CN104753292A - 混合磁路永磁同步外转子电机 - Google Patents

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江善林
徐永向
屈欢
邹继斌
王骞
王宝超
赵博
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Abstract

混合磁路永磁同步外转子电机，本发明属于永磁电动机的技术领域。它是为了解决现有永磁电动机在通过提高转速和极对数来增加功率密度时，存在电机铁心的涡流损耗会快速增加，而限制电机效率提高的问题。它的每个矩形环槽内都镶嵌一个绕组，实心圆环的材质为软磁复合材料SMC；第一导磁侧圆片盖在导磁外圆环左侧端口上，第二导磁侧圆片盖在导磁外圆环右侧端口上；第一导磁侧圆片和第二导磁侧圆片上的磁钢的磁极极性与正对的导磁外圆环上的磁钢的磁极极性相同；外转子间隙包套在内定子外围，使外转子的轴心线与内定子的轴心线重合。本发明允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。

Description

混合磁路永磁同步外转子电机
技术领域
本发明属于永磁电动机的技术领域。
背景技术
永磁同步电机及其伺服系统因其体积小、效率高、动态响应特性好等优点，而广泛应用于工业驱动和伺服控制等领域。目前常见的径向磁路的传统电机和轴向磁路的盘式电机，通常采用提高电机转速或增加电机极对数来提高电机的功率密度，但是随着电机转速和极对数的增加，电机铁心的涡流损耗会快速增加，从而限制了电机效率的提高。而且这些电机绕组端部部分不产生转矩，因此绕组利用率低。另外电机定子铁心通常采用硅钢片叠压而成，电机定子轴向导热系数和径向导热系数差异巨大，因此电机定子散热呈各向异性，导致电机定子内部散热不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合磁路永磁同步外转子电机，是为了解决现有永磁电动机在通过提高转速和极对数来增加功率密度时，存在电机铁心的涡流损耗会快速增加，而限制电机效率提高的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种混合磁路永磁同步外转子电机，它由内定子1和外转子2组成；
所述内定子1由实心圆环1-1、多个绕组1-2组成；实心圆环1-1沿圆环径向上开有多个矩形环槽1-3，所有矩形环槽1-3在实心圆环1-1上圆周均匀排列；每个矩形环槽1-3内都镶嵌一个绕组1-2，实心圆环1-1的材质为软磁复合材料SMC；所述外转子2由导磁外圆环2-1、第一导磁侧圆片2-2、第二导磁侧圆片2-3、多片磁钢2-4组成；第一导磁侧圆片2-2盖在导磁外圆环2-1左侧端口上，第二导磁侧圆片2-3盖在导磁外圆环2-1右侧端口上，导磁外圆环2-1的外直径、第一导磁侧圆片2-2的外直径都与第二导磁侧圆片2-3的外直径相等，导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第二导磁侧圆片2-3的左侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2和第二导磁侧圆片2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁外圆环2-1上的磁钢2-4的磁极极性相同；外转子2间隙包套在内定子1外围，使外转子2的轴心线与内定子1的轴心线重合。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.     相对于传统电机，此新型电机能有效的提高单位体积的力矩，在同等技术的要求下，可以减小电机的尺寸，应用场合广泛。
2.     由于线圈集中绕在一个槽内，更方便下线，更节省原料；它能消除电机绕组端部，大幅度提高空间利用率。
3.     采用软磁复合材料，允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2所示，它由内定子1和外转子2组成；
所述内定子1由实心圆环1-1、多个绕组1-2组成；实心圆环1-1沿圆环径向上开有多个矩形环槽1-3，所有矩形环槽1-3在实心圆环1-1上圆周均匀排列；每个矩形环槽1-3内都镶嵌一个绕组1-2，实心圆环1-1的材质为软磁复合材料SMC；所述外转子2由导磁外圆环2-1、第一导磁侧圆片2-2、第二导磁侧圆片2-3、多片磁钢2-4组成；第一导磁侧圆片2-2盖在导磁外圆环2-1左侧端口上，第二导磁侧圆片2-3盖在导磁外圆环2-1右侧端口上，导磁外圆环2-1的外直径、第一导磁侧圆片2-2的外直径都与第二导磁侧圆片2-3的外直径相等，导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第二导磁侧圆片2-3的左侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2和第二导磁侧圆片2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁外圆环2-1上的磁钢2-4的磁极极性相同；外转子2间隙包套在内定子1外围，使外转子2的轴心线与内定子1的轴心线重合。
软磁复合材料（SMC）采用粉末冶金技术对高纯度铁粉和有机材料进行模压，铁粉微粒表面覆盖着绝缘层和起粘合作用的有机材料。近年来，低涡流损耗SMC材料的出现为高性能永磁电机的研究注入了新的活力。与硅钢片相比，SMC材料有一些显著的优点：各向同性、允许复杂形状、涡流损耗小、传热性好、低成本。
工作原理：导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第二导磁侧圆片2-3的左侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；第一导磁侧圆片2-2和第二导磁侧圆片2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁外圆环2-1上的磁钢2-4的磁极极性相同；当斜极时，第一导磁侧圆片2-2和第二导磁侧圆片2-3上的磁钢2-4的中心线在装配上的情况下向同一个旋转方向倾斜。绕组1-2的切面为方形，其方形的三个边处在磁场内，为有效边。因采用软磁复合材料，允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。

Claims (1)

1.混合磁路永磁同步外转子电机，其特征在于它由内定子（1）和外转子（2）组成；
所述内定子（1）由实心圆环（1-1）、多个绕组（1-2）组成；实心圆环（1-1）沿圆环径向上开有多个矩形环槽（1-3），所有矩形环槽（1-3）在实心圆环（1-1）上圆周均匀排列；每个矩形环槽（1-3）内都镶嵌一个绕组（1-2），实心圆环（1-1）的材质为软磁复合材料SMC；所述外转子（2）由导磁外圆环（2-1）、第一导磁侧圆片（2-2）、第二导磁侧圆片（2-3）、多片磁钢（2-4）组成；第一导磁侧圆片（2-2）盖在导磁外圆环（2-1）左侧端口上，第二导磁侧圆片（2-3）盖在导磁外圆环（2-1）右侧端口上，导磁外圆环（2-1）的外直径、第一导磁侧圆片（2-2）的外直径都与第二导磁侧圆片（2-3）的外直径相等，导磁外圆环（2-1）的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；第一导磁侧圆片（2-2）的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；第二导磁侧圆片（2-3）的左侧面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；第一导磁侧圆片（2-2）和第二导磁侧圆片（2-3）上的磁钢（2-4）的磁极极性与正对的导磁外圆环（2-1）上的磁钢（2-4）的磁极极性相同；外转子（2）间隙包套在内定子（1）外围，使外转子（2）的轴心线与内定子（1）的轴心线重合。
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