CN109951036A - 一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子绕组元件、定子轴和盘式环形的定子铁芯；所述转子包括设置于定子两侧的左转子和右转子；所述左转子、右转子和定子同定子轴安装，所述左转子和右转子之间分别设有独立的气隙；所述左转子或右转子均包括转子铁芯和永磁体，永磁体周向均布于铁芯面向定子的端面上且相邻的永磁体磁极相反；定子铁芯双面开设有不同比例数量的定子槽；所述左转子和右转子的极数比为k₁：k₂，有益效果为：实现左、右转子的固定速度比，无需其他控制装置去调控速度比。

Description

一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机

技术领域

本发明涉及一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，属于永磁电机技术领域。

背景技术

电机作为现代社会最重要的电气设备之一,承担着把机械能转换到电能的重要作用,在国民经济的各个方面得到了广泛的应用,是现代社会必不可少的能量转换设备。轴向磁通电机以其结构紧凑，转矩密度大，轴向长度短等优点受到广泛关注。

近年来出现了一些双转子盘式永磁电机结构，采用环形绕组，提高了绕组装配强度。但这些电机的左、右转子的极数相数均相同，只能应用于同速同向转动的情况。在不同负载需要以恒定速度比运转时，一部分采用齿轮箱来实现速度比的恒定。也出现了使用两套绕组元件的双转子盘式永磁电机，两个转子的速度比要依靠电力电子元件控制电枢电流来实现。该电机依靠控制手段来实现恒定速度比，结构复杂，速度比不稳定。综上，采用齿轮虽能在机械上保证转速比的恒定，但容易出现故障，检修成本高。若采用两套绕组元件实现左、右转子的不同速运转，材料成本高，转速的控制依赖于对两套绕组电枢电流的精确控制，左、右转子速度比存在波动。控制元器件的增加，使得成本增高，故障率增高，稳定性降低。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种转速比恒定双转子轴向磁 通环形绕组永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子绕组元件、定子轴 和盘式环形的定子铁芯；所述转子包括设置于定子两侧的左转子和右转子；所 述左转子、右转子和定子同定子轴安装，所述左转子和右转子与定子之间分别 设有独立的气隙；所述左转子或右转子均包括转子铁芯和永磁体，永磁体周向 均布于铁芯面向定子的端面上且相邻的永磁体磁极相反；定子铁芯双面开设有 不同比例数量的定子槽；所述定子绕组元件为环形绕组，包括线圈；所述左转 子和右转子的极数比为k₁：k₂，定子铁芯的左侧设有k₁Z个定子槽，右侧设有k₂Z 个定子槽；在定子铁芯的左侧同一相的K₁Z个定子槽内的线圈平均缠绕在所述定 子铁芯右侧定子槽相同相的K₂Z个定子槽内；其中k1、k2、Z为正整数，且为 整数，q为定子两侧绕组的每极每相槽数，m为电机相数。

优选的，所述永磁体表贴于铁芯端面上或内嵌于铁芯端面上设置的槽内。优选的，所述永磁体为扇环形且与转子铁芯同心。

具体应用的时候，定子铁芯的定子槽可采用直槽或斜槽的槽型，采用开口槽、半闭口槽或闭口槽。永磁体材料采用汝铁硼永磁材。

本申请的工作原理为：定子铁芯为双面开不同比例数量定子槽的盘式环形 铁芯，左右面的槽数根据左、右转子的速度比需求设计为不同的槽数，左面槽 数为k₁Z，右面槽数为k₂Z(k₁、k₂为正整数；m为电机相数；定子左右两侧绕组 具有相同的每极每相槽数q；Z为能被m和q整除的正整数)。根据(Q为 电机定子槽数)，左、右转子极数比为k₁：k₂。根据(n为转速，f为频率、 p为极对数)，左、右转子转速比为k₁：k₂，实现转速比恒定。

定子绕组元件为环形绕组，绕制方式为把所述定子铁芯的左侧同一相的k₁个定子槽内的线圈平均缠绕在所述定子铁芯右侧定子槽相同相的k₂个定子槽内。右侧k₂定子槽中的绕组可通过调整相序，使所述左转子和右转子实现同向或反向的恒定速度比转动。

本申请的有益效果为：左、右转子公用一套定子绕组，且采用双面按比例开不同数量定子槽的定子铁芯和环形绕组，这种结构使两个定子面均为工作面，并且两面极数不相同，可以使两侧转子不同速转动。左、右转子公用同一套定子绕组，通过绕组结构实现左、右转子的固定速度比，无需其他控制装置去调控速度比。定子绕组采用环形绕组结构，使得定子盘的绕组能够承受更大的力而不会从定子盘上脱落。环形绕组的端部可以使电枢绕组具有更好的散热效果。

因为环形绕组使两侧电枢绕组电流相同，无需另外配置控制设备就可以使得两转子转速比例恒定，不受干扰影响。这使得该电机可以很好的应用在对转速比例恒定要求较高的场合。还可通过调整绕组绕制的相序实现左、右转子同向或反向转动。比用齿轮等物理方法实现恒定速度比减少了齿轮设备，提高了设备可靠性，降低了检修成本。比用控制设备实现恒定速度比减少了测速装置、传感装置、控制设备等，即降低了成本也提高了控制速度比恒定的精确度和稳定性。在安装空间有限的场合更可以节约空间。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为本发明实施例的定子结构示意图。

图4为本发明实施例的左转子结构示意图。

图5为本发明实施例的右转子结构示意图。

图6为本发明实施例2的定子绕组元件绕组结构示意图。

图7为本发明实施例3的定子绕组元件绕组结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，所述种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，包括定子（1）、左转子（2）、右转子（3）、轴（4）、左转动轴承（5-1）及右转动轴承（5-2）。所述定子（1）包括定子铁芯（1-1）、定子绕组元件（1-2）。所述左转子（2）包括左转子铁芯（2-1）、左转子永磁体（2-2）。所述右转子（3）包括右转子铁芯（3-1）、右转子永磁体（3-2）。

如图1、图2所示，所述定子（1）轴心处固定有定子轴（5），所述左转子（2）和右转子（3）分别通过左转动轴承（5-1）和右转动轴承（5-2）安装在定子轴（4）上的定子（1）两侧，并与定子（1）的两侧形成左、右两个气隙。左、右两个转子的轴心处的转动轴承是独立的，左、右转子可以独立转动，以实现恒定速度比的同向或反向转动。

本实施例中，电机参数为左转子18槽右转子36槽、左转子极数k₁：右转子极数k₂=1:2、电机相数m=3、定子两侧绕组具有相同的每极每相槽数q=1、Z=18；实现左、右转子转动恒定速度比1:2的目的。

实施例2

如图6所示，在实施例1的基础上，定子绕组元件（1-2）在定子铁芯的左侧同一相的k1个定子槽内的线圈平均缠绕在所述定子铁芯右侧定子槽相同相的k2个定子槽内。左侧定子槽内的相序为A-B-C，右侧定子槽内的相序也为A-B-C。在本示例中即左侧Ai槽内的线圈，按匝数平均缠绕到右侧Ai1和Ai2两个定子槽内。同样的，左侧一个Bi（Ci）相槽内的线圈，按匝数平均缠绕到右侧Bi1（Ci1）和Bi2（Ci2）定子槽内（本实施例中i=1,2,3……6）。且定子铁芯左右两侧槽内的线圈所通电流的相序相同，故左转子（2）和右转子（3）以恒定速度比1:2同向转动。

实施例3

如图7所示，在实施例1的基础上，定子绕组元件（1-2）在定子铁芯的左侧同一相的k1个定子槽内的线圈平均缠绕在所述定子铁芯右侧定子槽相同相的k2个定子槽内。左侧定子槽内的相序为A-C-B，右侧定子槽内的相序也为A-B-C。在本示例中即左侧Ai槽内的线圈，按匝数平均缠绕到右侧Ai1和Ai2两个定子槽内。同样的，左侧一个Bi（Ci）相槽内的线圈，按匝数平均缠绕到右侧Bi1（Ci1）和Bi2（Ci2）定子槽内（本实施例中i=1,2,3……6）。定子铁芯左右两侧槽内的线圈所通电流的相序相反，故左转子（2）和右转子（3）以恒定速度比1:2反向转动。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，包括定子和转子，其征在于：所述定子包括定子绕组元件、定子轴和盘式环形的定子铁芯；所述转子包括设置于定子两侧的左转子和右转子；所述左转子、右转子和定子同定子轴安装，所述左转子和右转子与定子之间分别设有独立的气隙；所述左转子或右转子均包括转子铁芯和永磁体，永磁体周向均布于铁芯面向定子的端面上且相邻的永磁体磁极相反；定子铁芯双面开设有不同比例数量的定子槽；所述定子绕组元件为环形绕组，包括线圈；所述左转子和右转子的极数比为k₁：k₂，定子铁芯的左侧设有k₁Z个定子槽，右侧设有k₂Z个定子槽；在定子铁芯的左侧同一相的K₁Z个定子槽内的线圈平均缠绕在所述定子铁芯右侧定子槽相同相的K₂Z个定子槽内；其中k1、k2、Z为正整数，且为整数，q为定子两侧绕组的每极每相槽数，m为电机相数。

2.根据权利要求1所述的转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，其特征在于：所述永磁体表贴于铁芯端面上或内嵌于铁芯端面上设置的槽内。

3.根据权利要求1或2所述的转速比恒定双转子轴向磁通环形绕组永磁电机，其特征在于：所述永磁体为扇环形且与转子铁芯同心。