[發明專利]一種定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機

有效

• 申請號: 201410582664.3
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104319918A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 耿偉偉;王勤;姜濤;郭樂之;施剛;陸丹;鄒慶;邵麗紅;王楠;程大千
• 申請（專利權）人: 江蘇交科能源科技發展有限公司;王勤;施剛
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元;奚曉寧

技術領域

本發明一種定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機涉及永磁電機領域，特別涉及一種定子永磁型雙凸極電機。

背景技術

永磁電機一直是電機領域非常重要也是值得深入研究的一種特種電機，針對永磁電機而言可以分為定子永磁型和轉子永磁型兩種類型。轉子永磁型的典型代表就是永磁同步電機，然而由于永磁體安裝在轉子上從機械上來說增大永磁體加工安裝的困難，特別在高速運行時需要對轉子進行強度上的校核并采取措施，同時定子電流空間和時間上的高頻諧波可能會給永磁體帶來比較大的損耗和溫升，從而引起永磁體的不可逆退磁。轉子永磁型電機是近年來各國學者比較關注的一類新型電機，其結構源于開關磁阻電機。由于永磁體安裝在定子上，從而解決了轉子永磁型電機的一些弊端，特別是其轉子只是硅鋼片疊壓而成，因此非常適合高速運行。

定子永磁型電機主要有永磁雙凸極電機、永磁磁通反向電機和永磁磁通切換電機三大類。

磁通切換電機因其自身的優良特性而引起各國學者持續廣泛關注，也有很多相關的研究成果。專利201010554978.4公開了一種一種磁通切換型發電機，定子上安裝了電勵磁繞組，因此在發電運行情況下可以很容易輸出電壓的調節；但是，定子沖片是分塊化的，這給每個定子模塊之間的安裝帶來了很大的困難，對電機的安裝工藝提出了很高的要求。專利201120058125.1公開了一種模塊化磁通切換永磁電機，其結構簡單，易于制造，然而永磁體在定子上安裝成切向結構，導致在永磁體段部容易形成較大漏磁，不利于提高電機的功率密度；另外，位從工藝角度上來看，采用模塊化給永磁體和定子沖片安裝定位也帶來了很大的困難。

雙凸極電機與磁通切換電機原理類似，但具有漏磁小，勵磁效率高等特點。專利200610088441.7公開一種徑向永磁體雙凸極混合勵磁電機，其永磁體安裝在定子內部，實際上也導致定子沖片分立開來，同樣給裝配帶來困難。專利200710025140.4公開的混合勵磁雙凸極無刷直流發電機采用的切向充磁的永磁體安裝在定子軛上同樣也有上述電機的問題。另外，這兩種永磁體的安裝方式都不利于電樞繞組電流的弱磁擴速功能的實現。

發明內容

本發明的目的是針對上述不足之處提供一種定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機，該電機結構簡單、勵磁高效、氣隙磁密高，具有制造加工簡單，弱磁性能好、性能優良特點，在工業電力傳動領域具有重要應用價值。

一種定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機是采取以下技術方案實現的：

定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機包括定子、轉子、永磁體和電樞繞組；所述定子和轉子為凸極結構，定子齒數為偶數，轉子齒數與定子齒數不等；所述定子和轉子均由硅鋼片疊加而成；轉子上無繞組和永磁體；每個定子齒部靠近背軛處設有永磁槽，用以安裝永磁體；每個定子齒上的永磁體充磁方向相同，相鄰定子齒上的永磁體按N極和S極方向交替排列，從而實現一個閉合的磁勢正向串聯的磁通回路；

每個電樞繞組線圈采用集中繞組的方式安裝在定子齒上，每個定子齒上只安裝一相電樞繞組線圈，每相電樞繞組線圈根據相位關系沿圓周方向均勻分裝在定子各個齒上。

所述永磁槽為V形或U形槽。

在所述V形槽兩邊安裝兩塊矩形永磁體，相鄰兩塊永磁體之間的夾角為60°～120°。

在所述U形槽邊上安裝三塊矩形永磁體，相鄰兩塊永磁體之間的夾角為90°～120°。

所述定子永磁V形或U形永磁體磁通切換型雙凸極電機為三相電機或多相電機，定子齒數N_S和轉子齒數N_r?滿足：

其中m為電機的相數，r為自然數，定子極數為偶數。

每個定子齒上也可以加裝一套勵磁繞組，勵磁繞組通入直流電，通過調節電流大小和方向來調節氣隙磁場強度，從而形成一種混合勵磁結構拓撲。

所述定子和轉子中的硅鋼片厚度為0.1mm～0.35mm。

通過定子和轉子極弧的合理設計，獲得方波或正弦波反電勢，從而采取無刷直流控制方式或矢量控制方式，即定子齒的齒寬弧度等于一個機械圓周角度（360度）等分成定子齒數的0.5倍，轉子齒的齒寬弧度一般等于或大于定子齒的弧度，而轉子齒弧度的大小改變可以影響電樞繞組感應電勢波形；若獲得方波反電勢，可以采取無刷直流控制方式驅動；若獲得正弦波反電勢，可以采取矢量控制方式驅動。