CN113437847A - 一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机 - Google Patents

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CN113437847A CN202110778575.6A CN202110778575A CN113437847A CN 113437847 A CN113437847 A CN 113437847A CN 202110778575 A CN202110778575 A CN 202110778575A CN 113437847 A CN113437847 A CN 113437847A
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彭兵
郭振兴
闫伟
庄小雨
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Abstract

本发明公开了一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，包括两个定子、两个转子、直流励磁单元、导磁环、导磁罩等，所述直流励磁单元夹置于两个定子间，所述导磁环与两个定子紧密贴合，所述导磁罩与转子轭紧密贴合，所述两个转子分置于两个定子两侧。直流励磁单元产生的直流励磁磁通经由导磁环、第一定子、第一软磁极、第一转子轭、第一导磁罩、第二导磁罩、第二转子轭、第二软磁极、第二气隙、第二定子、回到导磁环闭合，直流励磁磁通只经过两个气隙。通过改变直流励磁磁通的方向和大小调整电机气隙磁场大小和反电势大小，该电机具有更宽的调速范围和反电势调节能力，还具有功率密度高、永磁体退磁风险低的优点。

Description

一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及双定子双转子轴向磁通混合励磁电机。
背景技术
轴向磁通永磁电机因其结构扁平、功率密度高、重量轻等优点广泛应用于一些特殊应用领域，如航空电源用起动发电机、电动汽车用驱动电机。在这些应用场合，要么要求电机的输出电压稳定，要么要求电机能够运行于宽速度范围，如果能够调节电机的反电动势也就解决了上述两个问题。但是，轴向磁通永磁电机一般都是采用表贴式永磁体结构，这种转子表贴式永磁结构电机通过变频控制调整电机的气隙磁场改变反电动势的能力较弱，因而限制了轴向磁通永磁电机的应用范围。
为了调节能够调节电机的气隙磁场，改变电机反电动势的大小，专利(申请号CN202021283495.0)提出了一种无刷励磁混合盘式电机，该电机有两个定子和两个转子，一个转子采用永磁励磁，一个转子采用电励磁，电励磁由交流励磁发电机发电整流后给其供电，该电机增、去磁能力强，然而该类型电机轴向长度长，失去了轴向磁通电机轻薄结构的特殊优势，同时该电机还包括交流励磁发电机和整流装置，结构复杂。专利(申请号CN201910683071.9)提出了一种轴向磁通集中绕组型混合励磁电机，该电机由一个定子与两个转子组成，转子磁极由永磁体和导磁极块组成，定子铁心外圈(或内圈)依次安装有电励磁绕组和导磁环，其最大缺陷在于导磁环与导磁极块间有附加气隙，电励磁的磁路磁阻大，电励磁产生的增磁或去磁磁通较弱，同时电励磁铜耗大。
因此，需要设计一种气隙磁场调节能力强、结构紧凑、功率密度高的新型轴向磁通电机满足其在发电领域、电动汽车驱动领域的应用要求。
发明内容
发明目的：
本发明的目的在于提供一种气隙磁场调节能力强、反电动势调节范围宽、功率密度高的轴向磁通混合励磁电机。
技术方案：
一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，包括定子1、转子2和支架3，定子1有两个，分别为第一定子1A和第二定子1B，转子2也有两个，分别为第一转子2A和第二转子2B；两个转子2沿轴向M方向分别放置于两个定子1的两侧，定子1与转子2间均有气隙8，分别为第一气隙8A和第二气隙8B，两个定子1与两个转子2转动配合；
所述转子2包括软磁极201、转子轭203、主永磁体204和转子托盘206；
所述电机还包括直流励磁单元4、导磁环5和两个导磁罩6，两个导磁罩6分别为第一导磁罩6A和第二导磁罩6B；
两个定子1沿轴向M方向背对背安装于支架3上，导磁环5位于两个定子1之间，导磁环5与两个定子1紧密贴合无气隙；
直流励磁单元4夹置于两个定子1间，且直流励磁单元4在导磁环5的外圆侧；
电机装配完成后，两个导磁罩6套在两个定子1外圆侧；两个导磁罩6在轴向M方向紧密贴合无间隙，导磁罩6的内圆与转子轭203的外圆紧密贴合无间隙，导磁罩6将两个转子2连接在一起，两个转子2间无相对运动；
直流励磁单元4产生的直流励磁磁通7经由导磁环5、第一定子1A、第一气隙8A、第一转子2A上的第一软磁极201A、第一转子2A上的第一转子轭203A、第一导磁罩6A、第二导磁罩6B、第二转子2B上的第二转子轭203B、第二转子2B上的第二软磁极201B、第二气隙8B、第二定子1B、回到导磁环5闭合，直流励磁磁通7只通过两个气隙8。
所述定子1包括定子齿101、定子轭102、多相交流线圈103和固定孔104；多相交流线圈103缠绕在定子齿101上，分属不同定子1上的同一相多相交流线圈103采用串联或并联连接；支架3上设置有固定爪301，固定孔104和固定爪301沿径向设置，固定爪301穿过固定孔104将定子1固定在支架3上。
所述转子2还包括辅助永磁体202和隔磁体205；辅助永磁体202放置于软磁极201径向中线b方向内侧；辅助永磁体202与软磁极201之间为隔磁体205；软磁极201、辅助永磁体202、主永磁体204与隔磁体205共同贴附于转子轭203表面；转子轭203与转子托盘206固定连接；其中第二转子2B上的第二转子托盘206B与转轴9固定连接；转子托盘206与转轴9无相对运动；转轴9穿过支架3，且转轴9能相对于支架3转动；转子轭203与软磁极201为导磁材料；转子托盘206为不导磁材料；隔磁体205为不导磁材料或隔磁缝。
所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式为如下几种方式之一：方式一：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第一辅助永磁体202A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对；
方式二：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第一辅助永磁体202A背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第二主永磁体204B对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对；
方式三：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对；
方式四：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对。
所述直流励磁单元4包括骨架401和励磁线圈402；骨架401为圆环形状，骨架401上开有U型槽4011，骨架401采用不导磁绝缘材料制成；励磁线圈402用漆包线绕制而成，励磁线圈402嵌放在U型槽4011内。
所述导磁罩6包括导磁齿601与隔磁槽602；导磁罩6为导磁材料。
导磁罩6的安装方式：每一个导磁齿601的中轴线a与软磁极201的中轴线b径向重合而轴向不重合；每一个隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d径向重合而轴向不重合。
所述直流励磁单元4的励磁线圈302通入直流电流I产生的直流励磁磁通7能够增强气隙5中的磁感应强度，通过改变励磁线圈402中电流I方向也能削弱气隙5中的磁感应强度。
优点效果：
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明提出的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，结构简单，安装方便，便于加工。
(2)本发明提出的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，增磁去磁能力明显，且直流励磁磁路不经过永磁体，避免了永磁体退磁的风险，提高了电机运行可靠性。
(3)本发明提出的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，通过改变直流励磁单元电流的大小与方向，可以较方便的改变气隙磁场的幅值大小，增加电机的调速范围。
(4)本发明提出的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，直流励磁单元夹于两个定子之间，结构紧凑，功率密度高。
附图说明
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机截面示意图；
图2为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机结构***图；
图3为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机直流励磁磁通图；
图4为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机定子组件图；
图5为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机导磁环装配图；
图6为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机转子组件图；
图7为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机永磁体排列示意图；
图8为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机直流励磁单元图；
图9为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机导磁罩示意图；
图10为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机导磁罩装配图；
图11为本发明双定子双转子轴向磁通混合励磁电机主磁通路径图。
其中：1-定子、1A-第一定子、1B-第二定子、101-定子齿、101A-第一定子齿、101B-第二定子齿、102-定子轭、102A-第一定子轭、102B-第二定子轭、103-交流绕组、104-固定孔、2-转子、201-软磁极、201A-第一软磁极、201B-第二软磁极、202-辅助永磁体、202A-第一辅助永磁体、202B-第二辅助永磁体、203-转子轭、203A-第一转子轭、203B-第二转子轭、204-主永磁体、204A-第一主永磁体、204B-第二主永磁体、205-隔磁体、206-转子托盘、206A-第一转子托盘、206B-第二转子托盘、3-支架、301-固定爪、302-支架主体、3021-轴向孔、3022-凸台、4-直流励磁单元、401-骨架、4011-U型槽、402-励磁线圈、5-导磁环、6-导磁罩、6A-第一导磁罩、6B-第二导磁罩、601-导磁齿、602-隔磁槽、7-直流励磁磁通、8-气隙、8A-第一气隙、8B-第二气隙、9-转轴、10-轴承、11-主磁通、11A-第一定子主磁通、11B-第二定子主磁通。
具体实施方式
一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，包括定子1、转子2和支架3，定子1有两个，分别为第一定子1A和第二定子1B，转子2也有两个，分别为第一转子2A和第二转子2B；两个转子2沿轴向M方向分别放置于两个定子1的两侧，定子1与转子2间均有气隙8，分别为第一气隙8A和第二气隙8B，两个定子1与两个转子2转动配合；
所述转子2包括软磁极201、转子轭203、主永磁体204和转子托盘206；
所述电机还包括直流励磁单元4、导磁环5和两个导磁罩6，两个导磁罩6分别为第一导磁罩6A和第二导磁罩6B；
两个定子1沿轴向M方向背对背安装于支架3上，导磁环5位于两个定子1之间，导磁环5与两个定子1紧密贴合无气隙；
直流励磁单元4夹置于两个定子1间，且直流励磁单元4在导磁环5的外圆侧；
电机装配完成后，两个导磁罩6套在两个定子1外圆侧；两个导磁罩6在轴向M方向紧密贴合无间隙(如图1所示，也就是说两个导磁罩6从左右两侧扣在一起，将两个定子1罩住)，导磁罩6的内圆与转子轭203的外圆紧密贴合无间隙，导磁罩6将两个转子2连接在一起，两个转子2间无相对运动；
直流励磁单元4产生的直流励磁磁通7经由导磁环5、第一定子1A、第一气隙8A、第一转子2A上的第一软磁极201A(第一转子2A上的软磁极就是第一软磁极201A)、第一转子2A上的第一转子轭203A(第一转子2A上的转子轭就是第一转子轭203A)、第一导磁罩6A、第二导磁罩6B、第二转子2B上的第二转子轭203B(第二转子2B上的转子轭就是第二转子轭203B)、第二转子2B上的第二软磁极201B(第二转子2B上的软磁极就是第二软磁极201B)、第二气隙8B、第二定子1B、回到导磁环5闭合，直流励磁磁通7只通过两个气隙8。
所述定子1包括定子齿101、定子轭102、多相交流线圈103和固定孔104；多相交流线圈103缠绕在定子齿101上，分属不同定子1上的同一相多相交流线圈103采用串联或并联连接(分属两个定子1上的同一相多相交流线圈103之间采用串联或并联连接)；支架3上设置有固定爪301，固定孔104和固定爪301沿径向设置，固定爪301穿过固定孔104将定子1固定在支架3上(安装时，装完定子1之后，再把固定爪301***定子1中的固定孔104中，固定爪301继续***支架主体302中，再通过螺钉将固定爪301与支架主体302固定在一起((也即在支架主体302中设置有一个直径大于支架主体302的凸台3022，在该凸台3022上，沿径向和轴向均设置有孔，分别为轴向孔3021和径向孔，轴向孔3021和径向孔是相通的；径向孔是包容固定爪301的(就是供固定爪301***的，在图5中就是被固定爪301***的位置)，轴向孔3021是放置螺钉的，通过螺钉将固定爪301和支架主体302固连一起，见图5))。
所述转子2还可包括辅助永磁体202和隔磁体205；辅助永磁体202放置于软磁极201径向中线b方向内侧；辅助永磁体202与软磁极201之间为隔磁体205；软磁极201、辅助永磁体202、主永磁体204与隔磁体205共同贴附于转子轭203表面；转子轭203与转子托盘206通过螺栓或铆钉固定连接；其中第二转子2B上的第二转子托盘206B(第二转子2B上的转子托盘就是第二转子托盘206B，同理，第一转子2A上的转子托盘就是第一转子托盘206A)与转轴9通过螺栓或铆钉固定连接；转子托盘206与转轴9无相对运动(两个转子托盘都与转轴9无相对运动)；转轴9穿过支架3，且转轴9能相对于支架3转动；转子轭203与软磁极201为导磁材料；转子托盘206为不导磁材料；隔磁体205为不导磁材料或隔磁缝(当隔磁体为隔磁缝时，相当于利用空气进行隔磁)。
所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式为如下几种方式之一：方式一：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A(第一转子上的主永磁体就是第一主永磁体204A)背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第一辅助永磁体202A(第一转子上的辅助永磁体就是第一辅助永磁体202A)背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B(第二转子上的主永磁体就是第二主永磁体204B)对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B(第二转子上的辅助永磁体就是第二辅助永磁体202B)对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对；
方式二：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第一辅助永磁体202A背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第二主永磁体204B对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对；
方式三：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对；
方式四：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对。
所述直流励磁单元4包括骨架401和励磁线圈402；骨架401为圆环形状，骨架401上开有U型槽4011，骨架401采用不导磁绝缘材料制成；励磁线圈402用漆包线绕制而成，励磁线圈402嵌放在U型槽4011内。
所述导磁罩6包括导磁齿601与隔磁槽602(两个导磁齿601之间为隔磁槽602)；导磁罩6为导磁材料。
导磁罩6的安装方式：每一个导磁齿601的中轴线a与软磁极201的中轴线b径向重合(轴向不重合，即导磁齿601不与软磁极201相贴合)；每一个隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d径向重合(轴向不重合)。这里所说的径向重合就是说从轴向M方向看去，软磁极201的中轴线b隐藏在导磁齿601的中轴线a后，或者导磁齿601的中轴线a隐藏在软磁极201的中轴线b后；从M方向看去的意思就是：在图1中就是从左侧或右侧看，在图9中就是垂直于图9中右侧的图的方向看，以图9中右侧的图为例，安装以后，软磁极201的中轴线b就是隐藏在导磁齿601的中轴线a后的(隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d的关系同理)；而所述的轴向不重合，就是以图1为例，从图1上看，软磁极201的中轴线b与导磁齿601的中轴线a是左右错开排列的(隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d的关系同理)。
所述直流励磁单元4的励磁线圈302通入直流电流I产生的直流励磁磁通7能够增强气隙5中的磁感应强度，通过改变励磁线圈402中电流I方向也能削弱气隙5中的磁感应强度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
如图1至图10所示：本实例提供了一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，包括定子1、转子2和支架3，定子1有两个，分别为第一定子1A和第二定子1B，转子2也有两个，分别为第一转子2A和第二转子2B；两个转子2沿轴向M方向分别放置于两个定子1的两侧，定子1与转子2间均有气隙8，分别为第一气隙8A和第二气隙8B，两个定子1与两个转子2转动配合；
优选的，如图6所示，所述转子2包括软磁极201、转子轭203、主永磁体204和转子托盘206；
优选的，如图1与图3所示，所述电机还包括直流励磁单元4、导磁环5和两个导磁罩6，两个导磁罩6分别为第一导磁罩6A和第二导磁罩6B；
优选的，如图1所示，所述两个定子1沿轴向M方向背对背安装于支架3上，导磁环5位于两个定子1之间，导磁环5与两个定子1紧密贴合无气隙；
优选的，如图3所示，所述直流励磁单元4夹置于两个定子1间，且直流励磁单元4在导磁环5的外圆侧；
优选的，如图1与图3所示，所述两个导磁罩6套在两个定子1外圆侧；两个导磁罩6在轴向M方向紧密贴合无间隙(也就是说两个导磁罩6从左右两侧扣在一起，将两个定子1罩住)，导磁罩6的内圆与转子轭203的外圆紧密贴合无间隙，导磁罩6将两个转子2连接在一起，两个转子2间无相对运动；
优选的，如图3所示，所述直流励磁单元4产生的直流励磁磁通7经由导磁环5、第一定子1A、第一气隙8A、第一转子2A上的第一软磁极201A(第一转子2A上的软磁极就是第一软磁极201A)、第一转子2A上的第一转子轭203A(第一转子2A上的转子轭就是第一转子轭203A)、第一导磁罩6A、第二导磁罩6B、第二转子2B上的第二转子轭203B(第二转子2B上的转子轭就是第二转子轭203B)、第二转子2B上的第二软磁极201B(第二转子2B上的软磁极就是第二软磁极201B)、第二气隙8B、第二定子1B、回到导磁环5闭合，直流励磁磁通7只通过两个气隙8。
优选的，如图4所示，所述定子1包括定子齿101、定子轭102、多相交流线圈103和固定孔104；多相交流线圈103缠绕在定子齿101上，分属不同定子1上的同一相多相交流线圈103采用串联或并联连接(分属两个定子1上的同一相多相交流线圈103之间采用串联或并联连接)；如图4与图5所示，支架3上设置有固定爪301，固定孔104和固定爪301沿径向设置，固定爪301穿过固定孔104将定子1固定在支架3上(安装时，装完定子1之后，再把固定爪301***定子1中的固定孔104中，固定爪301继续***支架主体302中，再通过螺钉将固定爪301与支架主体302固定在一起((也即在支架主体302中设置有一个直径大于支架主体302的凸台3022，在该凸台3022上，沿径向和轴向均设置有孔，分别为轴向孔3021和径向孔，轴向孔3021和径向孔是相通的；径向孔是包容固定爪301的(就是供固定爪301***的，在图5中就是被固定爪301***的位置)，轴向孔3021是放置螺钉的，通过螺钉将固定爪301和支架主体302固连一起))。
优选的，如图1与图6所示，所述转子2还包括辅助永磁体202和隔磁体205；辅助永磁体202放置于软磁极201径向中线b方向内侧；辅助永磁体202与软磁极201之间为隔磁体205；软磁极201、辅助永磁体202、主永磁体204与隔磁体205共同贴附于转子轭203表面；转子轭203与转子托盘206通过螺栓或铆钉固定连接；其中第二转子2B上的第二转子托盘206B(第二转子2B上的转子托盘就是第二转子托盘206B，同理，第一转子2A上的转子托盘就是第一转子托盘206A)与转轴9通过螺栓或铆钉固定连接；转子托盘206与转轴9无相对运动(两个转子托盘都与转轴9无相对运动)；转轴9穿过支架3，且转轴9能相对于支架3转动；转子轭203与软磁极201为导磁材料；转子托盘206为不导磁材料；隔磁体205为不导磁材料或隔磁缝(当隔磁体为隔磁缝时，相当于利用空气进行隔磁)。
优选的，如图2与图7a)所示，所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式方式一：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A(第一转子上的主永磁体就是第一主永磁体204A)背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第一辅助永磁体202A(第一转子上的辅助永磁体就是第一辅助永磁体202A)背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B(第二转子上的主永磁体就是第二主永磁体204B)对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B(第二转子上的辅助永磁体就是第二辅助永磁体202B)对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对；主永磁体204与辅助永磁体202共同产生的主磁通11路径如图11所示，第一定子主磁通11A与第二定子主磁通11B的磁通方向均为同方向(图11为逆时针方向)，主磁通11与直流励磁磁通7在气隙8中产生的磁通方向一致，此时直流励磁磁通7对电机内的气隙磁场起到增磁作用，改变励磁绕组402的电流方向也可以对电机起到去磁作用。
优选的，如图2与图7b)所示，所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式方式二：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第一辅助永磁体202A背着第一定子1A的极性均为S极或N极，第二主永磁体204B对着第二定子1B的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体202B对着第二定子1B的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二辅助永磁体202B空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体202A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对；
优选的，如图2与图7c)所示，所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式方式三：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对；
优选的，如图2与图7d)所示，所述转子2中的主永磁体204与软磁极201排列方式方式四：主永磁体204与软磁极201圆周交替排列，第一主永磁体204A背着第一定子1A的极性均为N极或S极，第二主永磁体204B对着定子1的极性均为N极或S极，第一主永磁体204A与第二软磁极201B空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极201A与第二主永磁体204B空间位置沿轴向M方向正对。
优选的，如图8所示，所述直流励磁单元4包括骨架401和励磁线圈402；骨架401为圆环形状，骨架401上开有U型槽4011，骨架401采用不导磁绝缘材料制成；励磁线圈402用漆包线绕制而成，励磁线圈402嵌放在U型槽4011内。
优选的，如图9所示，所述导磁罩6包括导磁齿601与隔磁槽602(两个导磁齿601之间为隔磁槽602)；导磁罩6为导磁材料。
优选的，如图10所示，所述导磁罩6的安装方式：每一个导磁齿601的中轴线a与软磁极201的中轴线b径向重合(轴向不重合，即导磁齿601不与软磁极201相贴合)；每一个隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d径向重合(轴向不重合)。这里所说的径向重合就是说从轴向M方向看去，软磁极201的中轴线b隐藏在导磁齿601的中轴线a后，或者导磁齿601的中轴线a隐藏在软磁极201的中轴线b后；从M方向看去的意思就是：在图1中就是从左侧或右侧看，在图9中就是垂直于图9中右侧的图的方向看，以图9中右侧的图为例，安装以后，软磁极201的中轴线b就是隐藏在导磁齿601的中轴线a后的(隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d的关系同理)；而所述的轴向不重合，就是以图1为例，从图1上看，软磁极201的中轴线b与导磁齿601的中轴线a是左右错开排列的(隔磁槽602的中轴线c与主永磁体204的中轴线d的关系同理)。
优选的，如图1与图3所示，所述直流励磁单元4的励磁线圈302通入直流电流I产生的直流励磁磁通7能够增强气隙5中的磁感应强度，通过改变励磁线圈402中电流I方向也能削弱气隙5中的磁感应强度。
本发明提供一种轴向磁通混合励磁电机，该电机具有更宽的调速范围和反电势调节能力，还具有功率密度高、永磁体退磁风险低的优点，同时，具有结构简单、制造容易、安装方便的优点。

Claims (8)

1.一种双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，包括定子(1)、转子(2)和支架(3)，定子(1)有两个，分别为第一定子(1A)和第二定子(1B)，转子(2)也有两个，分别为第一转子(2A)和第二转子(2B)；两个转子(2)沿轴向M方向分别放置于两个定子(1)的两侧，定子(1)与转子(2)间均有气隙(8)，分别为第一气隙(8A)和第二气隙(8B)，两个定子(1)与两个转子(2)转动配合；
所述转子(2)包括软磁极(201)、转子轭(203)、主永磁体(204)和转子托盘(206)；
其特征在于：
所述电机还包括直流励磁单元(4)、导磁环(5)和两个导磁罩(6)，两个导磁罩(6)分别为第一导磁罩(6A)和第二导磁罩(6B)；
两个定子(1)沿轴向M方向背对背安装于支架(3)上，导磁环(5)位于两个定子(1)之间，导磁环(5)与两个定子(1)紧密贴合无气隙；
直流励磁单元(4)夹置于两个定子(1)间，且直流励磁单元(4)在导磁环(5)的外圆侧；
电机装配完成后，两个导磁罩(6)套在两个定子(1)外圆侧；两个导磁罩(6)在轴向M方向紧密贴合无间隙，导磁罩(6)的内圆与转子轭(203)的外圆紧密贴合无间隙，导磁罩(6)将两个转子(2)连接在一起，两个转子(2)间无相对运动；
直流励磁单元(4)产生的直流励磁磁通(7)经由导磁环(5)、第一定子(1A)、第一气隙(8A)、第一转子(2A)上的第一软磁极(201A)、第一转子(2A)上的第一转子轭(203A)、第一导磁罩(6A)、第二导磁罩(6B)、第二转子(2B)上的第二转子轭(203B)、第二转子(2B)上的第二软磁极(201B)、第二气隙(8B)、第二定子(1B)、回到导磁环(5)闭合，直流励磁磁通(7)只通过两个气隙(8)。
2.根据权利要求1所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述定子(1)包括定子齿(101)、定子轭(102)、多相交流线圈(103)和固定孔(104)；多相交流线圈(103)缠绕在定子齿(101)上，分属不同定子(1)上的同一相多相交流线圈(103)采用串联或并联连接；支架(3)上设置有固定爪(301)，固定孔(104)和固定爪(301)沿径向设置，固定爪(301)穿过固定孔(104)将定子(1)固定在支架(3)上。
3.根据权利要求1所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述转子(2)还包括辅助永磁体(202)和隔磁体(205)；辅助永磁体(202)放置于软磁极(201)径向中线b方向内侧；辅助永磁体(202)与软磁极(201)之间为隔磁体(205)；软磁极(201)、辅助永磁体(202)、主永磁体(204)与隔磁体(205)共同贴附于转子轭(203)表面；转子轭(203)与转子托盘(206)固定连接；其中第二转子(2B)上的第二转子托盘(206B)与转轴(9)固定连接；转子托盘(206)与转轴(9)无相对运动；转轴(9)穿过支架(3)，且转轴(9)能相对于支架(3)转动；转子轭(203)与软磁极(201)为导磁材料；转子托盘(206)为不导磁材料；隔磁体(205)为不导磁材料或隔磁缝。
4.根据权利要求1和权利要求或3所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述转子(2)中的主永磁体(204)与软磁极(201)排列方式为如下几种方式之一：方式一：主永磁体(204)与软磁极(201)圆周交替排列，第一主永磁体(204A)背着第一定子(1A)的极性均为S极(或N极)，第一辅助永磁体(202A)背着第一定子(1A)的极性均为N极(或S极)，第二主永磁体(204B)对着第二定子(1B)的极性均为S极(或N极)，第二辅助永磁体(202B)对着第二定子(1B)的极性均为N极(或S极)，第一主永磁体(204A)与第二主永磁体(204B)空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体(202A)与第二辅助永磁体(202B)空间位置沿轴向M方向正对；
方式二：主永磁体(204)与软磁极(201)圆周交替排列，第一主永磁体(204A)背着第一定子(1A)的极性均为N极或S极，第一辅助永磁体(202A)背着第一定子(1A)的极性均为S极或N极，第二主永磁体(204B)对着第二定子(1B)的极性均为S极或N极，第二辅助永磁体(202B)对着第二定子(1B)的极性均为N极或S极，第一主永磁体(204A)与第二辅助永磁体(202B)空间位置沿轴向M方向正对，第一辅助永磁体(202A)与第二主永磁体(204B)空间位置沿轴向M方向正对；
方式三：主永磁体(204)与软磁极(201)圆周交替排列，第一主永磁体(204A)背着第一定子(1A)的极性均为N极或S极，第二主永磁体(204B)对着定子(1)的极性均为N极或S极，第一主永磁体(204A)与第二主永磁体(204B)空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极(201A)与第二软磁极(201B)空间位置沿轴向M方向正对；
方式四：主永磁体(204)与软磁极(201)圆周交替排列，第一主永磁体(204A)背着第一定子(1A)的极性均为N极或S极，第二主永磁体(204B)对着定子(1)的极性均为N极或S极，第一主永磁体(204A)与第二软磁极(201B)空间位置沿轴向M方向正对，第一软磁极(201A)与第二主永磁体(204B)空间位置沿轴向M方向正对。
5.根据权利要求1所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述直流励磁单元(4)包括骨架(401)和励磁线圈(402)；骨架(401)为圆环形状，骨架(401)上开有U型槽(4011)，骨架(401)采用不导磁绝缘材料制成；励磁线圈(402)用漆包线绕制而成，励磁线圈(402)嵌放在U型槽(4011)内。
6.根据权利要求1所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述导磁罩(6)包括导磁齿(601)与隔磁槽(602)；导磁罩(6)为导磁材料。
7.根据权利要求6所述的双定子双转子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：导磁罩(6)的安装方式：每一个导磁齿(601)的中轴线a与软磁极(201)的中轴线b径向重合而轴向不重合；每一个隔磁槽(602)的中轴线c与主永磁体(204)的中轴线d径向重合而轴向不重合。
8.根据权利要求1或6所述的双转子单定子轴向磁通混合励磁电机，其特征在于：所述直流励磁单元(4)的励磁线圈(302)通入直流电流I产生的直流励磁磁通(7)能够增强气隙(5)中的磁感应强度，通过改变励磁线圈(402)中电流I方向也能削弱气隙(5)中的磁感应强度。
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