[實用新型]雙定子單繞組游標永磁電機

有效

• 申請號: 201420383686.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN204131350U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 曲榮海;李大偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本實用新型屬于游標電機領域，具體涉及一種雙定子單繞組游標永磁電機。?

背景技術

在轉速恒定的情況下，電機的轉矩與其空載反電勢大小有關，對于傳統的電機，定子和轉子的極對數是相同的，而增大極數會同比例的減小定子磁鏈，因而不能通過增大極數來提高空載反電勢。?

游標電機(Vernier?Machine)近年受到業界越來越多的重視，該類電機的拓撲結構具有功率密度極高、機械結構簡單的優點，有望得到大規模工程應用。如圖1所示，現有的游標電機和普通的永磁電機的結構類似，由轉子和定子組成，游標電機最主要的特點在于其定轉子的極對數不同，且通常轉子的極對數是定子極對數的幾倍。在轉速恒定情況下，轉子極對數多可以提高定子磁鏈的交變頻率，同時定子的極對數少使得定子磁鏈不會因轉子極數增加而同比例減少，該特點解決了傳統電機增大極對數會同比例減少定子磁鏈的問題，從而可以增加磁鏈交變頻率與定子磁鏈乘積，進而增大空載反電勢，增加轉矩和功率密度。?

現有的游標電機的主要缺點是其功率因數低，導致給定輸出功率的情況下，驅動變流器所需容量增大，從而帶來成本升高，系統運行可靠性降低等問題。游標永磁電機功率因數低的原因與(主磁鏈)/(電機電感與相電流的乘積)有關，且此比值越大電機的功率因數越低。與傳統電機相比，游標電機轉子極數很多，與齒數接近，由圖1可以看出，大量磁通從磁極穿過氣隙直接通過定子齒部，然后返回另一磁極，而沒有與定子繞組交鏈，故屬于漏磁通，這一特點使永磁體漏磁通相比普通電機大大增加。同時，當相鄰永磁體一個面對定子齒部，一個將面對定子槽，相鄰永磁體構成的磁路磁阻大，導致主磁通很低，所以現有的游標電機功率因數很低。實際上，在采用和傳統永磁電機相近的電負荷的情況下，現有技術的游標電機功率因數可以低至0.2～0.3，而傳統永磁電機的功率因數可達0.90以上。?

CN103178668A中公開了一種徑向磁場雙定子結構電機，如圖2所示。該結?構由兩個定子和一個轉子3’構成，轉子3’在外定子2’和內定子5’中間，三者為同心軸，該拓撲含有雙氣隙。定子繞組采用單相或多相繞組，(圖2只畫出了繞組3’的有效部分，端部沒有畫出)；轉子永磁體1’采用內置式、切向充磁，永磁體1’磁場方向如箭頭所示，內外兩定子具有相同的定子極數和槽數，可有多種定轉子極數和定子槽數的組合。上述電機結構中，內定子齒與外定子2’齒在圓周方向相差半個槽距角，即內定子齒與外定子2’槽相對。又因為轉子極對數與定子齒數相近，所以，內定子齒與外定子2’齒分別與相鄰的極靴相對如圖2所示，相鄰永磁體1’同時‘面對’磁阻小的定子齒，相鄰磁極產生的磁通將分別進入內外兩個定子，大大減少了漏磁通，此外利用該磁體放置方式還能實現聚磁效應，大大提高了主磁通，從而提高了功率因數。?

但是，這種雙定子游標永磁電機內定子5’散熱困難，尤其是水冷雙定子游標永磁電機，其內定子5’冷卻結構復雜。此外，內定子繞組6’端部較長使得轉子支撐機械結構復雜，可靠性下降，實際工程中發現轉子支撐結構的不可靠直接增加了裝配難度，同時大大增加了整個電機的故障率。?

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種雙定子單繞組游標永磁電機，其通過僅在其中一個定子的定子槽內設置繞組，從而解決現有雙定子游標電機內定子冷卻結構復雜、散熱苦難及可靠性不高的問題。?

按照本實用新型的一個方面，提供一種雙定子單繞組游標永磁電機，包括：?

轉子，其呈圓環形，環體周向上間隔布置有多個永磁體，產生勵磁磁場；?

定子，其為直徑不同的兩個，兩定子均呈圓筒形并呈同軸內外套接布置，所述轉子同軸套裝在該兩定子之間，所述外定子筒體內周壁上和內定子筒體外周壁上均開有多個凹槽，各凹槽之間的凸起部分形成定子齒，兩定子上的凹槽槽數相同，且其中內定子的定子齒與外定子的定子齒在周向上相距半個槽距角；?

其特征在于，僅在所述內定子和外定子兩者中的其中一個定子的定子槽內設置定子繞組。?

作為本實用新型的改進，所述內定子的定子齒與外定子的凹槽正對布置。?

作為本實用新型的改進，所述電機不帶繞組的定子槽內可以加入抗磁材料(如超導塊材)，增強其磁場調制作用。?

作為本實用新型的改進，所述各永磁體通過極靴間隔，各極靴通過硅鋼橋或非導磁材料連接。?

作為本實用新型的改進，所述轉子一體成型，所述永磁體容置在轉子上周向設置的凹槽內。?

作為本實用新型的改進，所述外定子固定在機殼上，所述內定子通過靜止軸或機座臂固定。?