[發(fā)明專利]聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210307560.2
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102780342A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史儀凱;蘇士斌;袁小慶;楊寧;黃磊;韓康;崔田田;馬艷
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/17;H02K1/27;H02K1/14;H02K1/16
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)，特別是涉及一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的徑向磁場電機(jī)中，磁力線所在平面均與電機(jī)運(yùn)動方向在同一平面內(nèi)，通過增加齒寬度或者增大槽面積的方式可提高轉(zhuǎn)矩密度。但由于電機(jī)中定子齒與槽處于同一個剖面內(nèi)，當(dāng)定子外徑一定時，如果增大齒寬度，則槽面積減小，反之亦然。因此，不論改變電機(jī)的齒寬度，還是改變電機(jī)的槽面積，轉(zhuǎn)矩密度都得不到有效提升。

1986年，德國布倫瑞克理工大學(xué)的H.Weh.教授提出了橫向磁場永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)思想，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上使電機(jī)的電路和磁路不在同一平面，以此克服槽寬度和齒寬度間相互制約的矛盾。橫向磁場永磁電機(jī)的主磁路和電機(jī)運(yùn)動方向垂直，因此既不不存在導(dǎo)電和齒面積間矛盾，也不存在導(dǎo)磁和槽面積間矛盾。因而，可通過調(diào)整軸向磁路長度和線圈窗口面積，以改變氣隙磁通量和繞組磁勢的大小，從而實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩密度。

橫向磁場永磁電機(jī)是一種新型電機(jī)結(jié)構(gòu)形式，電機(jī)轉(zhuǎn)矩得到了根本性的提高，具有轉(zhuǎn)距大，輸出力密度大，電磁負(fù)荷解耦，設(shè)計靈活，控制簡單；轉(zhuǎn)速不高，取消齒輪傳動機(jī)構(gòu)，提高了整個裝置的精度和可靠性。這些優(yōu)點(diǎn)使TFPM電機(jī)可以適合低速、大轉(zhuǎn)矩、直接驅(qū)動等應(yīng)用場合，應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用，但是由于橫向磁場永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)和其他因素的存在，使得橫向磁場永磁電機(jī)的漏磁大、脈動轉(zhuǎn)矩大，生產(chǎn)復(fù)雜，這些缺點(diǎn)使其存在很大的局限性，嚴(yán)重制約著橫向磁場電機(jī)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。大量研究者通過理論和實(shí)驗論證了磁場漏磁是橫向磁場永磁電機(jī)功率因數(shù)降低的主要原因，如上海大學(xué)江建中教授提出了屏蔽橫向磁阻電機(jī)漏磁通的方法，該方法在一定程度上減少了漏磁，但還存在這很大的漏磁。氣隙中的最大磁場強(qiáng)度為1.13T。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有橫向磁場永磁電機(jī)漏磁大的不足，本發(fā)明提供一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)。該聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)由四相構(gòu)成，每相包括轉(zhuǎn)子單元和定子單元，轉(zhuǎn)子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分，定子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)定子部分。四相結(jié)構(gòu)的每一相結(jié)構(gòu)對應(yīng)部分是相同的，各轉(zhuǎn)子單元之間由絕緣環(huán)隔離。由于采用聚磁結(jié)構(gòu)將漏磁通聚集在一起，通過定子齒表面、氣隙、轉(zhuǎn)子永磁體，轉(zhuǎn)化為有效氣隙磁通，可以增強(qiáng)氣隙磁場強(qiáng)度。該結(jié)構(gòu)在不改變電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只需增加少量永磁體構(gòu)成聚磁結(jié)構(gòu)，就可以減少漏磁，提高氣隙的磁場密度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)，包括永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2、絕緣環(huán)3、定子齒4、繞組7和定子槽10，其特點(diǎn)是還包括轉(zhuǎn)子永磁體8、定子永磁體9和絕緣板11；永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2和轉(zhuǎn)子永磁體8構(gòu)成電機(jī)的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，永磁體1固連在轉(zhuǎn)子環(huán)2的內(nèi)側(cè)壁，相鄰兩塊永磁體1磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體8分別嵌放于永磁體1的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機(jī)軸向，永磁體1與轉(zhuǎn)子永磁體8的端面平齊；兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承12與電機(jī)軸6相連接；定子齒4、定子永磁體9、定子槽10和輔助鐵芯13構(gòu)成電機(jī)的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；定子永磁體9放置于定子齒4端部四周，定子永磁體9的充磁方向為徑向磁化，定子齒4端面與定子永磁體9的上端面平齊，繞組7嵌放于定子槽10中；絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15；輔助孔14用于固定輔助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)3，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板11；端蓋5將定子單元固定于電機(jī)軸6。

所述定子槽10由十二個硅鋼片構(gòu)成。

所述輔助鐵芯13由十二個硅鋼片構(gòu)成。

所述輔助鐵芯13的硅鋼片是長方形。

所述絕緣環(huán)3是尼龍材料制成。

所述絕緣板11是尼龍材料制成。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用聚磁結(jié)構(gòu)，永磁電機(jī)的最大氣隙磁場強(qiáng)度由背景技術(shù)的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系數(shù)由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18％，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，在很大程度上減小了電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動，提高了電機(jī)性能。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機(jī)的縱截面示意圖。

圖2是圖1中聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元的局部放大圖。

圖3是圖1中聚磁結(jié)構(gòu)定子單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1中絕緣板的結(jié)構(gòu)示意圖。