一种圆周均布模块的定子永磁型游标电的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种圆周均布模块的定子永磁型游标电机，包含内定子和外转子，在内定子的外圈上固定有若干个沿气隙圆周分布的单元模块，相邻两个单元模块的侧壁紧密贴合在一起，每个单元模块由尺寸相同的永磁体和导磁体组成，永磁体和导磁体的侧壁紧密贴合在一起，永磁体径向充磁；永磁体产生磁场分布的极对数p与单元模块的个数和转子齿的个数满足；每个单元模块中的导磁体均可以用另一个相同的永磁体替换，替换之后的同一单元模块中相同的两个永磁体充磁方向相反；本发明通过各单元模块之间的相互配合，合理利用了气隙靠近定子侧的有限槽口空间，能有效增加磁路中的磁密，有效提高绕组中的反电势，提高电机输出转矩和功率密度，相应地减小体积。
【专利说明】一种圆周均布模块的定子永磁型游标电机【技术领域】
[0001]本发明涉及一类高功率密度的电动机或发电机，属于永磁电机领域，具体是永磁型游标电机。
【背景技术】
[0002]游标电机具有低速大转矩的特点，因此在很多场合如轨道交通、船舶推进、食品加工和电动汽车等领域具有较好的应用情景。目前，对永磁游标电机研究较多的是转子永磁型电机，转子永磁型电机的永磁体置于转子上，给电机的冷却带来一定的困难，而温度过高会影响电机的稳定运行，特别是当电机运行在过热情况下，电机温度急剧升高，当温度超过永磁体的居里温度时，则会导致永磁体永久性失磁，使得电机运行故障。定子永磁型电机将永磁体置于定子上，转子无绕组也无永磁体，结构简单，通过定子外壳腔体水冷能有效的降低绕组和永磁体的温升，提高电机功率密度。
[0003]传统游标电机的结构是将永磁体放置在定子齿端，槽口用非导磁材料的槽锲封装或者空置，由此造成电机在定子齿端、转子齿端及气隙中存在较为严重的漏磁，严重影响了电机的有效磁通接触面积，使得电机有效气隙磁密减小，导致绕组中感应的反电势大大降低，从而功率密度与同体积的转子永磁型电机相比有所不足，电机利用率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决原有定子永磁型游标电机中漏磁严重、气隙中磁密较小、定子绕组中反电势较小导致电机功率密度较低的问题，提出一种圆周均布模块的定子永磁型游标电机，能提高气隙磁通密度，增加反电动势，提高输出转矩和功率密度。
[0005]本发明采用的技术方案是：本发明包含内定子和外转子，内定子和外转子之间具有气隙，外转子具有转子齿和转子轭部，内定子的相邻两个定子铁芯之间形成定子槽，定子槽中放置绕组，在内定子的外圈上固定有若干个沿气隙圆周分布的单元模块，相邻两个单元模块的侧壁紧密贴合在一起，每个单元模块由尺寸相同的永磁体和导磁体组成，永磁体和导磁体的侧壁紧密贴合在一起，永磁体径向充磁；永磁体产生磁场分布的极对数与单
元模块的个数和转子齿的个数N2?满足p =|Nl-N2|。
[0006]每个所述单元模块中的导磁体均可以用另一个相同的永磁体替换，替换之后，同一单元模块中相同的两个永磁体充磁方向相反。
[0007]本发明采用上述技术方案后具有的优点是：
I、电机结构中采用带有永磁体的单元模块，通过各单元模块之间的相互配合，合理利用了气隙靠近定子侧的有限槽口空间，能有效地增加磁路中的磁密，有效提高绕组中的反电势，也提高电机输出转矩和功率密度，相应地减小体积。
[0008]2、本发明可以采用集中或是分布式绕组，如果不改变其他的条件，只改变绕组的连接方式，分布式绕组产生的反电动势要远远大于集中绕组。
[0009]3、本发明不但可以用作旋转电机，也同样适用于直线电机。[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图I为本发明所述圆周均布模块的定子永磁型游标电机的径向结构示意图；
图2为图I中外转子2的展开结构放大示意图；
图3为图I中单元模块300的布置示意图；
图4为图3中单个单元模块300的展开结构放大示意图；
图5为三相本发明所述圆周均布模块的定子永磁型游标电机与三相普通定子永磁型游标电机的绕组为集中绕组时反电势波形对比示意图。
[0012] 图中：1.内定子；2.外转子；12.定子铁芯；14.定子槽；21.转子齿；22.转子轭部；19.开槽；31.永磁体；32.导磁体；300.单元模块。
【具体实施方式】
[0013]参照图1，本发明包含内定子1，外转子2，内定子I的中心有开槽19，用于安放转轴，内定子I和外转子2之间具有气隙，气隙的大小根据电机大小及要求设计。外转子2由转子铁芯开槽形成梯形槽构成，内定子I由定子开槽形成齿槽结构。在内定子I的外圈上固定有若干个沿气隙圆周分布的单元模块300，单元模块300靠近气隙一侧。内定子I的相邻两个定子铁芯12之间形成定子槽14，在定子槽14中放置绕组，绕组为集中或分布式绕组，定子槽14可以采用各种槽型，根据具体需要选取。
[0014]参照图2，外转子2具有转子齿21、转子轭部22，转子齿21正对气隙一侧，转子齿21呈梯形形状。转子齿21靠近气隙侧的宽度&与转子齿距Tp之比2^0. 5，最佳方案是取O. 4，转子齿21靠近气隙侧宽度&与转子齿21靠近转子轭部22的宽度&之比A =S1ZS2=O. 10. 9，最佳方案是取O. 6，转子齿21的高度及转子轭部22的高度可据需要进行优化，转子齿21与转子轭部22的材料由硅钢片叠压或者导磁材料加工而成。
[0015]参照图1、3、4，单元模块300由永磁体31以及导磁体32组成，永磁体31以及导磁体32的大小尺寸相同，永磁体31和导磁体32的侧壁紧密贴合在一起，相邻两个单元模块300的侧壁也紧密贴合在一起，所有的单元模块300在气隙处围成一个环形。导磁体32由导磁材料制成。永磁体31为径向充磁的永磁体。
[0016]单元模块300或者可以由两个相同的永磁体31组成，即将导磁体32用另一个相同的永磁体31替换，所不同的是，对于替换之后的单元模块300，同一单元模块300中的相同的两个永磁体31的充磁方向相反，即沿径向同一方向上其中一个永磁体31为N,另外一个永磁体31为S。
[0017]永磁体31产生磁场分布的极对数/7与单元模块300的个数M和转子齿21的个数配合有关,二者的绝对值之差就为永磁体31产生磁场分布的极对数。用公式表不就是：
如果单元模块300的个数M力48，转子齿21数目Λ为50，那么永磁体31产生磁场的极对数P就是2 ;如果单元模块300的个数保持不变，转子齿21数目Jf2为46，永磁体31产生磁场的极对数/7也是2。
[0018]图5为三相普通定子永磁游标电机（曲线A2)和三相圆周均布模块的定子永磁型游标电机（曲线Al)的绕组为集中绕组时的反电势波形图，可以看到在相同尺寸时，三相普通定子永磁型游标电机反电势(参见曲线A2)幅值为370V左右，三相本发明所述圆周均布模块的定子永磁型游标电机的反电势（参见曲线Al)幅值能够达到580V，因而本发明所述圆周均布模块的定子永磁型游标电机的功率`密度大幅提高。
【权利要求】
1.一种圆周均布模块的定子永磁型游标电机,包含内定子（I)和外转子（2),内定子(I)和外转子（2)之间具有气隙，外转子（2)具有转子齿（21)和转子轭部（22)，内定子（I)的相邻两个定子铁芯（12)之间形成定子槽（14)，定子槽（14)中放置绕组，其特征是：在内定子（I)的外圈上固定有若干个沿气隙圆周分布的单元模块，相邻两个单元模块的侧壁紧密贴合在一起,每个单元模块由尺寸相同的永磁体（31)和导磁体（32)组成，永磁体（31)和导磁体（32)的侧壁紧密贴合在一起,永磁体（31)径向充磁；永磁体（31)产生磁场分布的极对数与单元模块的个数和转子齿（21)的个数况2满足I? = |Afi-Λ?2|。
2.根据权利要求1所述圆周均布模块的定子永磁型游标电机，其特征是：每个所述单元模块中的导磁体（32)均用另一个相同的永磁体（31)替换，同一单元模块中相同的两个永磁体（31)充磁方向相反。
3.根据权利要求1或2所述任一圆周均布模块的定子永磁型游标电机，其特征是：转子齿（21)呈梯形，转子齿（21)靠近气隙侧的宽度与转子齿距之比为O. 2-0. 5，转子齿（21)靠近气隙侧的宽度与转子齿（21)靠近转子轭部（22)的宽度之比为0. 1-0.9ο
【文档编号】H02K21/00GK103490577SQ201310444664
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】吉敬华, 赵建兴, 赵文祥, 朱纪洪 申请人:江苏大学