专利名称：一种低电感低损耗永磁同步电机的制作方法
技术领域：
本发明ー种低电感低损耗永磁同步电机，涉及ー种新结构的低电感低损耗永磁同步电机的技术领域。
背景技术：
能源问题是21世纪人类所面临的重大课题之一，在不断开发新能源的同时，为了更有效地利用现有的能源需要发展先进的节能技术和储能技术。在储能技术之中飞轮储能以能量密度高、功率密度大、能量转换率高(约90%以上)、使用寿命长、充电时间短、适应各种环境、可重复深度放电，维护简单，緑色环保等优点具有应用前景广阔同时也是近年来研究的热点。其中电动机/发电机是其完成能量转换的核心部件，也是实现机械能与电能转换的关键。正因为飞轮的上述特点使得飞轮系统对电动/发电机系统要求非常高，需要飞轮电机具有较高的运行速度，较宽的转速范围，极低的空载损耗，较高的转换效率等特点，目前普遍遇到的问题是由于产生电感过高而不利于电机高转速运行，并因此产生铁心材料磁饱和从而增大铁心损耗。
发明内容
为解决现有技术电机由于产生电感过高而不利于电机高转速运行，并因此产生铁心材料磁饱和从而增大铁心损耗，本发明提供一种低电感低损耗永磁同步电机，该电机包括转轴、永磁转子、定子、上端盖、下端盖、轴承、壳体，其特征在于所述永磁转子包括转子铁心和永磁体,永磁体包括多个N、S极,所述N、S极交错排列或同极性相向配置,永磁体置于转子铁心表面或内置于转子鉄心之中，所述定子包括定子铁心，定子铁心上径向缠绕单相或多相定子绕组，定子绕组为环向排列，定子绕组中每相绕组包括一对或多对相邻的两个线圈，相邻的两个线圈相距为ー个极距且缠绕方向相反。參见图9说明本发明的工作原理如图9所示，在考虑将双线无感线圈拆分开将永磁体置于线圈下，并且假定永磁体向左方运动。若线圈AB及AlBl闭合，则在线圈AB中产生A到B方向的电流，并在铁心中产生从左向右的磁通(图中左虚线箭头)，在线圈AlBl中产生Al到BI方向的电流，并在铁心中产生从右向左的磁通(图中右虚线箭头),若将两线圈中的B端与BI端相接则在新线圈AAl中电流方向从A到Al，而线圈AAl的总磁通由于互相抵消而大为降低，进而使得线圈AAl电感极低，同时铁心不会由于线圈AAl中电流增加产生饱和现象，从而降低了铁心损耗。此时的原理类似于永磁同步电机的发电状态，因此设计基于此原理上的低电感低铁耗永磁电机具有可行性。本发明的有益效果是提出一种低电感低损耗永磁同步电机，通过合理配置绕组及设计磁路结构使得电机电枢中由电流产生的磁通量有效的抵消，一方面可以获得极低的电感使电机更易于高转速运行；另ー方面可降低鉄心材料磁饱和从而获得极低的鉄心损耗。本发明提出的方案有助于提高飞轮储能系统用高转速，低损耗，高效率电机的性能，对该新结构的低电感低损耗永磁同步电机的研发具有重要的理论价值和现实意义。
图I是具体实施方式
一的电机的轴向剖视结构示意图；图2是具体实施方式
一的电机的沿图I中A-A方向的剖视结构示意图；图3为具体实施方式
一的电机的绕组连接结构示意图；图4为具体实施方式
ニ的电机的与图2同位置的结构示意图；图5为具体实施方式
三的的电机的结构示意图；图6为实施方式三的电机的B-B方向的剖视结构示意图；图7为实施方式三的电机的C-C方向的剖视结构示意图，图8为具体实施方式
四的电机的结构示意图。图9是本发明的工作原理示意图。
具体实施例方式下面结合图I至图8具体说明本发明的实施方式。
具体实施方式
一如图I、图2所不,一种低电感低损耗永磁同步电机,包括转轴I、永磁转子2、定子3、上端盖4、下端盖5、轴承6、壳体7，其特征在于所述永磁转子2包括转子铁心21和永磁体22，永磁体22包括多个N、S极，所述N、S极交错排列或同极性相向配置，永磁体22置于转子鉄心21表面或内置于转子鉄心21之中，所述定子3包括定子铁心31，定子铁心31上径向缠绕单相或多相定子绕组32，定子绕组32为环向排列，定子绕组32中每相绕组包括ー对或多对相邻的两个线圈，相邻的两个线圈相距为ー个极距且缠绕方向相反。定子铁心31是由硅钢片叠制而成，定子铁心31为同心圆环结构，定子鉄心31可以是开槽结构。如图3所示。当电机作为电动机使用，绕组中通以电流，或者作为发电机使用向负载发出电流时，不同极性下电枢电流在电枢铁心中产生的磁通方向相反，若不同极性下的线圈具有相同的匝数，则产生的磁通大小相等而方向相反，进而电枢电流在该相绕组中产生的磁通相互抵消，理想情况下电枢电流在电枢铁心产生的总磁通量为零，可以获得极低的每相电感。同时在负载变化的情况下电枢铁心不会由于电流的増加而产生饱和从而有效地降低了定子铁心的损耗。
具体实施方式
ニ 如图4所示，本实施方式与实施方式一不同点在于永磁转子2包括内、外两个转子，内转子包括内转子铁心211和内转子永磁体221，外转子包括外转子铁心212和外转子永磁体222，内外转子具有相同的极数，定子3位于内转子和外转子之间。定子绕组与实施方式一相同，该实施方式除具有实施方式一的特点外，同时利用定子内层及外层绕组可有效提高电机转矩。
具体实施方式
三如图5、图6、图7所示，本实施方式与以上实施方式不同点在于转子铁心21为圆盘式结构,定子3与转子2轴向布置,定子铁心31由娃钢片卷制而成,定子鉄心31为同心圆环结构。定子铁心上置有定子绕组32其缠绕方式及排布规则与实施方式一相同。转子磁场与定子电流相互作用产生转矩，同时绕组的排布方式使得电机具有极低的电感及较低的鉄心损耗。
具体实施方式
四如图8所不,本实施方式与实施方式三不同点在于电机永磁转子2数量为多个，所有永磁转子2之间轴向连接，每两个相邻永磁转子2之间设置ー个定子3。除左右两端部处转子只单面与定子作用，中间转子分别与其两边的定子相互作用，定子绕组的双边也同时与两边的转子磁场相互作用，每个单元与实施方式三相同，不同単元轴向连接以满足不同的功率需求与不同的转矩需 求，本实施方式同时具备实施方式ー的优点。
权利要求
1.一种低电感低损耗永磁同步电机，包括转轴(I)、永磁转子(2)、定子(3)、上端盖(4)、下端盖(5)、轴承(6)、壳体(7)，其特征在于所述永磁转子(2)包括转子铁心(21)和永磁体(22),永磁体(22)包括多个N、S极,所述N、S极交错排列或同极性相向配置,永磁体(22)置于转子鉄心(21)表面或内置于转子鉄心(21)之中，所述定子(3)包括定子铁心(31)，定子铁心(31)上径向缠绕单相或多相定子绕组(32)，定子绕组(32)为环向排列，定子绕组(32)中每相绕组包括ー对或多对相邻的两个线圈，相邻的两个线圈相距为ー个极距且缠绕方向相反。
2.如权利要求I所述的低电感低损耗永磁同步电机，其特征在于所述定子鉄心(31)是由硅钢片叠制而成，定子铁心(31)为同心圆环结构。
3.如权利要求2所述的低电感低损耗永磁同步电机，其特征在于所述定子鉄心(31)是开槽结构。
4.如权利要求I所述的低电感低损耗永磁同步电机，其特征在于所述永磁转子(2)包括内、外两个转子，内转子包括内转子铁心(211)和内转子永磁体(221)，外转子包括外转子鉄心(212)和外转子永磁体(222)，内外转子具有相同的极数，定子(3)位于内转子和外转子之间。
5.如权利要求I所述的低电感低损耗永磁同步电机，其特征在于所述转子鉄心(21)为圆盘式结构，定子(3)与转子(2)轴向布置,定子铁心(31)由娃钢片卷制而成,定子铁心(31)为同心圆环结构。
6.如权利要求5所述的低电感低损耗永磁同步电机，其特征在于所述永磁转子(2)数量为多个，所有永磁转子(2)之间轴向连接，每两个相邻永磁转子(2)之间设置一个定子(3)。
全文摘要
一种低电感低损耗永磁同步电机，涉及一种新结构的低电感低损耗永磁同步电机的技术领域。为解决现有技术电机由于产生电感过高而不利于电机高转速运行，并因此产生铁心材料磁饱和从而增大铁心损耗。本发明提供一种低电感低损耗永磁同步电机，包括转轴(1)、永磁转子(2)、定子(3)、上端盖(4)、下端盖(5)、轴承(6)、壳体(7)，永磁转子(2)包括转子铁心(21)和永磁体(22)，定子(3)包括定子铁心(31)，定子铁心(31)上径向缠绕单相或多相定子绕组(32)，定子绕组(32)为环向排列，定子绕组(32)中每相绕组包括一对或多对相邻的两个线圈，相邻的两个线圈相距为一个极距且缠绕方向相反。本发明可应用于多种不同飞轮储能场合。
文档编号H02K3/28GK102801268SQ20121026875
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者裴宇龙, 柴凤, 倪荣刚, 梁培鑫, 程树康 申请人:哈尔滨工业大学