一种复合转子双定子永磁磁阻电机

本发明涉及一种永磁磁阻电机，特别是涉及一种复合转子双定子永磁磁阻电机。

背景技术：

1、低速大转矩永磁电机具有转矩密度高、功率因数高、效率高等优点。低速大转矩永磁电机直驱系统直接与负载连接，减小了不必要的损耗，提高系统的效率。其次，低速大转矩永磁电机与变频器组合，能够提供很宽的调速范围，即可轻载运行，又能重载运行。但是，低速大转矩永磁电机体积大，稀土永磁材料消耗大，且稀土永磁材料的制作成本较高，极大提高了电机的成本。

2、同步磁阻电机遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。与异步电机对比分析，同步磁阻电机具有效率高、结构简单、成本低、转子损耗小和瞬时过载能力较强的优势;与永磁同步电机对比分析，同步磁阻电机避免使用稀土永磁材料，降低了成本，提高了电机的调速范围。但是，同步磁阻电机具有转矩密度低、转矩脉动大、功率因数低等缺点。

3、由于高转矩密度、高效率、宽调速范围等优点，永磁辅助同步磁阻电机成为国内外专家学者研究热点，在电动汽车、家用电器和航天航空等领域得到广泛应用

4、双定子永磁电机具有控制响应快、转矩密度高和过载能力强等优点，因而在电动汽车、工业动力驱动、机器人用微型电机等领域得到了广泛应用。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种复合转子永磁磁阻电机，该电机外转子采用表贴式铷铁硼永磁转子，内转子的磁阻结构包含一层u型空气磁障和两个轴对称l型空气磁障，保持磁阻转子的机械强度。隔磁环将外转子和内转子隔开，共同构成复合转子，使内外单元电机解耦，共同输出转矩。有效提高电机的转矩密度，抑制转矩脉动，同时充分利用电机内部空间，节省永磁材料，调整内单元磁阻电机的结构参数，有效提高电机的输出转矩，降低转矩脉动。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种复合转子双定子永磁磁阻电机，所述电机由内向外包括：内转子、内定子、隔磁环、外转子、外定子。内外定子上均匀开槽，且位于复合转子的内外两侧，由隔磁环连接内外转子。内定子包括内定子铁芯和嵌套在内定子铁芯槽中的内定子绕组，外定子包括外定子铁芯和嵌套在外定子铁芯槽中的外定子绕组，外转子装有30极表贴式铷铁硼永磁体，内转子采用30极磁阻，每个磁阻均包括磁障和导磁层。

4、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，所述外定子均匀分布36个开口槽，内定子均匀分布54个梯形槽，定子绕组包括内定子绕组和外定子绕组缠绕在定子轭上。

5、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，外转子中钕铁硼永磁体位于转子铁芯内表面。

6、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，内转子的每个磁阻均包含一层u型空气磁障和两个轴对称空气l型磁障，且任意磁障处处等宽。

7、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，内气隙是内定子与内转子之间的气隙，外气隙外定子与外转子之间的气隙。

8、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，内转子、外转子、隔磁环共同安装在转轴上进行输出，定转子铁芯均采用硅钢片，隔磁环采用铝材质，沿转轴方向叠压而成。

9、所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，隔磁环将电机分为内磁阻同步电机和外永磁同步电机。

10、本发明的优点与效果是：

11、本发明提出的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，充分利用电机内部空间，采用双转子双定子结构，隔磁环不仅将复合转子分为内外转子，使内外转子解耦，还和内外转子同轴连接，共同输出转矩。外单元电机采用传统表贴式永磁同步电机，可以较高的输出转矩。内单元电机采用磁阻同步电机，在不增加外单元电机体积的情况下，增加了电机的输出转矩，提高转矩密度，节省稀土永磁材料。

12、2. 本发明外永磁同步电机采用30极36槽结构，内磁阻同步电机采用30极54槽结构。内外定子均为开口槽，保证了足够的槽内空间，且槽口宽度小，其中内定子采用梯形槽结构，可以很好的散热，内外电机均采用30极可以平衡了磁阻电机低磁极数和永磁电机高磁极数的矛盾。

13、3. 本发明内磁阻电机的磁阻结构选用一层u型磁障和两个l型轴对称磁障，随着磁障层数增加，磁障层数也随之增加，隔磁效果也会越来越好，磁力线分布的更均匀。但是当同步磁阻电机的磁阻转子轭厚度一定，导磁层层数过多，致使导磁层饱和程度增加，从而使直轴磁路饱和程度增加，使磁力线从磁障穿过，降低内单元电机的转矩密度。本设计选用3层导磁层时内单元电机输出转矩最高，转矩脉动最低。

14、4. 本发明将铷铁硼永磁体贴在外转子轭部，电机极弧系数接近0.8，保证了永磁体提供的磁通量，进一步降低了齿槽转矩。

15、5. 本发明复合转子双定子永磁磁阻电机具有转矩密度高、效率高、电机体积小、空间利用率高，磁链、反电动势正弦度高，并且内转子磁障数多通风条件良好，有利于电机的通风与散热。

技术特征：

1.一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述电机包括有外定子(1)、内定子(2)、隔磁环(3)、外转子(4)、内转子(5)；外定子(1)、内定子(2)分别位于复合转子两侧；其中，外转子(4)和内转子(5)中间设置有隔磁环(3)，外转子(4)与内转子(5)共同输出转矩同轴连接；内定子(2)包括内定子铁芯和嵌套在内定子铁芯槽中的内定子绕组，外定子(1)包括外定子铁芯和嵌套在外定子铁芯槽中的外定子绕组，外转子(4)外侧贴有铷铁硼永磁体(6)，内转子(5)磁阻设有一层u型空气磁通屏障(8)和两个l型轴对称空气磁通屏障(9)。

2.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述外定子铁芯槽采用开口槽，内定子铁芯槽采用梯形槽，定子绕组(7)包括内定子绕组和外定子绕组缠绕在定子轭上，外定子绕组为集中式双层绕组，内定子绕组为分布式双层绕组。

3.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述外转子(4)表面设置钕铁硼永磁体(6)，为30极。

4.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述内转子(5)由导磁层和磁障构成，包含一层u型空气磁障(8)和两个轴对称l型空气磁障(9)，为30极。

5.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述内定子(2)与内转子(5)之间有一层内气隙，外定子(1)与外转子(4)之间有一层外气隙。

6.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述隔磁环连接内转子(5)和外转子(4)构成复合转子，共同安装在转轴上进行输出，定转子铁芯均采用硅钢片，沿转轴方向叠压而成。

7.根据权利要求1所述的一种复合转子双定子永磁磁阻电机，其特征在于，所述隔磁环(3)外侧为外永磁同步电机，内侧为内磁阻同步电机。

技术总结
本发明一种复合转子双定子永磁磁阻电机，涉及一种永磁电机，该电机包括有外定子(1)、内定子(2)、隔磁环(3)、外转子(4)、内转子(5)、永磁体(6)、定子绕组(7)，其中外转子(4)采用表贴式铷铁硼永磁转子，内转子(5)的磁阻结构包含一层U型空气磁障(8)和两个轴对称L型空气磁障(9)，保持磁阻转子的机械强度。隔磁环(3)将外转子(4)和内转子(5)隔开，共同构成复合转子，使内外单元电机解耦，共同输出转矩。本发明电机充分利用电机内部空间，减少稀土永磁材料的使用，有效提高该电机的转矩密度，抑制转矩脉动。

技术研发人员：孔晓光,杨茁
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13