一种不对称双定子轴向磁场V型永磁磁通切换电机

一种不对称双定子轴向磁场v型永磁磁通切换电机
技术领域
1.本发明属于磁场磁通切换电机技术领域，具体涉及一种不对称双定子轴向磁场v型永磁磁通切换电机。


背景技术：

2.定子永磁型永磁磁通切换电机通常采用双凸极结构，电枢绕组与永磁体均位于定子上，转子上既无绕组也无永磁体，结构简单，使得电机具有高功率密度，高转矩密度，高效率等优点。
3.但是定子永磁型轴向磁场磁通切换电机，永磁体位于定子使得电枢绕组槽面积被严重挤压，定子齿部磁路饱和严重，使得电机气隙磁密谐波含量增加，气隙磁密正弦度差；并且使得电机绕组铜耗与定子损耗急剧增加，削弱电机过载状态下转矩能力，电机整体发热严重，对电机工作寿命与可靠性产生不良影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不对称双定子轴向磁场v型永磁磁通切换电机，以解决上述背景技术中存在的定子永磁型永磁磁通切换电机气隙磁场正弦度差，铁心磁路饱和严重导致铁心损耗较高，过载能力差，散热效率低的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种不对称双定子轴向磁场v型内嵌式永磁磁通切换电机，所述电机包括同轴安装的励磁定子、电枢定子以及位于励磁定子与电枢定子之间且留有气隙的转子；
7.所述励磁定子、电枢定子和转子均为凸极拓扑结构；
8.所述励磁定子、电枢定子分别位于所述转子两侧，且励磁定子、电枢定子相对于转子对称设置；
9.所述励磁定子包括励磁定子铁心单元与永磁体；
10.所述转子包括固定环与转子齿；
11.所述电枢定子包括电枢定子铁心单元与电枢绕组。
12.优选地，所述励磁定子铁心单元包括励磁定子齿与励磁定子轭部，励磁定子齿包括第一励磁定子齿极、第二励磁定子齿极与导磁桥，第一励磁定子齿极与第二励磁定子齿极内部分别设置有梯形励磁定子槽。
13.优选地，所述永磁体包括第一永磁极与第二永磁极，第一永磁极与第二永磁极分别设置在第一励磁定子齿极与第二励磁定子齿极中的所述励磁定子槽内，第一永磁极与第二永磁极沿短边充磁，且充磁方向指向导磁桥。
14.优选地，所述励磁定子铁心单元与永磁体沿圆周紧密排布形成圆环形。
15.优选地，所述转子齿在固定环外侧均匀分布成圆环形。
16.优选地，所述电枢定子铁心单元包括电枢定子齿与电枢定子轭部，电枢定子齿包括第一电枢定子齿极、第二电枢定子齿极与电枢定子齿根部，电枢定子齿的电枢定子齿根
部固定在所述电枢定子轭部，第一电枢定子齿极与第二电枢定子齿极为平行齿结构，并在第一电枢定子齿极与第二电枢定子齿极之间设置有电枢定子槽，电枢定子槽为平行槽结构。
17.优选地，所述电枢绕组绕制在电枢定子齿根部周围；
18.所述电枢定子铁心单元沿圆周紧密排布形成圆环形。
19.优选地，所述励磁定子铁心单元、电枢定子铁心单元与转子齿采用硅钢材料沿径向叠压而成，永磁体采用钕铁硼永磁体，固定环采用环氧树脂浇筑而成。
20.优选地，所述励磁定子铁心单元、永磁体、电枢定子铁心单元、电枢绕组的数量为12n个，转子齿的数量为12n
±
k个，其中n、k为正整数。
21.本发明的有益效果：
22.1、本发明将永磁体与电枢绕组分别设置在励磁定子与电枢定子上，缓解了电机定子磁路的饱和状态，增强了电机过载状态下的转矩能力，提高了电机的转矩密度与功率密度；
23.2、本发明采用了特殊的充磁方式的组合，并且采用了内嵌式的永磁体结构，增强了电机的增磁能力，提高了电机的气隙磁密正弦度以及磁阻转矩分量；
24.3、本发明中的电枢定子与励磁定子采用不对称齿结构，使得气隙磁密谐波含量降低，削弱了电机的转矩脉动；
25.4、本发明由双定子和单转子组成的双气隙对称结构，可以平衡两侧轴向磁拉力，增加电机机械强度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明爆炸结构示意图；
28.图2是本发明中励磁定子铁心单元结构示意图；
29.图3是本发明中电枢定子铁心单元结构示意图；
30.图4是本发明中转子角度为α1时永磁磁通路径图；
31.图5是本发明中转子角度为α2时永磁磁通路径图。
32.图中：1、励磁转子；2、定子；3、电枢转子；4、励磁定子铁心单元；4-1、励磁定子齿；4-2、励磁定子轭部；4-1-1、第一励磁定子齿极；4-1-2、第二励磁定子齿极；4-1-3、导磁桥；4-1-4、励磁定子槽；5、永磁体；5-1、第一永磁极；5-2、第二永磁极；6、转子齿；7、固定环；8、电枢定子铁心单元；8-1、电枢定子齿；8-2、电枢定子轭部；8-1-1、第一电枢定子齿极；8-1-2、第二电枢定子齿极；8-1-3、电枢定子齿根部；8-1-4、电枢定子槽；9、电枢绕组；10、转子角度为α1时永磁磁通路径；11、转子角度为α2时永磁磁通路径。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.请参阅图1所示，本发明提出一种不对称双定子轴向磁场v型内嵌式永磁磁通切换电机，电机包括同轴安装的励磁定子1、电枢定子3以及位于励磁定子1与电枢定子3之间且留有气隙的转子2，励磁定子1、电枢定子3和转子2均为凸极拓扑结构，励磁定子1、电枢定子3分别位于转子2两侧，且相对于转子2对称设置；
35.励磁定子1包括若干个励磁定子铁心单元4与永磁体5，励磁定子铁心单元4采用硅钢材料沿径向叠压而成，永磁体5采用钕铁硼永磁体，励磁定子铁心单元4与永磁体5的数量为12n个，其中n为正整数；
36.转子2包括固定环7与若干个转子齿6，转子齿6在固定环7外侧均匀分布成圆环形，转子齿6采用硅钢材料沿径向叠压而成，固定环7采用环氧树脂浇筑而成，转子齿6的数量为12n
±
k个，其中k，n为正整数；
37.电枢定子3包括若干个电枢定子铁心单元8与电枢绕组9，电枢定子铁心单元8采用硅钢材料沿径向叠压而成，电枢定子铁心单元8与电枢绕组9的数量为12n个，其中n为正整数。
38.请参阅图2所示，励磁定子铁心单元4包括励磁定子齿4-1与励磁定子轭部4-2，励磁定子齿4-1包括第一励磁定子齿极4-1-1、第二励磁定子齿极4-1-2与导磁桥4-1-3，在第一励磁定子齿极4-1-1与第二励磁定子齿极4-1-2内部分别设置有梯形励磁定子槽4-1-4；
39.永磁体5包括第一永磁极5-1与第二永磁极5-2，第一永磁极5-1与第二永磁极5-2分别设置在第一励磁定子齿极4-1-1与第二励磁定子齿极4-1-2中的励磁定子槽4-1-4内，第一永磁极5-1与第二永磁极5-2沿短边充磁，且充磁方向指向导磁桥4-1-3；励磁定子铁心单元4与永磁体5沿圆周紧密排布形成圆环形。
40.请参阅图3所示，电枢定子铁心单元8包括电枢定子齿8-1与电枢定子轭部8-2，电枢定子齿8-1包括第一电枢定子齿极8-1-1、第二电枢定子齿极8-1-2与电枢定子齿根部8-1-3，电枢定子齿8-1的电枢定子齿根部8-1-3固定在电枢定子轭部8-2，第一电枢定子齿极8-1-1与第二电枢定子齿极8-1-2为平行齿结构，并在第一电枢定子齿极8-1-1与第二电枢定子齿极8-1-2之间设置有电枢定子槽8-1-4，电枢定子槽8-1-4为平行槽结构，电枢绕组9绕制在电枢定子齿根部8-1-3周围，电枢定子铁心单元8沿圆周紧密排布形成圆环形。
41.工作原理：
42.当转子2运行至α1角度时，转子角度为α1时永磁磁通路径10如图4中进行表示，以a相为例，根据“磁阻最小原理”，永磁磁通沿箭头方向穿入a1绕组；当转子2运行至α2角度时，转子角度为α2时永磁磁通路径11如图5中表示，磁通沿箭头的方向穿出a1绕组。在上述两种位置a1绕组匝链的永磁磁通数值相同极性相反，当转子2连续转动时，a1绕组匝链的永磁磁通在正负幅值之间发生周期性变化，对应产生幅值与相位交替变化的感应电动势。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。