CN109842220A - 一种外转子磁通切换永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外转子磁通切换永磁电机，属电机技术领域，目的是本发明为解决现有磁通切换永磁电机定子离散化的问题，同时进一步提高磁通切换电机的功率密度和降低电机的制造成本。本发明包括定子、转子、定转子间气隙。所述定子包括转轴、导磁铁芯、永磁体和电枢绕组。环绕转轴设置的导磁铁芯由背轭、长齿和短齿构成，形成2m个槽(m为正整数)。m块永磁体表贴在定子铁芯短齿上，永磁体的极性按照N‑S‑N‑S交替排列。集中绕组绕制在定子铁芯长齿上。转子由具有凸极结构的导磁铁心及间隙组成。此电机的定子为整体结构，增加了可靠性，转子采用离散结构，降低了重量，通过定转子的合理设计，提高了永磁体利用率。

Description

一种外转子磁通切换永磁电机

技术领域

本发明属电机领域，特别涉及到一种外转子磁通切换永磁电机。

背景技术

磁通切换永磁电机的定转子均为凸极结构。永磁体和额绕组均位于定子，永磁体不会产生不可逆退磁。转子结构与开关磁阻电机转子结构类似，仅由铁芯构成，机械强度高。每相永磁磁链为双极性，且磁链和反电势波形都接近正弦分布。因此，磁通切换永磁电机具有功率密度高、转矩密度高、结构简单、易维护、可靠性高等优点。然而，传统的磁通切换永磁电机定子为离散结构，同时转子轭部铁芯所占比重过大，导致材料的浪费和成本的提高，限制了电机的应用。

为了进一步提高磁通切换电机的功率密度和降低电机的制造成本，同时改善定子离散化的结构，本发明提出了一种新型外转子磁通切换永磁电机。

发明内容

本发明为解决现有磁通切换永磁电机定子离散化的问题，同时进一步提高磁通切换电机的功率密度和降低电机的制造成本，提出一种外转子磁通切换永磁电机。

本发明的具体技术方案如下：

外转子磁通切换永磁直线电机，包括定子和转子，定子和转子之间具有气隙(8)。所述定子包括转轴(9)、导磁铁芯(2、3、4)、永磁体(5)和电枢绕组(1)。环绕转轴(9)设置的导磁铁芯由背轭(4)、长齿(3)和短齿(2)构成，形成2m个槽(m为正整数)。m块永磁体(5)表贴在定子铁芯短齿(2)上，永磁体(5)沿径向充磁，按照N-S-N-S交替排列。定子铁芯齿上(2、3)设置有极靴，有利于减小漏磁，同时使永磁体粘贴工艺简单。集中绕组(1)绕制在定子铁芯长齿(3)上。与同一永磁体(5)相邻的两个槽，其相位是相同的。因此在电势矢量星型图中，可以将与同一永磁体(5)相邻的两个槽等效为一个槽，在该槽中设置双层绕组。

转子由具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，导磁铁芯与间隙的总弧长为极距τ。转子导磁铁芯(6)间的间隙(7)可以为气隙，也可以为非导磁连接件。

定子槽数Ns和转子导磁铁芯数Nr满足如下关系：

式中，m为电机的相数，k为自然数。

本发明的优点是：

本发明与现有磁通切换永磁电机相比，主要技术特点是：

定子为一体化结构，避免了离散化机构，结构简单可靠。

转子为离散化铁芯结构，降低了电机重量和加工成本。

通过定转子的合理设计，提高了永磁体利用率，减少了永磁体用量，进一步降低了电机的加工制造成本。

附图说明

图1时本发明的实施例一结构示意图。

图2是现有技术外转子磁通切换永磁电机结构示意图。

图3是本发明的实施例一中A相绕组匝链磁链达到正向位置示意图。

图4是本发明的实施例一中A相绕组匝链磁链达到反向位置示意图。

图中，1-电枢绕组，2-定子铁芯短齿，3定子铁芯长齿，4定子铁芯背轭，5永磁体，6转子导磁铁芯，7转子导磁铁芯间间隙，8定转子间气隙，9转轴

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明

实施方式一：

如图1所示，本实施例为三相外转子磁通切换永磁电机。它包括定子和转子，定子和转子之间具有气隙(8)。

所述定子包括转轴(9)、导磁铁芯(2、3、4)、永磁体(5)和电枢绕组(1)。环绕转轴(9)设置的导磁铁芯由硅钢片沿轴向叠置而成，包括铁芯背轭(4)、铁芯长齿(3)和铁芯短齿(2)，形成12个槽。定子铁芯齿上(2、3)设置有极靴，有利于减小漏磁，同时使永磁体粘贴工艺简单。6块永磁体(5)表贴在定子铁芯短齿(2)上，永磁体(5)沿径向充磁，按照N-S-N-S交替排列。

转子由具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，导磁铁芯与间隙的总弧长为极距τ。转子导磁铁芯(6)也由硅钢片沿轴向叠置而成，转子导磁铁芯(6)间的间隙(7)可以为气隙，也可以为非导磁连接件。

电枢绕组(1)采用集中绕组，按照A-B-C-A-B-C顺序连接，线圈绕制在定子铁芯长齿(3)上。与同一永磁体(5)相邻的两个槽，其相位是相同的。因此在电势矢量星型图中，可以将与同一永磁体(5)相邻的两个槽等效为一个槽，在该槽中设置双层绕组。

为了说明本法明电机的工作原理，图3和图4分别给出了A相绕组匝链的磁链示意图。当定子运动到图2所示的位置时，向下充磁的永磁体(5)发出的磁链经气隙(8)、转子导磁铁心(6)、气隙(8)、定子铁芯长齿(3)、定子铁芯背轭(4)、定子铁芯短齿(2)形成闭合回路，此时A相绕组匝链的磁链达到正向最大值。当定子运动到图3所示的位置时，向上充磁的永磁体(5)发出的磁链经定子铁芯短齿(2)、定子铁芯背轭(4)、定子铁芯长齿(3)、气隙(8)、转子导磁铁芯(6)、气隙(8)形成闭合回路，此时A相绕组匝链的磁链达到反向最大值。当电机定子移动一个转子导磁铁芯及间隙的距离，A相绕组匝链的磁链极性变化两次，满足磁通切换工作原理。

应当指出的是，上述具体实施案例仅为本发明较为典型的实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。在本发明的启示下，本领域的普通技数人员对本发明做等效替换和改进获得的技术方案，都应当属于本发明的保护范畴。

Claims (4)

1.一种外转子磁通切换永磁直线电机，其特征在于：电机包括定子和转子，定子和转子之间具有气隙(8)。所述定子包括转轴(9)、导磁铁芯(2、3、4)、永磁体(5)和电枢绕组(1)。环绕转轴(9)设置的导磁铁芯由背轭(4)、长齿(3)和短齿(2)构成，形成2m个槽(m为正整数)。m块永磁体(5)表贴在定子铁芯短齿(2)上，永磁体(5)沿径向充磁，按照N-S-N-S交替排列。集中绕组(1)绕制在定子铁芯长齿(3)上。转子由具有凸极结构的导磁铁心(6)及间隙(7)组成，导磁铁芯与间隙的总弧长为极距τ。

2.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换永磁电机，其特征在于：为三相电机或多相电机，定子槽数Ns和转子导磁铁芯数Nr满足如下关系：

式中，m为电机的相数，k为自然数。

3.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换永磁电机，其特征在于：与同一永磁体(5)相邻的两个槽，其相位是相同的。

4.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换永磁电机，其特征在于：转子导磁铁芯(6)间的间隙(7)可以为气隙，也可以为非导磁连接件。