[發(fā)明專利]一種具有Halbach永磁陣列的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211101920.3
• 申請(qǐng)日: 2022-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN115473401A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫麗紅;王龍濤;黃鈺瑩;張健康;錢周;賴巧巧;趙澤卿;秦通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號(hào): H02K16/02
• 分類號(hào): H02K16/02;H02K21/14;H02K21/38;H02K1/16;H02K1/17;H02K1/18;H02K1/2783
• 代理公司: 淮安市科文知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 吳晶晶

本發(fā)明公開了一種具有Halbach永磁陣列的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)，由外向內(nèi)同軸設(shè)置定子、電樞繞組、內(nèi)側(cè)增強(qiáng)型Halbach陣列定子永磁體、調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子、外側(cè)增強(qiáng)型Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸，定子由N個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)的C型定子鐵芯組成，定子鐵芯內(nèi)側(cè)設(shè)置N個(gè)定子槽，定子槽槽口處、內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面緊貼著若干塊以一定方向充磁的圓弧型Halbach陣列永磁體。若干導(dǎo)磁塊與隔磁塊彼此緊貼交替排列組成調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子與定子永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體之間設(shè)有外層氣隙和內(nèi)層氣隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明增強(qiáng)外層氣隙和內(nèi)層氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度，優(yōu)化氣隙磁密波形，提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度和功率因數(shù)；采用模塊化定子結(jié)構(gòu)，具有制造組裝簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有Halbach永磁陣列的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)。

背景技術(shù)

磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)因定子和轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)不同，并基于磁場(chǎng)調(diào)制原理可產(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩。特殊的工作原理使得磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、高設(shè)計(jì)自由度等特點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外高校學(xué)者、科研院所等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成多種新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于軍工、航天、農(nóng)用、民用等領(lǐng)域，尤其在新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電裝置、伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

基于磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。對(duì)此，中國(guó)專利CN112953046A公開了一種低諧波損耗的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)，通過磁場(chǎng)調(diào)制原理與模塊化定子相結(jié)合能夠有效增加電機(jī)低次諧波磁路的磁阻，而對(duì)電機(jī)主要工作諧波磁路影響很小，能夠?qū)﹄姍C(jī)中低次諧波產(chǎn)生較好的抑制作用并同時(shí)降低電機(jī)損耗。但該調(diào)制型電機(jī)中的調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子與定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子設(shè)有的內(nèi)外層氣隙存在漏磁現(xiàn)象，使得電機(jī)內(nèi)外層氣隙磁密波形不均勻，造成電機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)矩密度下降，功率因數(shù)低。當(dāng)磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)應(yīng)用于部分大型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，例如海上風(fēng)力發(fā)電裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，也對(duì)永磁電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種具有Halbach永磁陣列的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)，廣泛適用于海上風(fēng)力發(fā)電裝置、磁懸浮裝置等領(lǐng)域，采用模塊化定子結(jié)構(gòu)，具有制造組裝簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力高等優(yōu)點(diǎn)，采用內(nèi)側(cè)增強(qiáng)型Halbach陣列定子永磁體和外側(cè)增強(qiáng)型Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體，基于增磁和弱磁原理可增強(qiáng)外層氣隙和內(nèi)層氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度，優(yōu)化氣隙磁密波形，提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度和功率因數(shù)。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種具有Halbach永磁陣列的定子模塊化磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)，包括定子、電樞繞組、定子永磁體、調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸，所述定子由N個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)的C型定子鐵芯組成，N個(gè)定子鐵芯內(nèi)側(cè)設(shè)置N個(gè)定子槽，N取正整數(shù)且為偶數(shù)，每個(gè)定子槽的槽口處均設(shè)置有3塊彼此緊貼且以Halbach方式充磁的圓弧型永磁體，即為所述定子永磁體，相鄰兩個(gè)定子鐵芯間存在定子間隙；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體為3塊彼此緊貼且以Halbach方式充磁的圓弧型永磁體，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體與所述定子永磁體之間設(shè)置有由2M個(gè)彼此緊貼且交替排列的導(dǎo)磁塊和隔磁塊組成的調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子,M取正整數(shù)，所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子與定子永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體分別設(shè)有外層氣隙和內(nèi)層氣隙，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面緊貼著所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體，所述轉(zhuǎn)軸貫穿于所述定子、定子永磁體、調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子且都在同一徑向中心線上。

進(jìn)一步地，所述外層氣隙、內(nèi)層氣隙寬度相同，均為1.1mm。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)磁塊和隔磁塊均為瓦片式結(jié)構(gòu)，厚度一致。

進(jìn)一步地，所述電樞繞組繞制于相鄰定子鐵芯軛部向中間方向凸起的定子齒上，各相繞組在結(jié)構(gòu)、磁路和電路上相對(duì)獨(dú)立，所述電樞繞組采用單層或雙層分?jǐn)?shù)槽集中式纏繞方式。

進(jìn)一步地，所述定子永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體均為分塊式Halbach陣列磁極結(jié)構(gòu)，三塊磁極共同構(gòu)成一組，中間磁極為切向充磁，兩邊磁極為方向相反的徑向充磁。