一种双定子永磁电机

本发明涉及同步电机，尤其涉及一种双定子永磁电机。

背景技术：

1、永磁同步电动机一种以永磁体提供励磁的电机，永磁同步电机的结构特点是省去了容易出问题的集电环和电刷，因此其结构较为简单、运行的可靠性较高、加工和装配费用较低，而且由于永磁同步电动机无需励磁电流，因此永磁同步电动机不存在励磁损耗，从而提高了永磁同步电动机的运行效率和功率密度。由于具备上述优点，永磁同步电机已被广泛应用于家电、电动汽车、风力发电和航空航天等领域。

2、根据永磁体的摆放位置不同，永磁电机可分为转子永磁型电机和定子永磁型电机。定子永磁型电机作为近些年的研究热点，它的永磁体和电枢绕组都位于定子上，而转子上既无绕组也无永磁体。由于其结构简单，运行可靠，易于散热，且还具有高功率密度、高效率、容错性能好和带载能力强等优点，因此定子永磁型电机具有更好的应用前景。

3、但是定子永磁型电机也存在如下问题：因为永磁体和电枢绕组都设置在定子侧，永磁体和电枢绕组存在着几何冲突，导致两者的可用空间受到了限制，从而限制了电机的转矩密度，这使得现有的定子永磁型电机要么为了达到足够的转矩密度而体积比较大，要么为了能够体积比较小而牺牲了转矩密度。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种能够兼顾小体积和较大转矩密度的双定子永磁电机。

2、技术方案：本发明所述的一种双定子永磁电机，包括外定子、中间转子和内定子，所述中间转子包覆在内定子外周，所述外定子包覆在中间转子外周，所述外定子的内周的顶面均布且间隔设置至少两组外永磁体组，每组外永磁体组包括三个表贴式永磁体，每组外永磁体组中的相邻两个所述表贴式永磁体之间存在相等的磁体间隔，且相邻两个表贴式永磁体的磁性相反；所述内定子开设若干个开口槽，每个所述开口槽内容纳一个内定永磁体，开口槽的一端贯穿内定子的外周，开口槽的位置与磁体间隔的位置相对应，与每组外永磁体组位置相对应的两个内定永磁体组成内永磁体组，所述内永磁体的充磁方向与表贴式永磁体的充磁方向相垂直，当外永磁体组中间的表贴式永磁体的充磁方向是向内时，与该组外永磁体组位置相对应的内永磁体组的内定永磁体的充磁方向是背向该中间的表贴式永磁体，当外永磁体组中间的表贴式永磁体的充磁方向是向外时，与该组外永磁体组位置相对应的内永磁体组的内定永磁体的充磁方向是朝向该中间的表贴式永磁体。相邻两个表贴式永磁体的磁性相反能够使得相邻两个表贴式永磁体的充磁方向是相反的，比如一块表贴式永磁体的充磁方向是径向朝内，则与其相邻的两块表贴式永磁体的充磁方向是径向朝外的，反之亦然；相邻两个表贴式永磁体的磁性相反不仅指的是每组外永磁体组中的相邻两个表贴式永磁体的磁性是相反的，而且所有外永磁体组组合在一起作为一个整体来看，相邻两个表贴式永磁体的磁性也是相反的。

3、进一步地，所述内定子开设若干个分隔槽，每个所述分隔槽处于相邻两组所述内永磁体组之间，分隔槽的一端贯穿内定子的外周。

4、进一步地，所述内定永磁体朝向内定子中心的底部与开口槽之间设置磁障物。

5、进一步地，所述磁障物的材料是环氧树脂基复合材料，所述磁障物的两端面分别与内定永磁体朝向内定子中心的底端面及开口槽的端面相抵。

6、进一步地，所述外定子开设若干个绕组槽，每个所述绕组槽内固定设置电枢绕组。

7、进一步地，所述绕组槽的一端贯穿外定子的内周，所述绕组槽贯穿外定子的内周的贯穿部处于磁体间隔内。

8、进一步地，所述中间转子由若干块导磁块和若干块非导磁块间隔拼合而成，一个所述导磁块和一个所述非导磁块组成一对转子对，所述转子对的数量z为整数，且转子对的数量z与表贴式永磁体的数量b的数量关系为：b/1.04＞z＞b/1.06。转子对的数量既不能过多也不能过少，转子对过少使得导磁块和非导磁块的面积比较大，中间转子在转动过程中不能及时、有效地切割磁场，转子对过多会导致磁场切割过于频繁，机器容易发热，效果也不好。

9、进一步地，所述外定子和中间转子之间存在外间隙，所述外间隙的范围为0.3mm~1mm。

10、进一步地，所述中间转子和内定子之间存在内间隙，所述内间隙的范围为0.3mm~1mm。

11、进一步地，所述内定永磁体的横截面呈矩形状。

12、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

13、1、本发明间隔设置了一圈表贴式永磁体，相邻两个充磁方向相反的表贴式永磁体，使得充磁效率更高，因而电机的性能更好；2、中间转子由若干块导磁块和若干块非导磁块间隔拼合而成，在有限的体积内实现更高效地切割磁场，提高了电机的转矩密度，同时防止电枢绕组及永磁体的温升，提高了电机的稳定性和可靠性；3、相邻两组内永磁体组的充磁方向也是相反的，因此，内定子具有一定的聚磁效果，进一步增加了电机的磁密，提高了电机的转矩输出能力；4、本发明中的中间转子结构简单，既无永磁材料，也无绕组，仅由导磁块和非导磁块交替构成，特别适用于高速运行。

技术特征：

1.一种双定子永磁电机，其特征在于：包括外定子（1）、中间转子（2）和内定子（3），所述中间转子（2）包覆在内定子（3）外周，所述外定子（1）包覆在中间转子（2）外周，所述外定子（1）的内周的顶面均布且间隔设置至少两组外永磁体组，每组外永磁体组包括三个表贴式永磁体，每组外永磁体组中的相邻两个所述表贴式永磁体之间存在相等的磁体间隔，且相邻两个表贴式永磁体的磁性相反；所述内定子（3）开设若干个开口槽（305），每个所述开口槽（305）内容纳一个内定永磁体，开口槽（305）的一端贯穿内定子（3）的外周，开口槽（305）的位置与磁体间隔的位置相对应，与每组外永磁体组位置相对应的两个内定永磁体组成内永磁体组，所述内永磁体的充磁方向与表贴式永磁体的充磁方向相垂直，当外永磁体组中间的表贴式永磁体的充磁方向是向内时，与该组外永磁体组位置相对应的内永磁体组的内定永磁体的充磁方向是背向该中间的表贴式永磁体，当外永磁体组中间的表贴式永磁体的充磁方向是向外时，与该组外永磁体组位置相对应的内永磁体组的内定永磁体的充磁方向是朝向该中间的表贴式永磁体。

2.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述内定子（3）开设若干个分隔槽（303），每个所述分隔槽（303）处于相邻两组所述内永磁体组之间，分隔槽（303）的一端贯穿内定子（3）的外周。

3.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述内定永磁体朝向内定子（3）中心的底部与开口槽（305）之间设置磁障物（304）。

4.根据权利要求3所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述磁障物（304）的材料是环氧树脂基复合材料，所述磁障物（304）的两端面分别与内定永磁体朝向内定子（3）中心的底端面及开口槽（305）的端面相抵。

5.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述外定子（1）开设若干个绕组槽（101），每个所述绕组槽（101）内固定设置电枢绕组（102）。

6.根据权利要求5所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述绕组槽（101）的一端贯穿外定子（1）的内周，所述绕组槽（101）贯穿外定子（1）的内周的贯穿部处于磁体间隔内。

7.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述中间转子（2）由若干块导磁块（201）和若干块非导磁块（202）间隔拼合而成，一个所述导磁块（201）和一个所述非导磁块（202）组成一对转子对，所述转子对的数量z为整数，且转子对的数量z与表贴式永磁体的数量b的数量关系为：b/1.04＞z＞b/1.06。

8.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述外定子（1）和中间转子（2）之间存在外间隙，所述外间隙的范围为0.3mm～1mm。

9.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述中间转子（2）和内定子（3）之间存在内间隙，所述内间隙的范围为0.3mm～1mm。

10.根据权利要求1所述的一种双定子永磁电机，其特征在于：所述内定永磁体的横截面呈矩形状。

技术总结
本发明公开了一种双定子永磁电机，中间转子包覆在内定子外周，所述外定子包覆在中间转子外周，所述外定子的内周的顶面均布且间隔设置至少两组外永磁体组，每组外永磁体组包括三个表贴式永磁体，每组外永磁体组中的相邻两个所述表贴式永磁体之间存在相等的磁体间隔，且相邻两个表贴式永磁体的磁性相反；所述内定子开设若干个用于容纳内定永磁体的开口槽，所述开口槽的一端贯穿内定子的外周，开口槽的位置与磁体间隔的位置相对应，与每组外永磁体组位置相对应的两个内定永磁体组成内永磁体组，所述内永磁体的充磁方向与表贴式永磁体的充磁方向相垂直。本发明的目的是提供一种能够兼顾小体积和较大转矩密度的双定子永磁电机。

技术研发人员：秦通,赵泽卿,赖巧巧,莫丽红,张科地,王四维,朱希桐,王浩
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1