[發(fā)明專利]一種雙速繞組定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310178765.X
• 申請(qǐng)日: 2013-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN103296798A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花為;張淦;施銘;程明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/17
• 分類號(hào): H02K1/17;H02K1/14;H02K1/16;H02K1/24;H02K3/18
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 齊旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙速繞組和模塊化轉(zhuǎn)子的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)的不斷加劇，研究開發(fā)和推廣應(yīng)用新型結(jié)構(gòu)的高效能稀土永磁電機(jī)以節(jié)省能源，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。特別是目前廣泛研究的混合動(dòng)力汽車，要求其中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體積小、重量輕、效率高、轉(zhuǎn)矩出力大、調(diào)速范圍寬等。定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)作為一種典型的定子永磁型雙凸極無刷電機(jī)，其轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無繞組，永磁體和集中電樞繞組均位于定子上，依據(jù)“磁通反向”原理工作，具有接近方波或正弦波的空載感應(yīng)電勢(shì)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、適合高速運(yùn)行、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)驅(qū)動(dòng)、電氣調(diào)速、攪拌系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、家用電器、紡織機(jī)械等領(lǐng)域中已顯示出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力與廣闊的應(yīng)用前景。

以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為代表的應(yīng)用場(chǎng)合要求電機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的大轉(zhuǎn)矩輸出與恒功率區(qū)的寬調(diào)速運(yùn)行。然而，對(duì)常規(guī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，這兩個(gè)要求很難同時(shí)滿足。其原因在于低速區(qū)的大轉(zhuǎn)矩輸出與高速區(qū)的恒功率弱磁運(yùn)行是一對(duì)無法調(diào)和的矛盾，在設(shè)計(jì)電機(jī)與控制器時(shí)通常只能兼顧兩個(gè)區(qū)域的性能需求，而無法充分發(fā)揮各自區(qū)域的最大能力。具體而言，傳統(tǒng)的定子表面貼裝式雙凸極（雙凸極指定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)）永磁電機(jī)定子上若干個(gè)齒均勻分布，齒形完全相同，繞組采用均勻繞法，即每個(gè)定子齒上都套有匝數(shù)相同且線徑相同的集中式線圈，將一個(gè)定子槽分為兩半，分屬于不同相的兩個(gè)線圈的圈邊并列排布在同一個(gè)定子槽中。多相對(duì)稱繞組線圈沿定子圓周均勻分布，若干個(gè)線圈根據(jù)性能需求串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)組成一相繞組，且電機(jī)某相工作時(shí)組成該相的所有線圈均通電。采用上述傳統(tǒng)繞組結(jié)構(gòu)的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)只能在低速區(qū)或者高速區(qū)中的某一個(gè)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出較好的性能，很難同時(shí)滿足整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的高性能要求，限制了其在電動(dòng)汽車等要求短時(shí)低速大轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)、高速恒功率區(qū)范圍寬的應(yīng)用場(chǎng)合的進(jìn)一步推廣和發(fā)展。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的大轉(zhuǎn)矩輸出與恒功率區(qū)的寬調(diào)速運(yùn)行的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)。

本發(fā)明的采用模塊化轉(zhuǎn)子的雙速繞組定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)包括：該電機(jī)由定子鐵心、高速集中式電樞繞組（也稱高速繞組）、低速集中式電樞繞組（也稱低速繞組）、永磁體、U型轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心和隔磁機(jī)構(gòu)；其特征在于：所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均為凸極結(jié)構(gòu)；所述定子齒分為兩組，分別是在定子齒面向氣隙的表面貼有永磁體的定子永磁齒和在定子齒面向氣隙的表面無永磁體的定子鐵心齒；所述定子永磁齒和定子鐵心齒沿圓周交替分布成環(huán)狀，所述高速集中式電樞繞組的各線圈分別橫跨在各定子鐵心齒上，所述的低速集中式電樞繞組的各線圈分別橫跨在一個(gè)定子永磁齒上；所述徑向充磁的永磁體分別貼裝于一個(gè)定低速定子齒面向轉(zhuǎn)子的表面，且相鄰兩塊永磁體的充磁方向相反；所述轉(zhuǎn)子由U型轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心和隔磁機(jī)構(gòu)組成，且各U型轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心的下端分別嵌于隔磁機(jī)構(gòu)中；所述轉(zhuǎn)子U形導(dǎo)磁單元之間可以通過連接橋連接在一起，連接橋內(nèi)部磁場(chǎng)高度飽和，磁阻較大，可以有效的防止漏磁。

所述定子鐵心和轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心均為凸極結(jié)構(gòu)；所述永磁體、高速集中電樞繞組和低速集中電樞繞組均位于定子側(cè)；所述轉(zhuǎn)子包括U型轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心和隔磁機(jī)構(gòu)。

所述高速集中式電樞繞組線圈或所述低速集中式電樞繞組線圈可根據(jù)需要連接成三相或多相結(jié)構(gòu)。

所述徑向充磁的永磁體分別貼裝于一個(gè)定低速定子齒面向轉(zhuǎn)子的表面，且相鄰兩塊永磁體的充磁方向相反，相鄰兩塊永磁體之間間隔有一個(gè)定子鐵心齒，所述永磁體的材料是鐵氧體或者釹鐵硼的永磁材料。

電機(jī)兩套繞組相互獨(dú)立，且每套繞組各相之間的互感都較小。

所述轉(zhuǎn)子U型轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心通過連接橋連接成為一個(gè)整體，所述的連接橋內(nèi)部磁場(chǎng)高度飽和，無導(dǎo)磁效果，只起到將各U轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁鐵心連接成一個(gè)整體的作用。

轉(zhuǎn)子U型導(dǎo)磁鐵心和隔磁機(jī)構(gòu)可以位于定子的外部，變成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

所述定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心和連接橋的材料均為硅鋼片等導(dǎo)磁材料。

所述的永磁體可以是電勵(lì)磁機(jī)構(gòu)，或者由電勵(lì)磁和永磁勵(lì)磁組成的混合勵(lì)磁機(jī)構(gòu)。

所述隔磁機(jī)構(gòu)的材料是銅、鋁或其他不導(dǎo)磁材料。

所述電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。