[發(fā)明專利]一種無軛分塊定子和轉(zhuǎn)子鐵心軸向磁通永磁電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010835751.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112152409B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 彭兵;郭振興;夏加寬
• 申請（專利權）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/18;H02K1/14;H02K1/2798;H02K1/28
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

一種無軛分塊定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向磁通永磁電機，所述的定子組件中：定子組件包括定子架、分塊電樞和軸向擋塊，軸向擋塊設置在兩個分塊電樞之間的夾爪上，軸向擋塊為使得分塊電樞的定子鐵心在軸向(AX)上與定子架不發(fā)生相對位移的結(jié)構(gòu)，電機的物理氣隙均勻；本發(fā)明具體優(yōu)點如下：本發(fā)明電磁氣隙等于物理氣隙，相對于傳統(tǒng)YASA結(jié)構(gòu)軸向磁通永磁電機而言，漏抗小，交、直軸電感提高約1.5倍，能抑制電流諧波，提高電機運行性能。本發(fā)明的永磁體用量節(jié)省10%~20%；永磁體為標準的矩形，永磁體成本低。本發(fā)明的一種無軛定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向磁通永磁電機的定子采用絕緣固封材料和機械結(jié)構(gòu)軸向定位的雙重軸向固定方式，電機機械可靠性高。

技術領域

本發(fā)明屬于軸向磁通永磁電機技術領域，尤其涉及寬調(diào)速范圍和高可靠性的內(nèi)置磁鋼的無軛分塊電樞軸向磁通永磁電機。

背景技術

無軛分塊電樞(YASA)軸向磁通永磁電機功率密度高、效率高，其拓撲結(jié)構(gòu)為雙轉(zhuǎn)子和單定子，其轉(zhuǎn)子通常采用永磁體表貼式結(jié)構(gòu)(如專利[申請?zhí)朇N201611046485.3])，結(jié)構(gòu)簡單，但其存在一些問題：1)電機的電磁氣隙(物理氣隙+永磁體厚度)大，勵磁電感小、漏感大，交、直軸電感較小，不利于濾除變頻器輸出的電流諧波，引起永磁體渦流損耗、降低電機轉(zhuǎn)矩性能、弱磁調(diào)速范圍窄；2)定子軸向固定不可靠，一般都采用樹脂類絕緣材料將定子各零部件固封為一體(如專利[申請?zhí)朇N?201780042882.X和專利[申請?zhí)朇N201611046485.3]等)，當電機溫升過高時，樹脂類絕緣材料會發(fā)生軟化，會發(fā)生定子零部件松脫現(xiàn)象；3)異形(扇形)永磁體成本高。內(nèi)置磁鋼軸向磁通電機電磁氣隙等于物理氣隙，能夠提高電機的交、直軸電感和抑制電流諧波。但是，在軸向磁通永磁電機中，很難在卷繞的轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部加工出內(nèi)置磁極的槽，因此在軸向磁通電機中較少有采用內(nèi)置磁鋼的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

為了實現(xiàn)電機的電磁氣隙等于物理氣隙，專利(申請?zhí)朇N201810319634.1)提到一種聚磁式軸向磁通電機，其轉(zhuǎn)子外層采用切向充磁磁鋼，兩塊磁鋼間夾有鐵心，但是，該專利的電機是雙定子和單轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)，定、轉(zhuǎn)子的設計方法和制造工藝與無軛分塊電樞(YASA)軸向磁通永磁電機(雙轉(zhuǎn)子和單定子結(jié)構(gòu))差別極大，兩種電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設計方法互為借鑒的意義不大，同時，該專利也沒有提到電機的工程設施方法。

因此，設計一種電磁氣隙小、定子鐵心軸向限位可靠的YASA結(jié)構(gòu)軸向磁通永磁電機，進一步提高YASA結(jié)構(gòu)軸向磁通永磁電機的電感和弱磁能力是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種小電磁氣隙的軸向磁通電機，其提高了軸向磁通永磁電機的電感、改善電機的弱磁能力和提高電機運行性能；目的是解決傳統(tǒng)YASA結(jié)構(gòu)軸向磁通永磁電機定子鐵心軸向固定不可靠的問題，提高電機可靠性；解決軸向磁通永磁電機異形磁鋼(一般為扇形，或帶凸臺的梯形)價格高的問題，降低軸向磁通永磁電機的造價，

技術方案：本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種無軛分塊定/轉(zhuǎn)子鐵心軸向磁通永磁電機，所述電機由左轉(zhuǎn)子盤組件、右轉(zhuǎn)子盤組件、定子組件、轉(zhuǎn)筒、轉(zhuǎn)軸和軸承組成；定子組件夾裝于左轉(zhuǎn)子盤組件和右轉(zhuǎn)子盤組件之間，定子組件與左轉(zhuǎn)子盤組件之間以及定子組件與右轉(zhuǎn)子盤組件間均有平面氣隙，轉(zhuǎn)筒套在定子組件外側(cè)并將左轉(zhuǎn)子盤組件和右轉(zhuǎn)子盤組件連接，使左轉(zhuǎn)子盤組件和右轉(zhuǎn)子盤組件相對于定子組件能同步轉(zhuǎn)動,其特征在于：

所述的定子組件中：定子組件包括定子架、分塊電樞和軸向擋塊；定子架的外圍設置多個夾爪，多個夾爪沿定子架的外圓周均勻分布，夾爪的長度方向與定子架的徑向方向一致，即定子架與夾爪呈輪轂樣的放射狀；分塊電樞設置在相鄰的兩個夾爪之間的“U”型槽內(nèi)；軸向擋塊設置在兩個分塊電樞之間的夾爪上，軸向擋塊為使得分塊電樞的定子鐵心在軸向上與定子架不發(fā)生相對位移的結(jié)構(gòu)，電機的物理氣隙均勻；

所述的左轉(zhuǎn)子盤組件、右轉(zhuǎn)子盤組件和定子組件均為沒有磁軛的結(jié)構(gòu)，左轉(zhuǎn)子盤組件和右轉(zhuǎn)子盤組件中的組合轉(zhuǎn)子鐵心為分塊的齒狀，分塊電樞中的定子鐵心也是分塊的齒狀；