[發明專利]一種模塊化軸向磁場永磁電機

有效

• 申請號: 202110563283.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113270985B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 林明耀;賈倫;林克曼
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/12;H02K1/16;H02K1/22;H02K1/2798;H02K1/2786;H02K1/2789
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王玉

本發明涉及電機設計領域，具體的是一種模塊化軸向磁場永磁電機兩個對稱設置的外轉子和一個內定子，轉子包括非導磁材料制成的轉子支架、若干轉子鐵心模塊、永磁體以及電機轉軸，轉子鐵心模塊、永磁體置于轉子支架開設的扇形體凹槽內，定子包括定子鐵心模塊、電樞繞組和由非導磁材料制成的定子支架，定子鐵心模塊、電樞繞組置于定子支架內。本發明的模塊化軸向磁場永磁電機結構，采用雙轉子中間定子，定子鐵心、轉子鐵心模塊化結構，縮短了磁通路徑，減輕的定子鐵心重量，增大電機的功率密度，降低了生產加工工藝難度和成本，適用于電動汽車、風力發電、電梯牽引等多種場合。

技術領域

本發明涉及電機設計領域，具體的是一種模塊化軸向磁場永磁電機。

背景技術

目前，功率密度已經成為電機設計中一個非常重要的設計指標。高功率密度電機由于體積小、重量輕、效率高等特點越來越受到研究者和廠家的關注。特別是在航空航天、潛艇、電動汽車等特殊應用場合中，由于空間的限制，要求使用的電動機體積更小、重量更輕、效率更高，也就是要求電機有較高的功率密度。

相比于常規徑向磁場電機，軸向磁場永磁電機具有軸向長度短、轉矩大與功率密度高等特點。傳統的單轉子單定子軸向磁場永磁電機通常具有較大的單邊磁拉力。為了克服單邊磁拉力，軸向磁場永磁電機通常設計為雙邊結構，即雙定子中間轉子結構或雙轉子中間定子結構。同時，現有的軸向磁場永磁電機轉子鐵心多為卷繞的硅鋼片或者整體的復合軟磁材料，當電機尺寸較大時制造難度大，為了保證電機功率密度的同時簡化生產工藝，研發一種模塊化軸向磁場永磁電機，具有重要工程應用價值。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種模塊化軸向磁場永磁電機，本發明中的電機的定子鐵心、轉子鐵心均為模塊化結構，使得磁通路徑縮短，增大了電機功率密度，簡化了電機的制造難度。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種模塊化軸向磁場永磁電機，包括兩個對稱設置的外轉子和一個內定子，所述轉子包括非導磁材料制成的轉子支架、若干轉子鐵心模塊、永磁體以及電機轉軸，轉子支架安裝在電機轉軸上，轉子鐵心模塊、永磁體置于轉子支架開設的扇形體凹槽內；

所述定子包括定子鐵心模塊、電樞繞組和由非導磁材料制成的定子支架，定子鐵心模塊、電樞繞組置于定子支架內；

所述轉子支架為圓環盤狀結構，轉子支架一側均勻開有N_p個扇形體凹槽，永磁體置于相鄰兩轉子鐵心模塊之間形成鐵心-永磁體-鐵心的獨立單元。

進一步地，所述轉子鐵心模塊、永磁體與轉子支架上的凹槽在軸向方向上厚度相同。

進一步地，所述電機轉子極對數P、轉子鐵心模塊數N_r與轉子永磁體個數N_p之比為1：2：1。

進一步地，所述永磁體的形狀為扇形體，充磁方向為切向即沿著周向，且兩轉子永磁體的充磁方向相反，所述轉子鐵心模塊的形狀也為扇形體，轉子鐵心模塊設置為沿徑向疊壓的硅鋼片或復合軟磁材料，轉子支架為非導磁非導電材料。

進一步地，所述定子鐵心模塊包括中柱以及軸向兩側的齒冠，齒冠寬度大于中柱寬度且相鄰定子鐵心模塊齒冠間形成平行的槽開口，相鄰定子鐵心模塊的中柱間形成定子平行槽，中柱與齒冠之間形成過渡的斜肩。

進一步地，所述定子鐵心模塊沿周向依此等距排列形成定子槽，銅制電樞繞組直接纏繞在定子鐵心模塊的中柱上，繞組線圈形成的平面垂直于電機轉軸。

進一步地，所述定子支架包括定子上支撐盤、定子下支撐盤、內環和外環，定子上支撐盤與定子下支撐盤形狀完全相同且對稱放置，且沿周向均開有Ns數量的槽，與定子鐵心模塊的齒冠配合設置，內環和外環分別設置在定子上支撐盤與定子下支撐盤的內側和外側。