[發明專利]橫向磁通式無刷饋電雙轉子電機

有效

• 申請號: 201110365977.X
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102497073A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 鄭萍;趙全斌;隋義;王鵬飛;吳帆
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/27;H02K1/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及橫向磁通式無刷饋電雙轉子電機，屬于永磁電機的技術領域。

背景技術

傳統的電機結構通常含有一個定子和一個轉子。由于僅含一個轉子，所以這種電機只能實現單一速度的單軸輸出。而當前，在許多新興工業領域中，例如魚雷推進、電動汽車、風力發電系統等，要求電機具有提供兩個獨立轉速的雙軸輸出能力。顯然，傳統電機結構無法實現這一功能。

目前，為了實現雙軸輸出而普遍采用的方法是，將傳統電機改造為定子也可以旋轉的結構，然而由于定子含有需要饋電的繞組，因此必須采用電刷、滑環等部件對定子繞組進行饋電。但這樣會導致電機運行效率下降、可靠性降低，并且需要經常對電刷等部件進行維護。為此，開發具有雙軸輸出能力的新型結構電機，成為電機設計行業面臨的新任務和新挑戰。

發明內容

本發明為了解決傳統電機只能實現單一速度的單軸輸出，而目前采用的雙速雙軸結構需要電刷、滑環等部件，導致運行效率下降、可靠性降低和需要經常對電刷等部件進行維護的問題，本發明提供了一種橫向磁通式無刷饋電雙轉子電機。

本發明所述橫向磁通式無刷饋電雙轉子電機，它包括端蓋、殼體、定子、永磁轉子和永磁轉子輸出軸，它還包括橫向磁通轉子和橫向磁通轉子輸出軸；

殼體的兩端設置有端蓋，定子固定在殼體的內側壁上，永磁轉子固定在永磁轉子輸出軸上，橫向磁通轉子位于定子與永磁轉子之間，所述橫向磁通轉子固定在橫向磁通轉子輸出軸上，并且所述橫向磁通轉子通過軸承與永磁轉子輸出軸轉動連接；橫向磁通轉子和定子之間有氣隙，所述氣隙寬度為L1；所述橫向磁通轉子與永磁轉子之間有氣隙，所述氣隙寬度為L2；

定子由m個結構相同的相單元沿軸向緊密排列組成；每個相單元均由定子鐵心和定子繞組構成；每個定子鐵心的截面為“凹”字形，“凹”字形的開口面向橫向磁通轉子，定子繞組嵌在所述“凹”字形的開口中；

橫向磁通轉子由支撐部分和m個橫向磁通單元組成，每個橫向磁通單元含有n對橫向磁通轉子齒，所有橫向磁通轉子齒固定在支撐部分上；m個橫向磁通單元沿軸向均勻排列，且每個橫向磁通單元分別與一個定子的相單元相對應，

每個橫向磁通單元的n對橫向磁通轉子齒分成平行的左右兩列，每列橫向磁通轉子齒沿圓周均勻分布組成圓環狀；同列中相鄰兩個橫向磁通轉子齒之間的間距為d，兩列中位置相對應的兩個橫向磁通轉子齒位于橫向磁通轉子的同一條母線上，并組成橫向磁通轉子的一對極；每個橫向磁通單元中的兩列橫向磁通轉子齒沿圓周組成的兩個圓環與位置相對應的定子鐵心的“凹”字形開口的兩側凸出部分分別對齊；

相鄰橫向磁通單元沿圓周方向錯開1/m倍的同列相鄰兩個橫向磁通轉子齒間距d所占的空間角度；

永磁轉子由永磁轉子鐵心和m個永磁體單元構成，永磁轉子鐵心的外圓周表面設置有m個永磁體單元，m個永磁體單元沿軸向均勻分布，且每個永磁體單元與一個橫向磁通單元相對應，

每個永磁體單元設置有m個轉子鐵心和n對永磁體，所述n對永磁體分成平行的左右兩列，每列中的永磁體沿圓周均勻分布組成圓環狀；兩列中位置相對應的永磁體位于永磁轉子的同一條母線上，并組成永磁轉子的一對極；每個永磁體單元中的兩列永磁體沿圓周組成的兩個圓環與位置相對應的橫向磁通單元中的兩列橫向磁通轉子齒沿圓周組成的兩個圓環分別對齊，永磁體頂面與橫向磁通轉子齒底面的形狀、尺寸均相同；所述永磁體沿徑向充磁，并且每對極中的兩塊永磁體的充磁方向相反，同列相鄰兩塊永磁體的充磁方向也相反；永磁體嵌入轉子鐵心的外表面中或固定在轉子鐵心的外表面上；同列相鄰兩個永磁體的間距所占空間角度，為橫向磁通轉子中同列相鄰兩個橫向磁通轉子齒間距d所占空間角度的一半；

所述m和n均為大于0的整數。

本發明的優點：本發明所述的橫向磁通式無刷饋電雙轉子電機是無刷結構，定子的電樞繞組不需要旋轉，克服了采用電刷結構所導致的運行效率下降、可靠性降低，和需要經常對電刷等部件進行維護等問題。

本發明通過不同頻率的電源對定子供電；整個定子形成m對極性交替變化的環形磁極，環形磁極磁場通過橫向磁通轉子進行調制，在每個橫向磁通單元中，左右兩列轉子齒底面上形成的磁極極性相反，而同一列上的轉子齒底面形成的磁極則極性相同；由于永磁體轉子中的同一列上的永磁體磁極，沿圓周方向極性交替變化，根據同極相斥、異極相吸的原理，橫向磁通轉子和永磁轉子之間產生相對旋轉，這樣就形成了橫向磁通轉子和永磁轉子之間的轉速差。