[發明專利]聚磁型無源轉子橫向磁通單相電機

有效

• 申請號: 201510360691.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104967270B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳志輝;何海翔;王蘭鳳;趙凱弟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K21/00
• 分類號: H02K21/00;H02K21/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 熊玉瑋

技術領域

本發明公開了聚磁型無源轉子橫向磁通單相電機，屬于橫向磁通電機的技術領域。

背景技術

橫向磁通永磁電機是由德國H.Web教授于二十世紀八十年代提出的一種新型電機，相比于傳統永磁電機，該電機磁場呈三維分布，與繞組處于不同平面，可以兼顧繞組的橫截面積與定子齒極的橫截面積，提高了電機的轉矩密度。他提出的原型電機和后面的幾種改型電機均是屬于表貼永磁體結構，永磁體數量多，而且利用率不高。

羅-羅公司的雙邊聚磁結構TFM采用了C形定子鐵心，設計的電機力密度達到120kN/m²。[A.Mitcham,Transverse flux motors for electric propulsion of ships,in1997IEE Colloquium on New Topologies for Permanent Magnet Machines,3/1-3/6]

上海大學設計的橫向磁通電機是對定子C形鐵心的改進，其定子具有環形公共聯接鐵心，其內、外定子鐵心可以插入到環形公共聯接鐵心中，便于加工。該電機的永磁體利用率高，但定子鐵心為懸臂梁結構，需要設置足夠的氣隙來保證轉子不掃膛。[李永斌,袁瓊,江建中.一種新型聚磁式橫向磁通永磁電機研究.電工技術學報.2003,18(5):46～49]

華中科技大學辜承林教授提出的新拓撲結構橫向磁通電機為外轉子結構，軸向充磁的永磁體沿轉子內表面均勻分布，定子鐵心為U型，主氣隙為軸向，位于定子鐵心與永磁體磁極之間。U形定子鐵心以兩倍極距均勻分布，固定在非磁性支架上。該拓撲結構具有磁路短，氣隙磁密高的優點，但是永磁體的利用率沒有得到提高。而且，轉子上固定永磁體的套環需要是非金屬材料以減小渦流損耗。[陳金濤，辜承林.新型橫向磁通永磁電機研究[J].中國電機工程學報，2005，25(15)：155-160]

哈爾濱工業大學寇寶泉教授提出的雙向交鏈橫向磁通永磁同步電機，其轉子采用了表貼永磁體結構，定子上通過鐵心結構與繞組的巧妙設計，提高了永磁體的利用率。其不足之處在于定子鐵心結構的加工與安裝均較復雜，而且曲折走向的鐵心占用了繞組位置。[G.Yang,D.Cheng,H.Zhang,and B.Kou,“Bidirectional Cross-Linking Transverse Flux Permanent Magnet Synchronous Motor,”IEEE Trans.Magn.,vol.49,no.3,pp.1242–1248,Mar.2013.]

清華大學的橫向磁通電機轉子采用軸向背靠背內埋式永磁體三面墻結構，以減小永磁體漏磁，實現更大的氣隙磁場。該結構很好利用了三塊永磁體的聚磁作用，但永磁體用量偏多，轉子的結構較復雜。[陶果，邱阿瑞，李大雷.新型聚磁式橫向磁場永磁推進同步電動機[J].清華大學學報(自然科學版)，2007，47(10)：1562-1565]

以上幾種橫向磁通電機的轉子上均有永磁體，在一些應用場合，永磁體的振動與散熱問題比較嚴重。于是人們又提出了無源轉子橫向磁通電機。

加拿大Alberta大學的B.E.Hasubek教授等提出的一種無源轉子橫向磁通電機，永磁體和繞組均在定子上，其轉子上只有鐵心，而且轉子鐵心采用分塊結構，每塊鐵心傾斜一個極距。以達到了簡化轉子加工工藝的目的。該電機定子內徑部分制約了勵磁磁通，故只適合應用在電機內外徑均較大的場合。此外，轉子各導磁結構沒有導磁材料相連接，使得磁路磁阻較大，限制了磁路磁通。[Hasubek,B.E.；Nowicki,E.P.Two dimensional finite element analysis of passive rotor transverse flux motors with slanted rotor design[C].Proc.IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering,Alberta,Canada,1999(2)：1199-1204]