一种多磁导单极定子永磁电机的制作方法

1.本发明属于航空作动器技术领域，更具体地说，是涉及一种多磁导单极定子永磁电机。


背景技术：

2.传统飞机的液压系统主要用于飞机机构操纵，主要包括飞机主飞行控制舵面和副飞行控制舵面的操纵，以及机轮刹车、起落架收放、舱门启闭等，其中液压能主要由发动机驱动的液压泵产生，通过液压管路传递到相应的作动机构，被称为集中式液压能源系统。集中式液压能源系统存在油液泄露的问题，多电／全电飞机采用机电作动机构和电液作动机构代替集中式能源系统，消除液压管路，显著提升了飞机操纵系统的可靠性和生命力。
3.机电作动机构和电液作动机构都是利用航空交流伺服电动机系统提供动力，永磁电机具有功率密度高、过载能力强、效率高的优势，成为机电作动机构与电液作动机构用电动机的首选。
4.现有的航空作动器用永磁电机，磁钢一般置于转子上，不利于磁钢散热，高速运行时需要对磁钢采取额外的保护措施，导致气隙增大，电机性能降低。如何在保证作动器系统高可靠性的前提下，维持永磁电机高功率密度的性能优势，成为应用于航空作动器的关键问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多磁导单极定子永磁电机，其目的在于通过将磁钢置于定子上，来改善磁钢散热，转子更适于高速运行；同时通过采用多磁导定子齿分布进一步提高电机性能。
6.按照本发明提供的技术方案：一种多磁导单极定子永磁电机，包括嵌套布置的转子和定子，转子包括轴向布置的两段齿槽结构的导磁铁心，和位于两者之间的连接导磁铁心，两段导磁铁心径向错开半个齿距；定子包括轴向布置的两段齿槽结构的导磁铁心，和位于两者之间的磁钢，导磁铁心轴向对齐，齿槽中放置有电枢绕组，气隙侧定子齿分布若干小齿。
7.作为本发明的进一步改进，所述定子导磁铁心气隙侧小齿沿圆周方向均匀等距分布分布。
8.作为本发明的进一步改进，所述所述定子导磁铁心气隙侧小齿沿圆周方向不均匀分布。
9.作为本发明的进一步改进，所述定子电枢绕组为三相绕组或双三相绕组。
10.作为本发明的进一步改进，所述转子导磁铁心可通过导磁转轴构成磁场回路。
11.作为本发明的进一步改进，所述电机作为一个模块轴向级联可以提高整体输出功率，相邻模块定子导磁铁心间磁钢充磁方向相反。
12.作为本发明的进一步改进，所述定子导磁铁心间磁钢可替换为直流励磁绕组，构
成电励磁电机。
13.本申请与现有技术相比，具有如下优点：1、本发明结构简单，易于实现，成本较低。
14.2、本发明提供的多磁导单极定子永磁电机中，轴向励磁的磁钢提供永磁磁场，磁钢置于定子侧方便散热，转子只由导磁铁心构成，适合高速运行。同时，定子导磁铁心靠近气隙侧沿圆周分布的小齿引入的多磁导谐波，使得电机具有多个工作磁场，能够提高电机的转矩性能。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机结构示意图。
16.图2为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机剖面示意图。
17.图3为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机结构爆炸图。
18.图4为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机定子结构示意图。
19.图5为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机定子导磁铁心示意图。
20.图6为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机定子磁钢示意图。
21.图7为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机定子绕组示意图。
22.图8为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机转子结构示意图。
23.图9为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机转子导磁铁心示意图。
24.图10为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机转子连接导磁铁心示意图。
25.图11为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机磁路示意图。
26.图12为本发明另一实施例提供的多磁导单极定子永磁电机定子导磁铁心示意图。
27.图13为本发明实施例提供的多磁导单极定子永磁电机级联结构示意图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
29.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
30.图1
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13中，包括定子i：第一定子导磁铁心11，磁钢12，第二定子导磁铁心13，绕组14，定子铁心小齿15；转子ii：第一转子导磁铁心21，转子连接导磁铁心22，第二转子导磁铁心23等。
31.如图1所示，本发明是一种多磁导单极定子永磁电机，适用于航空作动器等领域。如图1至图10所示，本发明提供的多磁导单极定子永磁电机，包括定子部分i和转子部分ii。定子i由第一导磁铁心11，磁钢12，第二导磁铁心13和绕组14构成；第一导磁铁心11、磁钢12和第二导磁铁心13轴向相邻布置，第一导磁铁心11和第二导磁铁心13均为齿槽结构，第一导磁铁心11和第二导磁铁心13轴向对齐布置（见图4），第一导磁铁心11和第二导磁铁心13内部为转子腔，第一导磁铁心11和第二导磁铁心13内周（靠近气隙侧）沿圆周均布定子齿16，定子齿16之间构成定子槽，绕组14设置于定子齿16根部外周；磁钢12为环状结构，布置
在绕组14的外侧，沿轴向充磁。
32.转子ii由第一导磁铁心21，连接导磁铁心22和第二导磁铁心23构成；第一导磁铁心21和第二导磁铁心23均为齿槽结构，外周设有转子齿。第一导磁铁心21外周的转子齿与第二导磁铁心23外周的转子齿径向错开半个齿距；连接导磁铁心22为环状结构。
33.如图11所示，永磁磁路从轴向充磁磁钢12出发，沿定子第一导磁铁心11，经电机径向气隙达到转子第一导磁铁心21，再沿轴向经过连接导磁铁心22到达转子第二导磁铁心23，经电机径向气隙回到定子第二导磁铁心13，构成完整的磁通回路。此外，也可通过采用导磁轴，将电机转轴作为转子磁路的一部分，以省去转子连接导磁铁心22。由于定子导磁铁心近气隙侧沿圆周分布若干小齿，小齿位于定子齿16顶部，通过小齿引入的气隙多磁导谐波对定子永磁磁势进行调制，使得电机具有多个气隙工作谐波，使得转矩性能得到提升。
34.具体地，以图11所示实施例为例，定子槽数为6，定子磁钢12按照图示磁通方向充磁，定子导磁铁心近气隙侧齿部可看作n极，小齿之间可看作s极，通过小齿的分布引入12和18对极磁导谐波，对永磁磁势进行调制，形成12和18对极磁动势谐波；而转子导磁铁心21、23的槽数为14，引入14对极的旋转磁导谐波，对永磁磁动势进行调制，形成2（=14
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12）对极和4（=18
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14）对极气隙磁密谐波。而对于6槽定子而言，2对极和4对极磁密谐波互为齿谐波，定子绕组14按2对极绕制，即可实现机电能量转换。因此，经过定子导磁铁心小齿对永磁磁动势的调制作用以及转子齿槽对永磁磁动势的调制作用，使得该电机具有互为齿谐波两个（2对极和4对极）工作次谐波，能够进一步提高电机转矩。
35.如图12所示，基于类似的原理改变定子导磁铁心近气隙侧小齿的分布，形成所需的气隙磁导。
36.如图13所示，可以将本发明所提供的电机作为一个模块进行轴向级联，以提高电机系统的输出功率，图示为两台本发明提供的电机的级联，可以根据需要进行更多台电机的级联，且相邻两台电机模块的定子磁钢充磁方向相反。
37.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。