[發明專利]一種定子模塊化混合雙轉子電機

在審

• 申請號: 202010025348.1
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111162614A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 李烽;王凱;張建亞;孫海陽;孔金旺;劉章麒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/14;H02K1/17;H02K1/24;H02K1/27;H02K3/18;H02K3/28;H02K16/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種定子模塊化混合雙轉子電機，包括內轉子、外轉子和若干個定子模塊；內轉子為凸極轉子，外轉子為交替極永磁轉子，其內周均勻分布若干凸極鐵芯，相鄰凸極鐵芯之間設置永磁體，外轉子上所有永磁體的充磁方向相同；每個模塊化定子包括內定子齒、外定子齒和定子軛部，所有定子模塊依次拼接形成一個完整的定子，內轉子與外轉子分別與該定子形成獨立的氣隙；各內、外定子齒上繞有電樞繞組，屬于同相的繞組反向連接形成若干相平衡繞組，外定子齒上的繞組與內定子齒上的繞組相互獨立，分開控制；在全部或部分內定子齒的表面設置永磁體。本發明可以實現內外電機的電磁解耦，減小永磁體使用量，降低加工與裝配難度。

技術領域

本發明屬于電機領域，特別涉及了一種雙轉子電機。

背景技術

永磁電機由于高轉矩密度、高功率密度和高效率等優點，在航空航天、國防軍工、電動車和風力發電等領域得到了大規模應用。磁通反向電機的永磁體和電樞繞組均位于定子上，易于實現繞組和永磁體的同時冷卻，轉子采用凸極鐵芯轉子，轉子結構簡單，兼顧耐用，適合高速運行。為了兼顧永磁電機和磁通反向電機的優點，考慮將永磁電機結構和磁通反向電機結構融合在一個電機中，形成內外雙轉子電機，但是這種同時包含兩種電機的結構會在兩種電機之間產生電磁耦合的問題。同時，這種雙電機結構的永磁體使用量較大，增加了機加工成本，且電機結構較為復雜，也增加了加工過程與裝配過程的難度。

發明內容

為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明提出了一種定子模塊化混合雙轉子電機。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種定子模塊化混合雙轉子電機，包括內轉子、外轉子和若干個模塊化定子；所述內轉子為凸極轉子，其外周均勻分布了若干凸極鐵芯；所述外轉子為交替極轉子永磁轉子，其內周均勻分布若干凸極鐵芯，相鄰凸極鐵芯之間設置永磁體，外轉子上所有永磁體的充磁方向相同；每個模塊化定子包括內定子齒、外定子齒以及連接內定子齒和外定子齒的定子軛部，所有模塊化定子依次拼接形成一個完整的定子，該定子位于內轉子與外轉子之間，內轉子與外轉子分別與該定子形成獨立的氣隙；各外定子齒上繞有電樞繞組，屬于同相的繞組反向連接形成若干相平衡繞組；各內定子齒上繞有電樞繞組，屬于同相的繞組反向連接形成若干相平衡繞組；外定子齒上的繞組與內定子齒上的繞組相互獨立，分開控制；在全部或部分內定子齒的表面設置永磁體。

進一步地，內定子齒上若干相電樞繞組合成的電樞反應諧波成分與外定子齒上若干相電樞繞組合成的電樞反應諧波成分不同，從而消除內、外兩套繞組之間的電磁耦合效應。

進一步地，在每個內定子齒的表面設置n塊永磁體，n≥1，同一內定子齒上相鄰永磁體的充磁方向相反，相鄰內定子齒之間相鄰永磁體的充磁方向相反。

進一步地，將永磁體間隔設置在內定子齒的表面，即相鄰兩個內定子齒中只有一個內定子齒的表面設置永磁體，該永磁體與相鄰的內定子齒形成一對磁極，從而構成交替極永磁定子。

進一步地，每一個模塊化定子先沖壓成形，然后在內、外定子齒上繞制電樞繞組，電樞繞組繞制好后安裝定子齒表面的永磁體，最后拼接所有模塊化定子。

進一步地，電樞繞組采用集中式繞組。

進一步地，在一個模塊化定子中，內定子齒與外定子齒的數量不同。

進一步地，內轉子與外轉子能夠同步運行或者異步運行。

進一步地，內轉子與外轉子能夠做同軸輸出或者雙機械端口輸出。

進一步地，根據電機應用場景，內電機與外電機的位置適應性調換；內電機與外電機均能夠做電動運行和發電運行。

采用上述技術方案帶來的有益效果：

(1)本發明內外定子上分別為兩套獨立的電樞繞組，兩套繞組沒有反電勢耦合效應，提高了電機的電磁性能；