一种双凸极永磁电机结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双凸极永磁电机结构，包含定子，所述定子由在转子外圆周均匀排列的偶数个A型铁芯组成，每两个相邻的A型铁芯之间填充绝磁材料，所述A型铁芯包括两个相对设置的凸极齿，两个相对设置的凸极齿之间通过一个铁芯横梁连接，所述铁芯横梁上嵌有直流励磁绕组，两个相对设置的凸极齿的凸齿之间嵌有永磁体，具有定转子凸极齿槽结构，转子上无绕组及永磁体，继承了双凸极电机结构简单、运行可靠的优点；由于定子由若干个独立A型铁芯单独制造，这样可以最大限度地减少材料浪费和制造成本。
【专利说明】
一种双凸极永磁电机结构
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种电机结构，尤其涉及一种双凸极永磁电机结构，属于电机本体设计领域。
【背景技术】
[0002]电机是工业化社会中必不可少的动力元件，双凸极电机是近几年发展起来的一种新型特种电机，其定、转子均为凸极齿槽结构，定子电枢绕组为集中式绕组，转子上无绕组，结构简单，运行可靠，适合高速运行和恶劣的工作环境。因此得到了各种应用，如航空航天，汽车工业和风力发电等。近几年，由于转子速度调节范围宽，转矩密度高以及结构简单等，使得双凸极永磁电机的优势日益突出。传统的永磁电机，由于永磁体的作用，电机效率和功率密度都相对较高，但永磁体的存在，不可避免的使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，使电机产生一种震荡转矩，又称为齿槽转矩。此外永磁体特有的退磁问题也限制了其进一步的发展。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种结构新颖牢固、运行可靠、性能高效、消除永磁体固有弊端的新型双凸极永磁电机结构。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种双凸极永磁电机结构，包含定子，所述定子由在转子外圆周均匀排列的偶数个A型铁芯组成，每两个相邻的A型铁芯之间填充绝磁材料，所述A型铁芯包括两个相对设置的凸极齿，两个相对设置的凸极齿之间通过一个铁芯横梁连接，所述铁芯横梁上嵌有直流励磁绕组，两个相对设置的凸极齿的凸齿之间嵌有永磁体。
[0005]作为本发明双凸极永磁电机结构的进一步优选方案，所述A型铁芯由硅钢片冲压
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[0006]作为本发明双凸极永磁电机结构的进一步优选方案，所述绝磁材料采用金属材料。
[0007]作为本发明双凸极永磁电机结构的进一步优选方案，所述永磁体为充磁的汝铁硼。
[0008]作为本发明双凸极永磁电机结构的进一步优选方案，所述金属材料为招。。
[0009]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、具有定转子凸极齿槽结构，转子上无绕组及永磁体，继承了双凸极电机结构简单、运行可靠的优点；
2、由于定子由若干个独立A型铁芯单独制造，这样可以最大限度地减少材料浪费和制造成本；
3、由于定子由若干个独立A型铁芯组成，中间又有绝磁材料阻隔，电机为短磁通路径设计，增加输出转矩，提高电机效率； 4、每个A型铁芯顶部嵌有横向的永磁体，永磁体磁通均勾分布，在忽略漏磁通的情况下，当这样转子转动时，任意时刻铰链的磁势接近正弦，通入与磁势相同相位的正弦电枢电流，使得输出脉动非常小；
5、每个A型铁芯具有中间横梁，且集中绕制，消除了双凸极永磁电机固有的齿槽转矩；
6、新型设计采用A型定子结构的永磁体位于环的顶部，这样可以有效的将永磁体的磁通从电枢绕组磁通中分开，可以有效防止退磁。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的双凸极永磁电机截面示意图；
图2为传统的双凸极永磁电机在不加励磁的磁路示意图；
图3为传统的双凸极永磁电机在单相励磁下的磁路示意图；
图4为本发明的双凸极永磁电机在不加励磁的磁路示意图；
图5为本发明的双凸极永磁电机在单相励磁下的磁路示意图。
[0011 ]图中标号具体如下:1-定子，5-转子，2-永磁体，3-绝磁材料，4-直流励磁绕组。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所不，本发明的一种双凸极永磁电机结构，包括定子1、转子5、永磁体2、绝磁材料
3、直流励磁绕组4，所述定子和转子均为凸极齿槽结构，所述定子由在转子外圆周均匀排列的偶数个A型铁芯组成，每两个相邻的A型铁芯之间填充绝磁材料，所述A型铁芯包括两个相对设置的凸极齿，两个相对设置的凸极齿之间通过一个铁芯横梁连接，所述铁芯横梁上嵌有直流励磁绕组，两个相对设置的凸极齿的凸齿之间嵌有永磁体，该电机的定子由6个A型铁芯构成，每个A型铁芯嵌有永磁体，共有六个永磁体，相邻的A型铁芯之间由金属材料铝填充，使每个A型铁芯产生独立的磁通互不干扰;每个A型铁芯:一个用作ABC三相中一相的电枢绕组，另一个用作直流励磁绕组;永磁体安放于定子槽的开口处，且一个定子极两边的永磁体为同一极性，N极或S极;本图例，转子有10个凸极齿，定子有6个A型铁芯12个凸极齿。每个A型铁芯顶部有一个永磁体，有6个永磁体。
[0013]所述定子由偶数个均匀分布的A型铁芯组成，每两个相邻的A型铁芯之间由绝磁材料填充，每个A型铁芯由两个相对的凸极齿构成，两个相对凸极齿的凸齿之间的嵌有永磁体，每两个相对的凸极齿形成一个槽，在所述槽的中间设有一个铁芯横梁，所述铁芯横梁上嵌有直流励磁绕组。
[0014]图2和图3所示的分别是传统的双凸极永磁电机在不加励磁和单相励磁下的磁路示意图，可以看出，传统的双凸极永磁电机在不加励磁时，其永磁体磁通路径为永磁体—定子轭—定子极—气隙—转子极—转子轭—转子极—气隙—定子极—定子轭—永磁体，形成一个回路，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生齿槽转矩。
[0015]相比于传统永磁电机，图4和图5所示的是分别是本发明双凸极永磁电机在不加励磁和单相励磁下的磁路示意图，可以看出，新型双凸极永磁电机在不加励磁时，其永磁体磁通路径为永磁体4定子轭4定子极4横梁4定子极4定子轭4永磁体，由于磁通路径未穿过气隙与转子形成通路，因此无齿槽作用影响，从原理上消除了永磁电机的齿槽转矩。
[0016]与传统的永磁电机相比，新设计的运行速度不受永久磁铁的限制，转子结构具有很强的鲁棒性。此外，开关驱动模式使电机能够保持在连续运行，当一个单一的相位或一组定子线圈损坏。
[0017]当比较创新的设计，传统的双凸极永磁电机，新型A型定子的设计可以解决永磁体的退磁问题，也消除了齿槽转矩的问题;所提出的设计的定子可以独立制造，这样可以最大限度地减少材料浪费和制造成本。
[0018]a)具有定转子凸极齿槽结构，转子上无绕组及永磁体，继承了双凸极电机结构简单、运行可靠的优点；
b)由于定子由若干个独立A型铁芯单独制造，这样可以最大限度地减少材料浪费和制造成本。
[0019]c)由于定子由若干个独立A型铁芯组成，中间又有绝磁材料阻隔，电机为短磁通路径设计，增加输出转矩，提高电机效率。
[0020]d)每个A型铁芯顶部嵌有横向的永磁体，永磁体磁通均匀分布，在忽略漏磁通的情况下，当这样转子转动时，任意时刻铰链的磁势接近正弦，通入与磁势相同相位的正弦电枢电流，使得输出脉动非常小。
[0021]e)每个A型铁芯具有中间横梁，且集中绕制，消除了双凸极永磁电机固有的齿槽转矩。
[0022]f)新型设计采用A型定子结构的永磁体位于环的顶部。这样可以有效的将永磁体的磁通从电枢绕组磁通中分开，可以有效防止退磁。
[0023]本发明旨在双凸极永磁电机的基本原理和结构特点的基础上，提出一种消除永磁体齿槽转矩、避免永磁体退磁问题、进一步降低成本、提高电机性能的新型双凸极永磁电机结构，本发明的新型双凸极永磁电机，包括定子、转子、永磁体、直流励磁绕组、三相电枢绕组和绝磁金属材料。其中定子是由若干个A型铁芯组装而成，每个A型铁芯顶部嵌有永磁体，永磁体横向放置。每个A型铁芯中间的横梁上，绕制集中励磁绕组，当励磁电流不通电时，由于A型铁芯优越的导磁性能，永磁体产生的磁通路径经中间横梁形成通路，从原理上消除了永磁体的齿槽转矩问题。当直流励磁通电时，直流励磁产生的磁通与永磁体产生的磁通方向相反，永磁体磁通路径经气隙和转子形成新的磁通路径。该电机定子由独立的A型铁芯构成，并由绝磁材料进行隔离，保证每个A型铁芯各自形成独立的磁通路径。
【主权项】
1.一种双凸极永磁电机结构，包含定子和转子，其特征在于:所述定子由在转子外圆周均匀排列的偶数个A型铁芯组成，每两个相邻的A型铁芯之间填充绝磁材料，所述A型铁芯包括两个相对设置的凸极齿，两个相对设置的凸极齿之间通过一个铁芯横梁连接，所述铁芯横梁上嵌有直流励磁绕组，两个相对设置的凸极齿的凸齿之间嵌有永磁体。2.根据权利要求1所述的双凸极永磁电机结构，其特征在于:所述A型铁芯由硅钢片冲压而成。3.根据权利要求1所述的双凸极永磁电机结构，其特征在于:所述绝磁材料采用金属材料。4.根据权利要求1所述的双凸极永磁电机结构，其特征在于:所述永磁体为充磁的汝铁硼。5.根据权利要求3所述的双凸极永磁电机结构，其特征在于:所述金属材料为铝。
【文档编号】H02K1/04GK105914910SQ201610420762
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】侯丽钢, 孟小利, 周倩云, 杜幼芝, 丁立伟
【申请人】南京航空航天大学