功率無法做大，結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝復(fù)雜以及繞組利用率低、生產(chǎn)成本高等問題。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種單相盤式永磁電機，其中在兩個盤式轉(zhuǎn)子上分別裝有多對N、S極相間的永磁體，且第一個盤式轉(zhuǎn)子上的永磁體N極正對第二個盤式轉(zhuǎn)子上的永磁體S極以產(chǎn)生軸向氣隙磁場；在無鐵芯盤式定子的虛槽中裝有繞組；其特征在于，所述無鐵芯盤式定子的虛槽中裝的是單相繞組；所述轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)2P與所述定子的虛槽數(shù)Z相等，即Z＝2P；在所述定子的Z＝2P個虛槽中，所述單相繞組線圈的排列次序為A-/A-A-/A-A-/A-A-/A-A…，以“A-/A”為基礎(chǔ)在圓周內(nèi)循環(huán)Z＝2P次，且依次串聯(lián)形成所述單相繞組。

在本發(fā)明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體與定子之間的軸向物理氣隙最好是0.5～2mm；所述定子的厚度最好是3～10mm。

在本發(fā)明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體的形狀可為圓形，所述各個永磁體沿盤式轉(zhuǎn)子外側(cè)均布，同一轉(zhuǎn)子上的永磁體N、S極排列間隙為0～1mm工藝間隙；所述定子上各個虛槽的形狀是與所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體對應(yīng)的圓形，并沿盤式定子外側(cè)均布；所述單相繞組Z＝2P個線圈的圓心與所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體的圓心處于相同的徑向半徑的圓上，每個線圈為簡單的環(huán)型線圈并填充在所述虛槽中。

在本發(fā)明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體的形狀可為扇形，所述各個永磁體沿盤式轉(zhuǎn)子外側(cè)均布，同一轉(zhuǎn)子上的永磁體N、S極排列間隙為0.1～3mm工藝間隙；所述定子的各個虛槽的形狀是與所述盤式轉(zhuǎn)子上各個永磁體相同的扇形，并沿盤式定子外側(cè)均布；所述單相繞組Z＝2P個線圈的幾何中心與盤式轉(zhuǎn)子上各個扇形永磁體的幾何中心處于相同的徑向半徑的圓上，每個線圈為扇形并填充在所述虛槽中。

在本發(fā)明的單相盤式永磁電機中，每一個所述定子虛槽中的單相繞組采用雙層線圈；第一個虛槽中，下層線圈由外圓向內(nèi)圓繞N匝，然后從內(nèi)圓繞向上層線圈的內(nèi)圓，上層線圈再由內(nèi)圓向外圓繞N匝，使得第一個虛槽虛槽中線圈的首端在下層外圓側(cè)，而尾端在上層外圓側(cè)；第一個虛槽中繞組的尾端繞向第二個虛槽，成為第二個虛槽線圈的首端并在該虛槽的上層外圓側(cè)，上層線圈由外圓向內(nèi)圓繞N匝，然后從內(nèi)圓繞向下層線圈的內(nèi)圓，下層線圈再由內(nèi)圓向外圓繞N匝，使得第二個虛槽中線圈的首端在上層外圓側(cè)，而尾端在下層外圓側(cè)；其余各個虛槽中的繞組連接方式依此類推，直至繞完Z＝2P個虛槽中的全部線圈，最后一個虛槽中繞組的尾端在下層外圓側(cè)，并與第一個虛槽下層外圓側(cè)的繞組首端形成所述單相繞組。