[實用新型]單相、三相、以及大功率多相的盤式永磁電機

無效

• 申請號: 200720171118.6
• 申請日: 2007-11-22
• 公開（公告）號: CN201156695Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）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）人: 深圳航天科技創新研究院
• 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

技術領域

本發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動或大功率風力發電。

背景技術

傳統無鐵芯定子盤式無刷直流永磁電機的繞組設計中，通常沿用感應電機或盤式有鐵芯永磁電機的設計方法。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，導致生產成本也會變高。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，因此傳統盤式永磁電機的功率容量均低于2Kw，不可能做得更大。

傳統三相永磁盤式電機每極每相槽數Z/(2Pm)＞1/2，其中2P為極數，m為相數，Z為槽數。例如：8極24槽和8極36槽，等等。一般來講，每極每相槽數越大的電機，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號為200720172742.8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，傳統大功率三相盤式永磁電機通常都存在占額定轉矩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生嚴重的不良影響。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷，本發明要解決現有盤式電機功率無法做大，結構和生產工藝復雜以及繞組利用率低、生產成本高等問題。

本發明解決現有技術問題所采用的技術方案是：構造一種單相盤式永磁電機，其中在兩個盤式轉子上分別裝有多對N、S極相間的永磁體，且第一個盤式轉子上的永磁體N極正對第二個盤式轉子上的永磁體S極以產生軸向氣隙磁場；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；所述轉子的磁極數2P與所述定子的虛槽數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”為基礎在圓周內循環Z＝2P次，且依次串聯形成所述單相繞組。

在本發明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉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。

在本發明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉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子外側均布，同一轉子上的永磁體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子上各個永磁體對應的圓形，并沿盤式定子外側均布；所述單相繞組Z＝2P個線圈的圓心與所述盤式轉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型線圈并填充在所述虛槽中。

在本發明的單相盤式永磁電機中，所述盤式轉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子外側均布，同一轉子上的永磁體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子上各個永磁體相同的扇形，并沿盤式定子外側均布；所述單相繞組Z＝2P個線圈的幾何中心與盤式轉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圓繞N匝，然后從內圓繞向上層線圈的內圓，上層線圈再由內圓向外圓繞N匝，使得第一個虛槽虛槽中線圈的首端在下層外圓側，而尾端在上層外圓側；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，上層線圈由外圓向內圓繞N匝，然后從內圓繞向下層線圈的內圓，下層線圈再由內圓向外圓繞N匝，使得第二個虛槽中線圈的首端在上層外圓側，而尾端在下層外圓側；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，并與第一個虛槽下層外圓側的繞組首端形成所述單相繞組。