[發明專利]一種Halbach陣列混合永磁定子雙分區電機

在審

• 申請號: 202010519327.5
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111769707A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 莫麗紅;鄭剛旭;羅濤;李吉祥;張乃光;劉保連;張濤;魯慶;葉小婷
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/17;H02K3/28;H02K1/14;H02K1/16;H02K21/04;H02K21/38
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李鋒

本發明涉及電機技術領域，公開了一種Halbach陣列混合永磁定子雙分區電機，包括同心布置的內區定子、中間轉子和外區定子。內區定子包括內區定子鐵心、釹鐵硼+鋁鎳鈷混合永磁體和繞在鋁鎳鈷永磁體上的脈沖磁化繞組，釹鐵硼和鋁鎳鈷永磁體以Halbach陣列沿圓周交替置于內區定子鐵心外側。筒形中間轉子由導磁塊和絕緣塊沿圓周交替放置；外區定子包括外區定子鐵心和設于外區定子鐵心上的電樞繞組；外區定子鐵心包括外區定子軛和外區定子軛內側凸出的沿圓周均勻分布的外區定子齒，每個外區定子齒上繞有集中電樞線圈。與現有技術相比，本發明在實現定子分區電機增磁和弱磁磁場調節的基礎上，可實現電機低速大轉矩、高速寬調速及高效率性能，適用于電動汽車領域。

技術領域

本發明涉及電機本體設計技術領域，尤其設計一種Halbach陣列混合永磁定子雙分區電機。

背景技術

作為電動汽車的關鍵部件，電動機的性能對整個驅動系統有著重要影響。針對電動汽車應用特點，其驅動電機應具有較大的轉矩輸出能力、較高的效率及較寬調速范圍。

目前永磁磁通切換電機由于其高轉矩密度、高效率、高魯棒轉子結構而受到關注。該結構本質上是一類定子永磁式電機，轉子上無繞組及永磁體，繞組和永磁體均位于定子上，由于定子上永磁體聚磁效應使得電機具有高氣隙磁密，可實現較大轉矩輸出能力，具有良好的應用前景。同時，也由于永磁體和繞組放置在電機內同一部件即定子上，使得：1. 輸出轉矩方面：減少了繞組放置空間，限制了電機轉矩輸出能力的進一步提高。2. 電機安裝方面：由于永磁磁通切換電機和雙凸極定子永磁電機的定子鐵心由離散多塊組成，增加了電機加工安裝的難度。3. 其他性能：定子永磁式電機的定子磁場飽和程度較大，降低了電機過載能力，且該結構將增加定子上繞組和永磁體的溫升，嚴重時會引起繞組絕緣損壞及永磁體不可逆退磁。

因此，Z. Q. Z h u （諸自強）教授等人于2015年在IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS的51卷第4期的論文《Novel electrical machines having separate PMexcitation stator》和51卷第5期中的論文《Novel doubly salient permanent magnetmachines with partitioned stator and iron pieces rotor》提出了采用定子分區的定子永磁電機結構，其電樞繞組位于外區定子上，永磁體位于內區定子上，解決了電樞繞組和永磁體的空間沖突，并緩解了定子溫升，提高了永磁體工作穩定性。

然而，由于定子分區永磁電機中，在兩分區定子與轉子間存在兩個氣隙，相比較原有單氣隙定子永磁式電機，其氣隙磁密和相等電負荷下的輸出轉矩均有所削弱，盡管可通過提高電機中的電負荷來提高轉矩輸出，其效率也相對下降了。因此，對于定子分區電機，如何提高定子分區永磁電機的永磁氣隙磁密和效率是需要關注的問題。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種具有高轉矩密度及高效率的Halbach陣列混合永磁定子雙分區電機結構，提高常規定子分區永磁電機的空載氣隙磁密，適用于電動汽車驅動領域。

技術方案：本發明提供了一種Halbach陣列混合永磁定子雙分區電機，包括同心布置的內區定子、環繞內區定子的中間轉子和環繞中間轉子的外區定子；

所述外區定子與中間轉子之間設置有外氣隙，所述內區定子與中間轉子之間設置有內氣隙；

內區定子包括內區定子鐵心、設于內區定子鐵心外壁上的永磁體以及設置于永磁體上的脈沖磁化繞組；所述中間轉子包括沿圓周方向交錯排列的導磁塊和絕緣塊；外區定子包括外區定子鐵心和設于外區定子鐵心上的m相電樞繞組；

所述內分區定子、外分區定子與電機外殼固定連接，所述中間轉子通過轉子支架與電機輸出軸固定連接。