[實(shí)用新型]一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920111008.3
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN209358404U
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉成成;王東陽;汪友華
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K16/00
• 分類號(hào): H02K16/00;H02K1/17;H02K1/16;H02K1/24
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本實(shí)用新型為一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機(jī)，該電機(jī)包括多個(gè)單相電機(jī)模塊，多個(gè)單相電機(jī)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(jī)模塊之間相互錯(cuò)開電角度；每單相電機(jī)模塊為單定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或單定子雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；每個(gè)單相電機(jī)模塊均包括異型定子鐵心、異型永磁體、轉(zhuǎn)子、電樞繞組；M個(gè)異型定子鐵心與M個(gè)異型永磁體沿周向交替排列構(gòu)成磁通切換式圓環(huán)結(jié)構(gòu)的定子，在圓環(huán)結(jié)構(gòu)上存在環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)安裝電樞繞組；所述轉(zhuǎn)子采用軸向磁場盤式結(jié)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛和轉(zhuǎn)子凸極。該電機(jī)的永磁體設(shè)置在電機(jī)定子上，同時(shí)采用軸向磁通的構(gòu)造方式，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度得以提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機(jī)，屬于永磁電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橫向磁通永磁電機(jī)是近幾年新興起的一種電機(jī)，相較于傳統(tǒng)永磁電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)矩密度高、低速性能好等突出優(yōu)點(diǎn)。并且這種電機(jī)定子各相之間相互獨(dú)立，可以分相進(jìn)行控制，并且具有較好的容錯(cuò)性能。但傳統(tǒng)的橫向磁通永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)并不完善，現(xiàn)有的橫向磁通電機(jī)如果需要提高轉(zhuǎn)矩密度或者增加電機(jī)相數(shù)時(shí)，需要多個(gè)相同定子結(jié)構(gòu)同軸連接，其通常采用的結(jié)構(gòu)工藝較為復(fù)雜，并且由于其軸向長度長，所以僅適用于長軸應(yīng)用場合。而且多數(shù)橫向磁通永磁電機(jī)作為多相電機(jī)使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)軸向長度過大的問題，繼而導(dǎo)致其鐵耗較大。另外傳統(tǒng)橫向磁通電機(jī)永磁體安裝在轉(zhuǎn)子上，導(dǎo)致電機(jī)散熱能力較差，不易于提供更高的功率。

因此，如何在優(yōu)化橫向磁通永磁電機(jī)性能的情況下解決其體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，便成為一個(gè)重要的課題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)，以解決上述背景技術(shù)中存在技術(shù)問題。該電機(jī)的永磁體設(shè)置在電機(jī)定子上，轉(zhuǎn)子僅由硅鋼片組成，穩(wěn)定性好，同時(shí)易于增加永磁體的用量從而提高電機(jī)的工作磁密，同時(shí)采用軸向磁通的構(gòu)造方式，電機(jī)的電樞繞組可以先行加工好一個(gè)整體然后安裝在電機(jī)的定子上從而使得加工簡便同時(shí)易于提高電機(jī)的槽滿率從而增加電機(jī)的電負(fù)荷，由于上述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得本電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度得以進(jìn)一步提高。該電機(jī)的多相運(yùn)行能夠通過徑向集成而得，從而避免了橫向磁通電機(jī)的軸向長度較長的缺點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案：一種軸向磁場磁通切換式橫向磁通永磁電機(jī)，該電機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括多個(gè)單相電機(jī)模塊，其特征在于，多個(gè)單相電機(jī)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(jī)模塊之間相互錯(cuò)開電角度；每單相電機(jī)模塊為單定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或單定子雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；每個(gè)單相電機(jī)模塊均包括異型定子鐵心、異型永磁體、轉(zhuǎn)子、電樞繞組；M個(gè)異型定子鐵心與M個(gè)異型永磁體沿周向交替排列構(gòu)成磁通切換式圓環(huán)結(jié)構(gòu)的定子，在圓環(huán)結(jié)構(gòu)上存在環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)安裝電樞繞組，環(huán)形凹槽方向與轉(zhuǎn)軸平行，且環(huán)形凹槽開口朝向轉(zhuǎn)子方向；定子與轉(zhuǎn)子同軸安裝；

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

所述轉(zhuǎn)子采用軸向磁場盤式結(jié)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛和轉(zhuǎn)子凸極，在通孔周圍設(shè)置一圈轉(zhuǎn)子凸極，轉(zhuǎn)子設(shè)有轉(zhuǎn)子凸極的一側(cè)與定子設(shè)有環(huán)形凹槽的一側(cè)相對布置，轉(zhuǎn)子與圓環(huán)結(jié)構(gòu)定子的外環(huán)相接觸的位置也設(shè)置一圈轉(zhuǎn)子凸極，上述的每圈轉(zhuǎn)子凸極數(shù)量均為異型永磁體數(shù)量的1/2，每圈轉(zhuǎn)子凸極徑向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛的表面，相鄰兩圈轉(zhuǎn)子凸極沿圓周方向交替排列，位置沿圓周方向互相錯(cuò)開，交替設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是：

a)本實(shí)用新型中由于每個(gè)單電機(jī)模塊上的轉(zhuǎn)子采用軸向磁場結(jié)構(gòu)，使得其轉(zhuǎn)矩密度高于徑向磁場感應(yīng)電機(jī)，配合定子部分使用永磁材料進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩密度。同時(shí)簡單的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使得軸向尺寸較小，很適合嚴(yán)格要求薄型安裝的場合，如機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電動(dòng)汽車等。