CN103066786A - 一种新型定子永磁型电机及其定子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型定子永磁型电机及其定子结构，其可提供多种工作模式、提高容错运行和负载能力、增加功率密度和降低振动。该新型定子永磁型电机及其定子结构包括：定子和转子，其中，定子由多个E型定子段、永磁体和电枢绕组以及励磁绕组组成，E型定子段按照槽口向内和向外的方式沿圆周均匀布置，且通过饱和铁芯磁桥连接于一体，所述励磁绕组缠绕于饱和铁芯磁桥上，所述沿圆周均匀布置的E型定子段两侧的铁芯齿分别相互形成定子凸极，所述电枢绕组缠绕于该定子凸极上，永磁体内嵌固定于圆周布置的E型定子段之间，以致所述的定子凸极由饱和铁芯磁桥和永磁体分成两部分；转子为凸极转子，该凸极转子的凸极沿圆周均匀布置。

Description

一种新型定子永磁型电机及其定子结构

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种新型定子永磁型磁通切换电机及其定子结构，属于电力驱动设备领域。

 

背景技术

由于能源危机，通过永磁体励磁代替电励磁实现节能已是大势所趋，世界共识，目前一般的永磁电机，由于永磁体处于转子上，使得其气隙磁场难以调节，这导致了其固有矛盾的产生，即最大转矩和恒功率区的最高转速之间的矛盾，这亦限制其被推广应用。

磁通切换电机是近几年出现的新型电驱动电动机，可交流和带斩波交流运行，是一种新型调速电机，具有调速范围宽，功率密度高等优异特点，且相比较转子永磁型电机更容易散热，使永磁体降低受温度的影响，而且，转子上没有永磁体和线圈绕组，为双凸极结构，因此它的结构简单坚固，***可靠性高，由于永磁体置于定子，因此气隙磁场易于调节，使得其非常适合于调速和高速运行。

为调节气隙磁场，目前出现的磁通切换型电机采用永磁励磁和电励磁以及混合励磁的技术方案，永磁励磁，具有磁通不可调节，且端部漏磁大等缺陷，电励磁具有较大的电流流通损耗，目前的混合励磁技术方案，为实现励磁调节，皆以增加主磁路饱和为代价，从而增加损耗，且目前的技术方案中，置于U型定子段之间的永磁体带有较大的涡流损耗，除此，永磁体磁通一直经过气隙闭合，造成很大的静态扭矩，此亦是扭矩波动的主要源泉之一；亦由于电枢绕组交流工作，置于定子段槽中的线圈绕组不易散热，相互影响，亦限制其负载能力，除此，目前的永磁励磁和混合励磁以及电励磁的技术方案中，端部漏磁较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种新型定子内置永磁型电机及其定子结构，其可提供多种工作模式、提高容错运行、弱磁能力和负载能力、增加功率密度和降低振动。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型定子内置永磁型电机（0），包括：

定子（1）；

所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体（M）组成，所述的定子铁芯，由E型定子段（S1～S12）或双E型定子段（E11- E12- E13 -E14 -E15 -E16）和饱和铁芯磁桥（10）组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间的间隙中或于定子铁芯中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段（E11 E12 E13 E14 E15 E16），位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的外侧齿以一定的间隙形成定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12 SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）；所述的内置永磁体（M），为分段永磁体(M11 M22 M33 M44 M55，M66 M77 M88)，以降低交变的电枢绕组磁场在永磁体中产生的涡流损耗，以极性相同排列内置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12），内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组在于轴垂直的方向上空间相互垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组（PC1～PC5，PC11～PC13），所述的冗余励磁绕组依赖交变的电枢绕组磁场产生感应电流，因而达致励磁功能，维持永磁体中的磁通稳定。

所述的饱和铁芯磁桥（10）处于饱和或高饱和状态，在饱和状态时，调节气隙磁通，高饱和状态时，由于其磁导率和空气几乎相同，其功能和内置永磁体励磁一样；

所述的励磁绕组（FC）缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥（10）上，以致形成了励磁可调的混合励磁定子凸极（SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）；

所述的电枢绕组（C2 C4 C6 C8 C10 C12 C1 C3 C5 C7 C9 C11）中，电枢绕组（C2 C4 C6 C8 C10 C12）缠绕于永磁励磁定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12）上，电枢绕组（C1 C3 C5 C7 C9 C11）缠绕于励磁可调的混合励磁定子凸极（SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

其中，所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥，以增强励磁调节性能；

其中所述的饱和铁芯磁桥为“H”型（H）；

其中，所述的E型定子段中的中间齿（9）没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式，以辅助电枢绕组散热以及优化气隙磁场以降低振动；

其中，所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成；所述的内置永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢；

其中，定子和转子可构成内转子、外转子结构和轴向盘式电机结构，

内转子结构，转子凸极方向向外，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

外转子结构中，转子凸极方向向内，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

轴向盘式电机结构中，转子凸极方向沿轴向，定子槽口沿轴向靠近气隙，因此，可选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机。

其中，所述的定子结构可径向、轴向布置和与轴平行的横向布置。

 

转子（R）；

所述的转子为凸极结构，具有多个沿圆周均匀布置的转子凸极，转子上的凸极靠近气隙处两端为二次曲面形状（3），且向两端突出，从而形成定子凸极的气隙极面两端和转子凸极的气隙极面两端间的气隙为梯变结构，有利于降低扭矩波动以及振动。

其中，所述的转子由导磁材料制成的冲片叠压而成。

 

一种新型定子内置永磁型电机（01），包括：

定子（21）；

所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体和halbach永磁体环组成，所述的定子铁芯，由E型定子段或双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161）和饱和铁芯磁桥（101）组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥（101）位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段（S111 S121 S131 S141 S151 S161 S171 S181 S191 S201 S211 S221）之间中的间隙中或于定子铁心中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161），位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的两个外侧齿以一定的间隙相互形成定子凸极（SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31 SP32）；所述的内置永磁体（M0），为分段永磁体(M01 M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，以降低交变的电枢绕组磁场在永磁体中产生的涡流损耗，按照极性方向相同排列内置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32），永磁体的充磁方向为与电枢绕组在与轴垂直的方向上空间相互垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组（PC10  PC20  PC30  PC40  PC50，PC110  PC120 PC130），所述的冗余励磁绕组依赖交变的电枢绕组磁场产生感应电流，因而达致励磁功能，维持内置永磁体中的磁通稳定；所述的halbach永磁体环（011）固定于定子铁芯轭部，halbach永磁体环的极性布置与定子铁芯中的极性相同，即定子铁芯中对应E型定子段的极性为N，则对应的halbach永磁体环的极性亦为N，这样可增大电机相应定子段的气隙磁通，从而增加能量密度。

所述的饱和铁芯磁桥（101）处于饱和或高饱和状态，在饱和状态时，调节气隙磁通，高饱和状态时，由于其磁导率和空气几乎相同，其功能和永磁体励磁一样；

所述的励磁绕组（FC01）缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥（101）上，以致形成了励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）；

所述的电枢绕组（C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221）中，电枢绕组（C121 C141 C161 C181 C201 C221）缠绕于永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32）上，电枢绕组（C1 C3 C5 C7 C9 C11）缠绕于励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

其中，所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥（101），以增强励磁调节性能；

其中，所述的饱和铁芯磁桥为“H”型（G）；

其中，所述的E型定子段中的中间齿（90）没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式，以辅助电枢绕组散热以及优化气隙磁场以降低振动；

其中，所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成；所述的永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢制成；

其中，定子和转子可构成内转子、外转子结构和轴向盘式电机结构，

内转子结构，转子凸极方向向外，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

外转子结构中，转子凸极方向向内，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

轴向盘式电机结构中，转子凸极方向沿轴向，定子槽口沿轴向靠近气隙，因此，可选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机。

其中，所述的定子结构可径向、轴向布置和与轴平行的横向布置。

 

转子（R1）；

所述的转子为凸极结构，具有多个沿圆周均匀布置的转子凸极，转子上的凸极靠近气隙处两端为二次曲面形状（4），且向两端突出，从而形成定子凸极的气隙极面两端和转子凸极的气隙极面两端间的气隙为梯变结构，有利于降低扭矩波动以及振动。

一种新型定子内置永磁型电机的定子结构，其特征在于，包括：

所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体和halbach永磁体环组成，

定子铁芯，所述的定子铁芯，由E型定子段或双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161）和饱和铁芯磁桥（101）组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥（101）位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段（S111 S121 S131 S141 S151 S161 S171 S181 S191 S201 S211 S221）之间的间隙中或于定子铁心中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161），位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的两个外侧齿以一定的间隙相互形成定子凸极（SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31 SP32）；

内置永磁体，所述的内置永磁体（M0），为分段永磁体(M01 M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，以降低交变的电枢绕组磁场在永磁体中产生的涡流损耗，按照极性方向相同排列内置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32），内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组在与轴垂直的方向上空间相互垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组（PC10  PC20  PC30  PC40  PC50，PC110  PC120 PC130），所述的冗余励磁绕组依赖交变的电枢绕组磁场产生感应电流，因而达致励磁功能，维持内置永磁体中的磁通稳定；

Halbach永磁体环，所述的halbach永磁体环（011）固定于定子铁芯轭部，halbach永磁体环的极性布置与定子铁芯中的极性相同，即定子铁芯中对应E型定子段的极性为N，则对应的halbach永磁体环的极性亦为N，这样可增大电机相应定子段的气隙磁通，从而增加能量密度；

所述的饱和铁芯磁桥（101）为“H”型，处于饱和或高饱和状态，在饱和状态时，调节气隙磁通，高饱和状态时，由于其磁导率和空气几乎相同，其功能和永磁体励磁一样；

励磁绕组，所述的励磁绕组（FC01）缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥（101）上，以致形成了励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）；

电枢绕组，所述的电枢绕组（C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221）中，电枢绕组（C121 C141 C161 C181 C201 C221）缠绕于永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32）上，电枢绕组（C1 C3 C5 C7 C9 C11）缠绕于励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

其中，所述的E型定子段之间可布置多个磁饱和桥（101），以增强励磁调节性能；

其中，所述的E型定子段中的中间齿（90）没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式，以辅助电枢绕组散热以及优化气隙磁场以降低振动；

其中，所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成；所述的内置永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢制成；

其中，定子槽口可向内、向外和沿轴向等布置，

可选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机，即两个槽口背对分别沿轴向朝向气隙；

本发明一种新型定子内置永磁型电机及其定子结构为一种磁通切换电机，通过磁极特有的结构改变磁路的闭合路径，从而输出扭矩对外做功，相比较现有方案，本发明获得以下显著的有益效果：

1）饱和铁芯磁桥以及缠绕于其上的励磁绕组除实现和永磁体一样的励磁和磁阻功能以外，显著地使得永磁励磁和电励磁磁通组成的混合励磁磁通可调节，实现多种工作模式，亦具备很高的容错运行能力，将降低静态扭矩，减小振动；

2）通过分段的永磁体，显著地减小因交变的电枢绕组磁场和变化的磁路而产生的永磁体内部的涡流损耗，因而明显提高效率；

3）通过E型定子段中的中间齿的导热功能，显著地提高电枢绕组的散热能力，进而明显地提高电机的负载能力；

4）定子铁芯轭部安装halbach永磁体环，可显著地提高气隙磁通密度，以及减小端部漏磁，这样可采用廉价的铁氧体作为永磁体。

5）定子和转子凸极两端之间形成的梯变气隙结构，有利于减小扭矩波动，从而减少振动和噪音。

 

附图说明

图1是本发明第一具体实施例的12/10一种新型定子内置永磁型电机及其定子（0）结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是根据本发明的12/10一种新型定子内置永磁型电机及其定子（01）实施例结构示意图；

图4是图3中的halbach环示意图；

图5是图3的局部放大图。

 

具体实施方式

现在将结合附图，对本发明进一步详细说明，附图中给出了本发明的实例。 

参考图1，本实施例为12个E型定子段（S1 S2 S3S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12）和10个转子凸极组成的12/10三相定子内置永磁型电机（0），定子（1）由定子铁芯、电枢绕组（C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12）、励磁绕组（FC）、内置永磁体（M）和冗余励磁绕组（PC1～PC5，PC11～PC13）组成，所述的定子铁芯由E型定子段和饱和铁芯磁桥（10）组成，由E型定子段以一定的间隙沿圆周均匀布置以及放置于E型定子段之间的饱和铁芯磁桥形成，E型定子段的中间齿（9）没有缠绕线圈绕组；饱和铁芯磁桥为H型（H）；此实施例中，饱和铁芯磁桥交替固定布置于E型定子段（S1 S12，S2 S3，S4 S5， S6 S7， S8 S9， S10 S11）之间，饱和铁心磁桥固定相连的E型定子段为一体，形成双E型定子段（E11- E12- E13 -E14 -E15 -E16），相邻的E型定子段两侧齿以一定的间隙相互形成了两种定子凸极，分别为带有饱和铁芯磁桥的混合励磁凸极（SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）和永磁励磁凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12），励磁绕组（FC）为集中绕组，缠绕于饱和铁心磁桥（10）上，本实施例有6套励磁绕组，内置永磁体（M）为分段永磁体(本实施例有6套M11 M22 M33 M44 M55组，6套M66 M77 M88组)，两组分段永磁体组（M11 M22 M33 M44 M55）和（M66 M77 M88）分别以极性相同的方式排列固定放置于永磁励磁定子凸极和混合励磁定子凸极的间隙中，冗余励磁绕组交替缠绕于分段永磁体上，其轴线与励磁绕组（FC）相同，这样，静态时，每个E型定子段中的极性相同且沿定子铁心交替，即N-S-N-S…..，实施时，冗余励磁绕组可形成自闭环结构；电枢绕组缠绕于两种定子凸极上；实施时，每相由缠绕于一对径向相对的混合励磁定子凸极的电枢绕组和一对径向相对的永磁励磁定子凸极的电枢绕组组成，以致获得容错能力，每相中的两对电枢绕组并联链接，这样，当永磁体退磁时，该相由电励磁保证工作；缠绕于饱和铁芯磁桥上的励磁绕组（FC）可选地串联连接，亦可由三组径向相对的励磁绕组串联后并联连接，这样对励磁绕组可分别进行控制，调节气隙磁通，达致高容错性能；由图1所示，假定三相分别为A/B/C,因此，A相为C1、C7 和C4、C10，B相为C2、C8和 C5、C11，C相为C3、C9和C6、C12，因此A相的链接方式串联的C1、C7和串联的C4、C10并联，B相为串联的C2、C8和串联的C5、C11并联，C相为串联的C3、C9和串联的C6、C12并联，励磁绕组连接方式为属于每相的两个励磁绕组串联后并联， 通过励磁绕组产生的电励磁磁通控制C1、C7相定子凸极中的饱和铁芯磁桥的饱和度，达致调节气隙磁通的功能。

所述的处于E型定子段间的内置永磁体为分段永磁体。

所述的电枢绕组缠绕于定子凸极上，分别置于定子凸极两侧的E型定子段槽中。

所述的饱和铁芯磁桥分别工作于饱和和高饱和状态。

转子（R）为凸极结构，其特征在于，所述的凸极两端为双曲面组件（3），达致和定子凸极极面两端形成梯变气隙。

参考图3为本发明的一种新型定子内置永磁型电机（01）的具体实施例，组件名称为定子（21），halbach永磁体环（011），E型定子段（S111 S121 S131 S141 S151 S161 S171 S181 S191 S201 S211 S221），E型定子段中间齿（90）双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161），饱和铁芯磁桥（101），饱和铁芯磁桥的H型（G），定子凸极（SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31 SP32），永磁体（M0），分段永磁体(M01 M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，冗余励磁绕组（PC10  PC20  PC30  PC40  PC50，PC110  PC120 PC130），永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32），混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31），励磁绕组（FC01），电枢绕组（C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221）。转子（R1），双曲面组件（4）。

定子由定子铁芯、电枢绕组、励磁绕组、永磁体和halbach永磁体环组成，定子铁芯由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间中的间隙中或于定子铁芯中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定与饱和铁芯磁桥相连的相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段（E111- E121- E131 -E141 -E151 -E161），位置为靠近气隙处或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的两个外侧齿相互一定的间隙形成定子凸极（SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31 SP32）；所述的内置永磁体（M0），为分段永磁体(M01 M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，以降低交变的电枢绕组磁场在永磁体中产生的涡流损耗，排列固定放置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32），内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组在于轴垂直的方向上空间相互垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组（PC10  PC20  PC30  PC40  PC50，PC110  PC120 PC130），所述的冗余励磁绕组依赖交变的电枢绕组磁场产生感应电流，因而达致励磁功能，维持永磁体中的磁通稳定。；所述的halbach永磁体环（011）固定于定子铁芯轭部，具体实施中，halbach永磁体环的极性布置与定子铁芯中的极性相同，即定子铁芯中对应E型定子段的极性为N，则对应的halbach永磁体环的极性亦为N，这样可增大电机相应定子段的气隙磁通，从而增加能量密度。亦可有效地消除定子凸极中内置永磁体的端部漏磁。

所述的饱和铁芯磁桥（101）处于饱和或高饱和状态，饱和状态时，调节气隙磁通，高饱和状态时，由于其磁导率和空气几乎相同，其功能和永磁体励磁一样；

所述的励磁绕组（FC01）缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥（101）上，以致形成了励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）；

所述的电枢绕组（C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221）中，电枢绕组（C121 C141 C161 C181 C201 C221）缠绕于永磁励磁定子凸极（SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32）上，电枢绕组（C1 C3 C5 C7 C9 C11）缠绕于励磁可调的混合励磁定子凸极（SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31）上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

其中，所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥（101），以增强励磁调节性能；

其中，所述的E型定子段中的中间齿（90）没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式，以辅助电枢绕组散热以及优化气隙磁场以降低振动；

其中，所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成；所述的永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢；

其中，定子和转子可构成内转子、外转子结构和轴向盘式电机结构，

内转子结构，转子凸极方向向外，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

外转子结构中，转子凸极方向向内，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

轴向盘式电机结构中，转子凸极方向沿轴向，定子槽口沿轴向靠近气隙，因此，优选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机。

其中，所述的定子结构可径向、轴向布置和与轴平行的横向布置。

 

转子（R1）；

所述的转子为凸极结构，具有多个沿圆周均匀布置的转子凸极，转子上的凸极靠近气隙处两端为二次曲面形状（4），且向两端突出，从而形成定子凸极的气隙极面两端和转子凸极的气隙极面两端间的气隙为梯变结构，有利于降低扭矩波动以及振动。

另外，还需要说明的，尽管本发明的具体实施例揭露如上所述，但本发明可应用其他形式的不同定转子凸极组合的磁通切换电机，例如其他6/8、12/10、12/14等结构应用本发明的内外转子以及轴向磁通切换电机实施方式均与以上的12/10结构类似，这里不再赘述。

虽然本发明的实施例已揭露如上，本发明并不受限于上述实施例，任何本技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的范围内，当可作些许的改动与调整。

Claims (10)

1.一种新型定子永磁型电机，其特征在于，包括：

定子；所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体组成，所述的定子铁芯，由E型定子段或双E型定子段和饱和铁芯磁桥组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥沿圆周放置于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间中的间隙中或于定子铁心中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段，位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的外侧齿相互以一定间隙形成定子凸极；所述的内置永磁体，为分段永磁体，排列固定放置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极，内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组空间垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组；

所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥；

所述的饱和铁芯磁桥处于饱和或高饱和状态；

所述的饱和铁心磁桥为“H”型；

所述的电枢绕组，缠绕于定子凸极上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

所述的励磁绕组，缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥上，以致形成了混合励磁定子凸极；

所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成；所述的内置永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢；

转子；所述的转子为凸极结构，具有多个沿圆周均匀布置的转子凸极，由导磁材料制成的冲片叠压而成，转子上的凸极靠近气隙处极面两端为二次曲面形状，且向两侧突出，从而形成定子凸极的气隙极面两端和转子凸极的气隙极面两端间的气隙为梯变结构。

2.根据权利要求1所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于， E型定子段中的中间齿没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式。

3.根据权利要求1所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于，定子和转子可构成内转子、外转子结构和轴向盘式电机结构，

内转子结构，转子凸极方向向外，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

外转子结构中，转子凸极方向向内，定子铁芯槽口向内靠近气隙；

轴向盘式电机结构中，转子凸极方向沿轴向，定子槽口沿轴向靠近气隙，因此，可选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机。

4.根据权利要求 1所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于，所述的定子结构可径向、轴向布置和与轴平行的横向布置。

5.一种新型定子永磁型电机，其特征在于，包括：

定子；所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体和halbach永磁体环组成，所述的定子铁芯，由E型定子段或双E型定子段和饱和铁芯磁桥组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥沿圆周布置于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间的间隙中或交替地布置于定子铁心中的相邻E型定子段之间的间隙中，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段，位置为靠近气隙、中间或者远离气隙位置，从而由相邻的E型定子段的外侧齿以一定的间隙形成定子凸极；所述的内置永磁体，为分段永磁体，排列固定放置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体和饱和铁芯磁桥的混合励磁定子凸极和/或只有永磁体的永磁励磁定子凸极，内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组空间垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组；所述的halbach永磁体环固定于定子铁芯的轭部端；

所述的E型定子段中的中间齿没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式；

所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥；

所述的饱和铁芯磁桥处于饱和或高饱和状态；

所述的饱和铁芯磁桥为“H”型；

所述的电枢绕组，缠绕于定子凸极上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

所述的励磁绕组，为集中绕组，缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥上，以致形成了混合励磁定子凸极；

所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠压而成，所述的内置永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢；

转子；所述的转子为凸极结构，具有多个沿圆周均匀布置的转子凸极，由导磁材料制成的冲片叠压而成，转子上的凸极极面两端为二次曲面形状，且向两侧突出，从而形成定子凸极的气隙极面两端和转子凸极的气隙极面两端间的气隙为梯变结构。

6.根据权利要求5所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于，halbach永磁体环的极性布置与定子铁芯中的极性相同，即定子铁芯中对应E型定子段的极性为N，则对应的halbach永磁体环的极性亦为N，对S极的布置相同。

7.根据权利要求5所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于，定子和转子可构成内转子、外转子结构和轴向盘式电机结构，

内转子结构中，转子凸极方向向外，定子铁芯槽口向内靠近气隙，halbach永磁体环沿径向固定于定子轭部端外侧；

外转子结构中，转子凸极方向向内，定子铁芯槽口向内靠近气隙，halbach永磁体环沿径向固定于定子轭部端内侧；

轴向盘式电机结构中，转子凸极方向沿轴向，定子槽口沿轴向靠近气息，halbach永磁体环沿轴向固定于定子轭部外侧，因此，可选地，亦可按此方式构建双定子轴向盘式电机。

8.根据权利要求5所述的新型定子内置永磁型电机，其特征在于，所述的定子结构可径向、轴向布置和与轴平行的横向布置。

9.一种新型定子内置永磁型电机的定子结构，其特征在于，包括：

定子，所述定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体和/或halbach永磁体环组成；

所述的定子铁芯，由E型定子段或双E型定子段和饱和铁芯磁桥组成，饱和铁芯磁桥为“H”型，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间或交替布置于定子铁心中的相邻E型定子段之间的间隙中，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段，位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的外侧齿以一定的间隙形成两种定子凸极，一种带有饱和铁芯磁桥的混合励磁定子凸极，一种没有饱和铁芯磁桥的永磁励磁定子凸极；

内置永磁体，所述的内置永磁体为分段永磁体，分段永磁体以极性相同内置于定子铁芯中的定子凸极的间隙中，内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组空间垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组；所述的halbach永磁体环固定于定子铁芯的轭部端；

励磁绕组，所述的励磁绕组为集中绕组，缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥上，以致形成了混合励磁定子凸极；

所述的E型定子段中的中间齿没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式；

所述的E型定子段之间可布置多个磁饱和桥；

所述的饱和铁芯磁桥处于或饱和或高饱和状态；

电枢绕组，所述的电枢绕组缠绕于定子凸极上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

所述的定子铁芯由导磁材料制成的冲片叠岩而成，所述的永磁体为铁氧体或者铝铁硼等磁钢。

10.根据权利要求9所述的定子结构，其特征在于，所述的定子结构可径向、轴向和横向布置。

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