一种U型铁心横向磁通切换电机

本发明涉及电机制造，尤其涉及一种u型铁心横向磁通切换电机。

背景技术：

1、近年来，能源问题和环境问题日益突出，电动汽车作为取代汽油发动机的目标获得了更多的关注，使得电动汽车产业获得飞速发展。在预期的石油资源稀缺的未来，与汽油发动机相比，电动机有许多明显的优点，可以抑制空气质量的恶化，减少全球变暖，响应“绿色世界”的口号。此外，电动机的主要特点是能在短加速期和连续转速下充分利用其额定功率，这在牵引应用中是一个重要要求，而在汽油发动机中则不具备这一特点。

2、目前，为了设计和开发更高效、更可靠的电机，设计直接安装在车轮内部，即轮轴直接耦合的电机，成为电动汽车研究人员的目标。这种设计省去了变速器、传动轴、差动齿轮等复杂的机械部件，比传统电机具有更高的效率，而且提高车辆的稳定性。由于每个车轮都是独立驱动的，这种集成可以节省大量的空间和重量，这为移动平台的车身设计提供了改进的可能性。然而，轮毂电机的速度将大大低于其齿轮对应，这将要求本领域研发人员旨在更高的功率重量比。通过对不同类型的适用于电动汽车的电机优缺点进行了比较，发现永磁电机和无刷直流电机在电动汽车中的应用更有吸引力，传统永磁电机的定子齿截面和电枢绕组槽截面位于同一平面，二者相互制约，导致增加电负荷与增加磁负荷相互矛盾且功率提升受限，因此还有待进一步改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种u型铁心横向磁通切换电机。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种u型铁心横向磁通切换电机，包括：

4、转子模块，所述转子模块外环周设有多个转子齿；

5、定子组件，所述定子组件包括间隔设置的多个u型定子铁心、分别位于相邻u型定子铁心之间的永磁体以及设于定子组件中的电枢绕组，各所述u型定子铁心、永磁体围成环形结构；

6、所述转子模块位于定子组件内，各所述转子齿分别相对各u型定子铁心的端部设置，各转子齿在所述转子模块外环周间隔错位分布。

7、根据上述技术方案，优选地，所述转子模块外环周设置有两排转子齿，两排所述转子齿分别相对各u型定子铁心的端部设置，且两排转子齿沿圆周方向错位分布。

8、根据上述技术方案，优选地，所述u型定子铁心与永磁体的个数相同，交替布置围成环形结构。

9、根据上述技术方案，优选地，相邻所述永磁体的充磁方向相反，为切向充磁。

10、根据上述技术方案，优选地，所述定子组件包括18个u型定子铁心、18个永磁体以及1套电枢绕组。

11、根据上述技术方案，优选地，所述定子组件内侧形成u型铁心槽，所述电枢绕组置于u型铁心槽内。

12、根据上述技术方案，优选地，所述永磁体采用钕铁硼、钐钴或铁氧体永磁材料制成，所述u型定子铁心和转子模块采用硅钢片或非晶合金材料制成。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明公开的u型铁心横向磁通切换电机在电路和磁路在空间上相互独立，从结构设计的角度降低了解耦控制的难度；电机各相之间独立，易于实现多相、多极结构，可缺相运行，能够较好地提高电机的容错能力和较高的转矩密度；同时该电机具有更高的定子空间利用率，由于永磁体的聚焦磁通作用，定转子之间的气隙磁通密度更高；此外本发明公开的磁通切换电机既可做发电运行，又可做电动运行，可应用到多场景模式下，具有极高的应用推广价值。

技术特征：

1.一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述转子模块(3)外环周向设置有两排转子齿(4)，两排所述转子齿(4)分别相对各u型定子铁心(1)的端部设置，且两排转子齿(4)沿圆周方向错位分布。

3.根据权利要求2所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述u型定子铁心(1)与永磁体(2)的个数相同，交替布置围成环形结构。

4.根据权利要求3所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，相邻所述永磁体(2)的充磁方向相反，为切向充磁。

5.根据权利要求4所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述定子组件包括18个u型定子铁心(1)、18个永磁体(2)以及1套电枢绕组(5)。

6.根据权利要求3至5中任意一项的所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述定子组件内侧形成u型铁心槽，所述电枢绕组(5)置于u型铁心槽内。

7.根据权利要求1所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述永磁体(2)采用钕铁硼、钐钴或铁氧体永磁材料制成。

8.根据权利要求1或7所述一种u型铁心横向磁通切换电机，其特征在于，所述u型定子铁心(1)和转子模块(3)采用硅钢片或非晶合金材料制成。

技术总结
本发明涉及一种U型铁心横向磁通切换电机，包括转子模块和定子组件，转子模块外环周设有多个转子齿，各转子齿在转子模块外环周间隔错位分布，定子组件包括间隔设置的多个U型定子铁心、分别位于相邻U型定子铁心之间的永磁体以及设于定子组件中的电枢绕组，各U型定子铁心、永磁体围成环形结构。本发明的磁通切换电机在电路和磁路在空间上相互独立，从结构设计的角度降低了解耦控制的难度；电机各相之间独立，易于实现多相、多极结构，可缺相运行，能够较好地提高电机的容错能力和较高的转矩密度；同时该电机具有更高的定子空间利用率，由于永磁体的聚焦磁通作用，定转子之间的气隙磁通密度更高。

技术研发人员：苏鹏,杨天宇,张航,刘天利,李永建
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16