[發明專利]Halbach外轉子雙凸極電機

無效

• 申請號: 201010582481.3
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102005835A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 袁龍生;趙朝會;李鍵;項峰;陳壘;張迪;李華平
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 刁文魁;翟羽

技術領域

本發明涉及電機領域，特別是涉及一種Halbach外轉子雙凸極電機。

背景技術

Halbach列是美國學者Klaus.Halbach針對永磁體結構提出的一種新穎的磁體排列方式，附圖1顯示Halbach列內轉子永磁體的合成磁場，附圖2顯示Halbach列外轉子永磁體的合成磁場。Halbach列應用于電機具有如下優點：①?Halbach?列自屏蔽效應產生的單邊磁場分布不再需要轉子軛(對外磁場)?、定子外殼(對內磁場)?采用磁性材料為其提供通路，減小了渦流損耗，降低了轉動慣量，提高了快速響應性能；②?Halbach?列分解后切向磁場與徑向磁場的相互重疊，使得氣隙一側的磁場強度大幅度提高，有效地減小了電機的體積重量，提高了電機的功率密度。

雙凸極永磁電機（Doubly?salient?permanent?magnet?motor,簡稱DSPM）是隨著功率電子學和微電子學的發展在上個世紀90年代出現的一種新型的交流調速系統。由雙凸極電機、功率變換器、位置檢測器和控制器四部分組成。主要優點是結構簡單、控制靈活。按永磁體的安放位置不同，可分為定子永磁型雙凸極電機和轉子永磁型雙凸極電機，定子永磁型又分為切向結構和徑向結構。

中國專利申請號為200510037634.5的公布文件提出了一種Halbach內轉子雙凸極電機，但是，由于外轉子電機具有轉動慣量比常規電機大，且電樞鐵芯直徑可以做的較大，從而提高了在不穩定負載下電機的效率和輸出功率，因此在某些場合外轉子電機具有獨特的優勢，比如風力發電和汽車的輪轂等，因此提出漏磁少，損耗低，高功率密度新型外轉子電機成為本領域的研究熱點。

附圖3所示為中國專利申請號200510094975.6提出的一種三相外轉子雙凸極永磁無刷發電機，其具有定子11、轉子12、轉軸13、電樞繞組14和永磁體15。附圖4和附圖5所示為中國專利申請號200720050797.1提出的一種雙凸極永磁輪轂電機，圖4顯示該電極具有定子21、轉子22、支架23、軸24、軸承26和輪轂25，圖5進一步顯示了該電機還具有永磁體27和電樞繞組28。以上兩種電機永磁均采用切向式充磁，雖然功率密度有所提高，但由于切向式永磁體靠近軸部漏磁嚴重，永磁體支架要采用非導磁材料，增加了電機的制造工藝和成本。因此，提出軸部漏磁少、工藝簡單、制造成本低的新型外轉子雙凸極電機成為當前首要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種漏磁少，氣隙磁密高，功率密度高并且工藝簡單的Halbach外轉子雙凸極電機。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種Halbach外轉子雙凸極電機，其特征在于，包括定子、轉子、定轉子間氣隙及轉軸；所述定子包括：環繞轉軸設置的定子永磁體支架、環繞定子永磁體支架設置的永磁體，環繞永磁體外壁設置的由定子鐵芯組件組成的定子鐵芯，定子鐵芯組件之間具有氣隙；所述轉子在定子鐵芯外，定子鐵芯和轉子鐵芯均為凸極齒槽結構，所述永磁體為Halbach陣列。

所述定轉子鐵芯均為凸極齒槽式結構，定子齒上繞有集中式電樞繞組，轉子齒上無繞組，定、轉子齒均可為直齒或斜齒。

所述Halbach外轉子雙凸極電機還包括環繞轉軸設置的定子永磁體支架。

所述定子永磁體支架根據Halbach外轉子雙凸極電機的設計及工藝需求被設計成不同的尺寸。

所述轉子的轉子鐵芯上無繞組。

所述定子鐵芯或可呈直齒或可呈斜齒，所述轉子鐵芯或可呈直齒或可呈斜齒。

所述定子永磁體支架采用導磁材料和非導磁材料中的一種。

所述Halbach外轉子雙凸極電機當為三相電機時滿足：6K/4K結構，K為整數，K=1、2、3…。

所述Halbach外轉子雙凸極電機當為三相電機或多相電機時，定子極數?Ns?和轉子齒數?Nr滿足：

其中m為電機的相數，K為正整數。

所述定子鐵芯組件間氣隙根據電機設計及工藝的需要，可以采用其他非導磁材料填充也可以不填充。

本發明所采用的技術方案的優點是：

本發明的Halbach外轉子雙凸極電機與現有雙凸極電機相比，主要技術特點和積極效果是：采用外磁場Halbach陳列作為磁源，電機氣隙磁密大、功率質量比高、氣隙大、電樞反應小、過載能力強。

下面結合附圖對本發明的實施和優點作進一步解釋。

附圖說明

附圖1顯示Halbach列內轉子永磁體的合成磁場；