[發明專利]一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機

有效

• 申請號: 201910062287.3
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN110034649B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 劉成成;王東陽;汪友華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/17;H02K1/16;H02K1/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機，該電機包括多個單相電機模塊，多個單相電機模塊采用同軸徑向嵌套和/或同軸軸向組合，不同相單相電機模塊之間相互錯開電角度；每單相電機模塊為單定子單轉子結構或單定子雙轉子結構或雙定子單轉子結構；每個單相電機模塊均包括異型定子鐵心、異型永磁體、轉子、電樞繞組；M個異型定子鐵心與M個異型永磁體沿周向交替排列構成磁通切換式圓環結構的定子，在圓環結構上存在環形凹槽，環形凹槽內安裝電樞繞組；所述轉子采用軸向磁場盤式結構，每個轉子包括帶有通孔的轉子軛和轉子凸極。該電機的永磁體設置在電機定子上，同時采用軸向磁通的構造方式，使得電機轉矩密度得以提高。

技術領域

本發明涉及的是一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機，屬于永磁電機的技術領域。

背景技術

橫向磁通永磁電機是近幾年新興起的一種電機，相較于傳統永磁電機，具有結構緊湊、轉矩密度高、低速性能好等突出優點。并且這種電機定子各相之間相互獨立，可以分相進行控制，并且具有較好的容錯性能。但傳統的橫向磁通永磁電機結構并不完善，現有的橫向磁通電機如果需要提高轉矩密度或者增加電機相數時，需要多個相同定子結構同軸連接，其通常采用的結構工藝較為復雜，并且由于其軸向長度長，所以僅適用于長軸應用場合。而且多數橫向磁通永磁電機作為多相電機使用時會出現軸向長度過大的問題，繼而導致其鐵耗較大。另外傳統橫向磁通電機永磁體安裝在轉子上，導致電機散熱能力較差，不易于提供更高的功率。

因此，如何在優化橫向磁通永磁電機性能的情況下解決其體積大、結構復雜的問題，便成為一個重要的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構設計靈活簡單，裝配簡易的軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機，以解決上述背景技術中存在技術問題。該電機的永磁體設置在電機定子上，轉子僅由硅鋼片組成，穩定性好，同時易于增加永磁體的用量從而提高電機的工作磁密，同時采用軸向磁通的構造方式，電機的電樞繞組可以先行加工好一個整體然后安裝在電機的定子上從而使得加工簡便同時易于提高電機的槽滿率從而增加電機的電負荷，由于上述的結構特點，使得本電機轉矩密度得以進一步提高。該電機的多相運行能夠通過徑向集成而得，從而避免了橫向磁通電機的軸向長度較長的缺點。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機，該電機采用模塊化設計，包括多個單相電機模塊，其特征在于，多個單相電機模塊采用同軸徑向嵌套和/或同軸軸向組合，不同相單相電機模塊之間相互錯開電角度；每單相電機模塊為單定子單轉子結構或單定子雙轉子結構或雙定子單轉子結構；每個單相電機模塊均包括異型定子鐵心、異型永磁體、轉子、電樞繞組；M個異型定子鐵心與M個異型永磁體沿周向交替排列構成磁通切換式圓環結構的定子，在圓環結構上存在環形凹槽，環形凹槽內安裝電樞繞組，環形凹槽方向與轉軸平行，且環形凹槽開口朝向轉子方向；定子與轉子同軸安裝；

異型定子鐵心與異型永磁體數量相等且為偶數，所述異型永磁體沿電機周向進行充磁，且相鄰異型永磁體充磁方向相反；

所述轉子采用軸向磁場盤式結構，每個轉子包括帶有通孔的轉子軛和轉子凸極，在通孔周圍設置一圈轉子凸極，轉子設有轉子凸極的一側與定子設有環形凹槽的一側相對布置，轉子與圓環結構定子的外環相接觸的位置也設置一圈轉子凸極，上述的每圈轉子凸極數量均為異型永磁體數量的1/2，每圈轉子凸極徑向均勻分布并固定嵌在轉子軛的表面，相鄰兩圈轉子凸極沿圓周方向交替排列，位置沿圓周方向互相錯開，交替設置。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明的突出的實質性特點是：

a)本發明中由于每個單電機模塊上的轉子采用軸向磁場結構，使得其轉矩密度高于徑向磁場感應電機，配合定子部分使用永磁材料進一步提高轉矩密度。同時簡單的轉子結構使得軸向尺寸較小，很適合嚴格要求薄型安裝的場合，如機器人、計算機外圍設備、電動汽車等。