[實用新型]軸向磁場永磁無刷電機

有效

• 申請號: 201220120071.1
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN202475212U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 徐衍亮
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K1/06;H02K1/12;H02K1/27
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種電機，尤其是一種電負荷和磁負荷可以獨立設置的軸向磁場永磁無刷電機。

背景技術

目前電機是通過電磁感應進行電能和機械能之間能量轉換的裝置，電機的電負荷和磁負荷是電機中兩個最重要的參數之一，其大小不但影響到電機經濟性，更影響到其性能。目前通用電機電磁負荷的選取互相制約，這無疑降低了電機電、磁負荷的選擇空間，影響到電機經濟性和性能的優化。

軸向磁場永磁無刷電機兼具軸向磁場電機和永磁電機的綜合性能優勢，具有高效、高轉矩密度、高功率密度、高功率因數及高轉矩/轉動慣量的性能特點和短形盤式的結構特點。每個齒中套一個線圈的分數槽集中繞組結構在內周繞組空間遠小于外周繞組空間的軸向磁場永磁無刷電機中具有巨大優越性，不但降低了繞組端部，降低了電機的電阻及銅耗和用銅量，降低了電機軛部鐵心厚度，而且電機的電負荷的選取不受內部空間的限制，對電機的性能優化有利，再者，由于每個齒上只有一個線圈，即當某一線圈出故障后，可以只更換該線圈，但各個線圈的磁路還是相互耦合，因此該種電機只是具有一定的容錯能力。單定子盤雙轉子盤軸向磁場永磁無刷電機(兩邊轉子盤中間定子盤)和雙定子盤單轉子盤軸向磁場永磁無刷電機(兩邊定子盤中間轉子盤)對降低電機齒槽轉矩脈動和消除軸向磁拉力具有重要意義。所有這些方法，提高了軸向磁場永磁無刷電機的性能，擴大了該種電機的應用。

但目前通用的軸向磁場永磁無刷電機還具有以下缺陷：(1)電機電、磁負荷的選取互相制約，這為電機的設計、經濟性和性能的優化帶來了難度；(2)疊片鐵心制造工藝復雜；(3)各繞組組成線圈磁路并不獨立，因此電機的容錯能力低。

目前，橫向磁通永磁電機是目前唯一一種可以進行電負荷和磁負荷獨立設置的電機，該種電機即可以是普通徑向磁場永磁無刷電機，也可以是軸向磁場永磁無刷電機。當橫向磁通型式應用于軸向磁場永磁無刷電機時，便得到了電、磁負荷獨立設置的軸向磁場永磁無刷電機。但橫向磁通電機很大的漏磁、極為復雜的定子鐵心及轉子磁體結構，使其很難得到實際應用，特別是橫向磁通軸向磁場永磁無刷電機，不但沒有得到應用而且很少涉及。

實用新型內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種新型結構和原理的軸向磁場永磁無刷電機，其具有電、磁負荷獨立設置、定子疊片鐵心制作簡單及定子繞組各組成線圈磁路互相獨立的優點，有利于降低電機的設計難度、降低電機的制造成本、提高電機的性能。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種軸向磁場永磁無刷電機，包括定子、轉子、下端蓋和上端蓋，轉子位于定子中心，定子包括若干個定子C型鐵心及設于其上的繞組線圈；轉子包括不導磁轉子盤、永磁體及轉軸，不導磁轉子盤中心裝有轉軸，不導磁轉子盤圓周邊均勻嵌設有若干塊永磁體，若干個定子C型鐵心嵌于上、下端蓋的槽中；若干定子C型鐵心均勻環繞分布在不導磁轉子盤圓周，而且定子C型鐵心的上、磁極面與不導磁轉子盤的永磁體相對應，以保證定子C型鐵心上的線圈通電后產生的磁場正好與轉子永磁體產生的磁場對正。

所述定子C型鐵心采用疊片鐵心疊壓而成，或者采用整塊導磁材料構成；在采用疊片鐵心時，定子C型鐵心各處截面形狀相同都是矩形，且截面積都相同；在采用整塊導磁材料時，定子C型鐵心各處截面形狀及截面積不相同。

所述每個定子C型鐵心根據作用和部位不同分成5部分，即C型開口的對面為極身、定子C型鐵心的上下兩部分分別為上極軛和下極軛，C型開口處上下兩部分為上磁極和下磁極，下磁極面和上磁極面均與不導磁轉子盤相對。

所述每個定子C型鐵心上均有一個繞組線圈，或者間隔一個定子C型鐵心放置一個繞組線圈，繞組線圈放置于定子C型鐵心的極身位置，或者將一個定子C型鐵心上的一個繞組線圈等分成兩部分，分別放置于定子C型鐵心的上下磁極上；所有繞組線圈相互串聯或并聯組成定子的m相對稱繞組，m為自然數。

所述定子C型鐵心上的繞組線圈是成型線圈或非成型線圈；如果每個定子C型鐵心上放置一個成型線圈，則在制作定子C型鐵心時，將定子C型鐵心分成兩部分，在將成型線圈套入定子C型鐵心的極身后，再將兩部分鐵心成型為定子C型鐵心；在采用非成型線圈時，則直接制作整體定子C型鐵心，將非成型線圈嵌繞在定子C型鐵心的極身上；如果定子C型鐵心的上下磁極上分別放置繞組線圈，則無論采用成型線圈還是非成型線圈，都是制作整體定子C型鐵心。

所述轉子的不導磁轉子盤是圓盤形，在其同一個圓周上均勻開若干個槽，所述若干個槽中放置沿軸向充磁、極性交錯排列的永磁體，組成電機轉子永磁磁極。