[發明專利]一種徑向-軸向復合磁通的外轉子永磁同步電機

在審

• 申請號: 202110259816.6
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112953060A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王愛元;姚曉東;張海燕;張超;李子金
• 申請（專利權）人: 上海電機學院;佛山市高明區明戈新型電機電控研究院
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K3/12;H02K3/50;H02K21/22
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明公開了一種徑向?軸向復合磁通的外轉子永磁同步電機，包括永磁體組，永磁體組包括：兩組充磁方向相反的軸向永磁體，分別貼裝在兩端蓋的內表面，以形成平行于電機軸軸向的軸向磁通；若干充磁方向相反的徑向永磁體，貼裝在外殼的內周壁并均勻環繞定子鐵芯的中心軸線均布，且任意相鄰兩個徑向永磁體的極性相反；其中，每組軸向永磁體中任意相鄰兩個軸向永磁體的極性相反，徑向永磁體與每組軸向永磁體在數量上相等，每個軸向永磁體與其對應的徑向永磁體同極相對。能夠減小電機繞組的端部尺寸，降低損耗、提高效率、減少銅材的用量，進一步提升電機的轉矩/功率密度，有利于性能優良的軟磁復合材料在外轉子電機中的應用。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體來說，是一種外轉子永磁同步電機。

背景技術

按氣隙磁場的方向電機的結構分為徑向磁通、軸向磁通和橫向磁場的電機。徑向磁通的電機具有制造設備和工藝成熟的優點，可以進行大批量生產，已有較大范圍的應用；軸向磁通的電機具有高功率/轉矩密度、高效率、低轉矩波動、運行平穩等一系列優勢，在直驅發電系統、飛輪蓄能、高精度伺服系統、全電推進裝置系統等得到了快速的推廣應用；橫向磁場的電機結構工藝復雜、應用較少，但也有一些特殊的應用如爪極電機。

根據轉子的位置電機的結構分為內轉子電機和外轉子電機，內轉子電機應用量大、系列全，外轉子電機應用量小，適合應用于風機、輪轂等場所。

但是現有技術中存在如下問題：電機繞組的端部位于氣隙磁場外，不能產生電動勢，不參與機電能量轉換，只起電氣連接的作用，但它的存在導致電機銅耗增大、效率下降以及用材增多、電機體積增大等負面問題，因此電機設計中通過繞組的優化設計減小繞組的端部，但就目前的設計和工藝來講效果有限。雖然現有技術文獻中提出的徑向-軸向復合磁通電機綜合了徑向磁通電機和軸向磁通電機的優勢，一定程度上提高了電機的轉矩/功率密度，但沒有從電機結構上減小繞組的端部，甚至使繞組端部增大。

發明內容

本發明的目的是提供一種徑向-軸向復合磁通的外轉子永磁同步電機，能夠減小電機繞組的端部尺寸，降低損耗、提高效率、減少銅材的用量，進一步提升電機的轉矩/功率密度，有利于性能優良的軟磁復合材料在外轉子電機中的應用。

本發明的目的是這樣實現的：一種徑向-軸向復合磁通的外轉子永磁同步電機，包括外殼、永磁體組、定子鐵芯、電機繞組、電機軸以及兩端蓋，其中，所述外殼、端蓋、永磁體組為轉子部分，所述外殼和端蓋組成磁軛，所述定子鐵芯、電機繞組、電機軸為定子部分，所述永磁體組包括：

兩組充磁方向相反的軸向永磁體，分別貼裝在兩端蓋的內表面，以形成平行于電機軸軸向的軸向磁通；

若干充磁方向相反的徑向永磁體，貼裝在外殼的內周壁并均勻環繞定子鐵芯的中心軸線均布，且任意相鄰兩個徑向永磁體的極性相反；

其中，每組軸向永磁體的數量為若干個，且環繞電機軸的軸線均布，在每組軸向永磁體中任意相鄰兩個軸向永磁體的極性相反，所述徑向永磁體與每組軸向永磁體在數量上相等，且在位置上一一正對，每個軸向永磁體與其對應的徑向永磁體同極相對。

本發明的有益效果在于：

由于充分利用電機內的空間設置了獨立于徑向永磁體的軸向永磁體，可以產生軸向磁通，使得電機繞組能夠產生更大的感應電動勢和電磁轉矩，提升了電機的轉矩/功率密度；同時，電機繞組端部(徑向段繞組)位于繞線凹槽徑向段的內側，可以設置得較短，能夠減小電機繞組的端部尺寸，降低損耗、提高效率、減少銅材的用量。

附圖說明

圖1是本發明的內部結構示意圖。

圖2是圖1中的A-A剖視圖。

圖3是定子鐵芯的立體結構示意圖。