CN111555483A - 一种双层定子模块式调磁电机 - Google Patents

一种双层定子模块式调磁电机 Download PDF

Info

Publication number
CN111555483A
CN111555483A CN202010497587.7A CN202010497587A CN111555483A CN 111555483 A CN111555483 A CN 111555483A CN 202010497587 A CN202010497587 A CN 202010497587A CN 111555483 A CN111555483 A CN 111555483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
permanent magnet
layer
double
slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010497587.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111555483B (zh
Inventor
张蔚
张双双
梁惺彦
王瑞
翟良冠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN202010497587.7A priority Critical patent/CN111555483B/zh
Publication of CN111555483A publication Critical patent/CN111555483A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111555483B publication Critical patent/CN111555483B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双层定子模块式调磁电机，包括双层定子单元、永磁体单元、不导磁固定块、转子和转轴。双层定子单元沿圆周设置，相邻双层定子单元的定子齿之间形成定子槽。定子槽被槽楔分隔成径向截面为扇形的上层槽和圆弧酒杯形的下层槽，该槽型不仅便于绕组缠绕，而且可减小外定子齿磁密、避免电机运行中此处过热问题。上层槽中缠绕电枢绕组，下层槽中缠绕励磁绕组，利用槽楔固定以及分隔上下层绕组，能够解决槽型复杂时下线困难，以及槽满率应用不高的问题。永磁体单元和不导磁固定块依次交替沿圆周布设在定子内表面。励磁绕组通入直流脉冲电流来改变铝镍钴永磁体的磁化状态，从而通过对永磁体单元充去磁实现电机气隙磁通的可调。

Description

一种双层定子模块式调磁电机
技术领域
本发明涉及一种双层定子模块式调磁电机，属于永磁电机技术领域。
背景技术
由于永磁同步电机具有高效率、高功率密度、强过载能力等优点，使得其在航天航空、工农业生产和汽车等领域得到广泛应用。但传统的永磁同步电机存在气隙磁场无法调节的问题。为了实现气隙磁场的可调，德国学者Vlado Ostovic提出了直接改变永磁体的磁化水平的“记忆电机”，该电机转子由铝镍钴永磁体、非磁性夹层和转子铁心共同组成三明治结构，这种特殊结构能够随时实现对永磁体进行在线反复充去磁来改变气隙磁场。然而，由于永磁体位于转子上，存在散热困难的问题；又由于低矫顽力永磁较低的磁性能，往往需要采用复杂的铁心结构保证低矫顽力永磁正常工作，以提供足够强的气隙磁场，这大大增加了电机的加工难度，降低了电机的机械可靠性。同时，定子槽满率应用不高在电机的实际加工过程中也是重要的难点。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种双层定子模块式调磁电机，解决永磁同步电机气隙磁场调速范围有限、槽满率应用不高的问题，并且解决复杂定子结构加工过程中下线难的问题。
技术方案：一种双层定子模块式调磁电机，包括双层定子单元、永磁体单元、不导磁固定块、转子和转轴；所述双层定子单元由上模块和下模块构成，所述上模块包括定子轭，所述上模块和下模块共同形成定子齿；所述双层定子单元沿圆周设置，相邻双层定子单元的定子齿之间形成定子槽；所述定子槽被槽楔分隔成径向截面为扇形的上层槽和径向截面为圆弧酒杯形的下层槽；所述上层槽中缠绕电枢绕组，所述电枢绕组采用三相集中绕组，所述下层槽中缠绕励磁绕组，所述励磁绕组采用单相集中绕组；所述永磁体单元沿圆周布设在定子内表面，相邻的永磁体单元之间设有不导磁固定块，所述不导磁固定块贴在定子内表面；所述永磁体单元采用铝镍钴永磁材料并沿切向交替充磁；所述励磁绕组通入直流脉冲电流来改变铝镍钴永磁体的磁化状态，从而通过对所述永磁体单元充去磁实现电机气隙磁通的可调。
进一的步，所述双层定子单元共有18组，所述永磁体单元和不导磁固定块的径向面均为扇形结构，并且二者数量均为18块。
有益效果：本发明所提出的双层定子模块式调磁电机，定子槽被槽楔分隔成扇形结构的上层槽和圆弧酒杯形的下层槽，该槽型不仅便于绕组缠绕，而且可减小外定子齿磁密饱和避免电机运行中此处过热问题。
永磁体采用低矫顽力的铝镍钴永磁材料，沿切向交替充磁，和不导磁块横截面均为扇形结构，并且二者相间沿圆周方向布设在定子内表面；励磁绕组通过施加不同幅值的脉冲电流，使低矫顽力永磁工作于不同的磁化水平，从而调节气隙磁场，实现较宽的磁通调节范围。
双层定子单元由上模块和下模块构成，定子上模块布设电枢绕组，定子下模块布设励磁绕组，利用槽楔固定以及分隔上下层绕组；这种模块式结构和组装方式，能够解决槽型复杂时下线困难，以及槽满率应用不高的问题。
永磁体内壁与转子外壁间设有气隙，气隙的厚度与电机的功率等级、所选取的永磁材料、定子、转子和装配工艺有关。
附图说明
图1为一种双层定子模块式调磁电机的径向截面结构示意图；
图中有：双层定子单元1、永磁体单元2、不导磁固定块3、转子4、转轴5、定子槽6、上层槽7、下层槽8、上模块9、下模块10；
图2为图1中1/4模型结构示意图；
图中有：电枢绕组11、槽楔12、定子齿13、定子轭14、励磁绕组15；
图3为本发明的轴向截面结构示意图；
图中有：机壳16、连接架17、轴承18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1至图3所示，一种双层定子模块式调磁电机，包括双层定子单元1、永磁体单元2、不导磁固定块3、转子4和转轴5。双层定子单元1由上模块9和下模块10构成，上模块9包括定子轭14，上模块9和下模块10共同形成定子齿13。双层定子单元1沿圆周设置，相邻双层定子单元1的定子齿13之间形成定子槽6。定子槽6被槽楔12分隔成径向截面为扇形的上层槽7和径向截面为圆弧酒杯形的下层槽8，该槽型不仅便于绕组缠绕，而且可减小外定子齿磁密、避免电机运行中此处过热问题。上层槽7中缠绕电枢绕组11，电枢绕组11采用三相集中绕组；下层槽8中缠绕励磁绕组15，励磁绕组15采用单相集中绕组。永磁体单元2和不导磁固定块3的径向面均为扇形结构，永磁体单元2沿圆周布设在定子内表面，相邻的永磁体单元2之间设有不导磁固定块3，不导磁固定块3贴在定子内表面，这种结构能够使永磁体单元2更加牢固的固定于定子内表面。
永磁体单元2采用低矫顽力的铝镍钴永磁材料，铝镍钴永磁体沿切向交替充磁，和不导磁块横截面均为扇形结构。励磁绕组15通入直流脉冲电流来改变铝镍钴永磁体的磁化状态，从而通过对永磁体单元2充去磁实现电机气隙磁通的可调。定子上模块9布设电枢绕组11，定子下模块10布设励磁绕组15，利用槽楔固定以及分隔上下层绕组，这种模块式结构和组装方式，能够解决槽型复杂时下线困难，以及槽满率应用不高的问题。
如图1和图3所示，定子固定在机壳16上，转子4和转轴5连接在一起同步旋转，并且通过连接架17、轴承18转动连接。永磁体单元的内壁与转子外壁间设有气隙，气隙的厚度与电机的功率等级、所选取的永磁材料、定子、转子和装配工艺有关。本实施中，双层定子单元1共有18组，永磁体单元2和不导磁固定块3的数量均为18块。
需要说明的是，本发明的定子槽双层绕组结构，还可将基本的层数进行整数倍扩充，得到3层、4层……等结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种双层定子模块式调磁电机，其特征在于，包括双层定子单元(1)、永磁体单元(2)、不导磁固定块(3)、转子(4)和转轴(5)；所述双层定子单元(1)由上模块(9)和下模块(10)构成，所述上模块(9)包括定子轭(14)，所述上模块(9)和下模块(10)共同形成定子齿(13)；所述双层定子单元(1)沿圆周设置，相邻双层定子单元(1)的定子齿(13)之间形成定子槽(6)；所述定子槽(6)被槽楔(12)分隔成径向截面为扇形的上层槽(7)和径向截面为圆弧酒杯形的下层槽(8)；所述上层槽(7)中缠绕电枢绕组(11)，所述电枢绕组(11)采用三相集中绕组，所述下层槽(8)中缠绕励磁绕组(15)，所述励磁绕组(15)采用单相集中绕组；所述永磁体单元(2)沿圆周布设在定子内表面，相邻的永磁体单元(2)之间设有不导磁固定块(3)，所述不导磁固定块(3)贴在定子内表面；所述永磁体单元(2)采用铝镍钴永磁材料并沿切向交替充磁；所述励磁绕组(15)通入直流脉冲电流来改变铝镍钴永磁体的磁化状态，从而通过对所述永磁体单元(2)充去磁实现电机气隙磁通的可调。
2.根据权利要求1所述的双层定子模块式调磁电机，其特征在于，所述双层定子单元(1)共有18组，所述永磁体单元(2)和不导磁固定块(3)的径向面均为扇形结构，并且二者数量均为18块。
CN202010497587.7A 2020-06-04 2020-06-04 一种双层定子模块式调磁电机 Active CN111555483B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010497587.7A CN111555483B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 一种双层定子模块式调磁电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010497587.7A CN111555483B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 一种双层定子模块式调磁电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111555483A true CN111555483A (zh) 2020-08-18
CN111555483B CN111555483B (zh) 2021-09-03

Family

ID=72003130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010497587.7A Active CN111555483B (zh) 2020-06-04 2020-06-04 一种双层定子模块式调磁电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111555483B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021101162A1 (de) 2021-01-20 2022-07-21 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Stator für einen/eine permanenterregten Elektromotor/Drehfeldmaschine

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1387128A1 (ru) * 1986-07-30 1988-04-07 Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря Шаговый электродвигатель
EP0266003A2 (en) * 1986-10-27 1988-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Improvements in and relating to self-compensating brushless alternators
CN101242126A (zh) * 2008-03-13 2008-08-13 南京航空航天大学 切向/径向并联混合励磁同步电机
KR20110101517A (ko) * 2010-03-08 2011-09-16 엘지이노텍 주식회사 트랙션 모터 모듈
CN104539125A (zh) * 2015-01-19 2015-04-22 上海电机学院 一种混合励磁磁通切换电机
CN104883016A (zh) * 2015-05-08 2015-09-02 江苏大学 一种双定子磁场调制型永磁电机
CN104883015A (zh) * 2015-05-06 2015-09-02 东南大学 双定子超导励磁场调制电机
CN105141092A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 东南大学 一种磁齿轮型双定子混合永磁记忆电机
CN105186749A (zh) * 2015-10-22 2015-12-23 山东大学 一种环形轭部双绕组混合励磁永磁电动机
CN105790456A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 南京航空航天大学 一种三相混合励磁磁通切换电机结构
FR3033957A1 (fr) * 2015-03-16 2016-09-23 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante, notamment a commutation de flux
CN106100272A (zh) * 2016-06-20 2016-11-09 江苏大学 一种少稀土齿轭互补的双凸极磁通可控电机
CN206135564U (zh) * 2016-04-29 2017-04-26 南京航空航天大学 一种三相混合励磁磁通切换电机结构
CN108336837A (zh) * 2018-02-26 2018-07-27 江苏大学 一种混合励磁直驱电机
KR20180093412A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 엘지전자 주식회사 횡자속형 왕복동 모터 및 이를 구비한 왕복동식 압축기
CN108448849A (zh) * 2018-02-27 2018-08-24 江苏大学 一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法
CN208112490U (zh) * 2018-04-08 2018-11-16 张喆 一种锐角磁力与自发电组合阻尼器
CN109599974A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 浙江大学 一种跨距为2的三相单层绕组电机
CN110707841A (zh) * 2019-09-10 2020-01-17 东南大学 一种聚磁式双凸极混合永磁记忆电机
CN110722991A (zh) * 2019-09-29 2020-01-24 江苏大学 一种带温差发电装置的自励式缓速器
CN110739792A (zh) * 2019-11-06 2020-01-31 南通大学 一种双层绕组Halbach容错电机
US20200091783A1 (en) * 2017-06-27 2020-03-19 Hamilton Sundstrand Corporation Self-exciting synchronous reluctance generators
CN111181341A (zh) * 2020-02-18 2020-05-19 福州大学 一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机
CN111509941A (zh) * 2020-03-24 2020-08-07 江苏大学 一种磁场调制混合励磁电机及其多工作波设计方法

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1387128A1 (ru) * 1986-07-30 1988-04-07 Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря Шаговый электродвигатель
EP0266003A2 (en) * 1986-10-27 1988-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Improvements in and relating to self-compensating brushless alternators
CN101242126A (zh) * 2008-03-13 2008-08-13 南京航空航天大学 切向/径向并联混合励磁同步电机
KR20110101517A (ko) * 2010-03-08 2011-09-16 엘지이노텍 주식회사 트랙션 모터 모듈
CN104539125A (zh) * 2015-01-19 2015-04-22 上海电机学院 一种混合励磁磁通切换电机
FR3033957A1 (fr) * 2015-03-16 2016-09-23 Valeo Equip Electr Moteur Machine electrique tournante, notamment a commutation de flux
CN104883015A (zh) * 2015-05-06 2015-09-02 东南大学 双定子超导励磁场调制电机
CN104883016A (zh) * 2015-05-08 2015-09-02 江苏大学 一种双定子磁场调制型永磁电机
CN105141092A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 东南大学 一种磁齿轮型双定子混合永磁记忆电机
CN105186749A (zh) * 2015-10-22 2015-12-23 山东大学 一种环形轭部双绕组混合励磁永磁电动机
CN206135564U (zh) * 2016-04-29 2017-04-26 南京航空航天大学 一种三相混合励磁磁通切换电机结构
CN105790456A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 南京航空航天大学 一种三相混合励磁磁通切换电机结构
CN106100272A (zh) * 2016-06-20 2016-11-09 江苏大学 一种少稀土齿轭互补的双凸极磁通可控电机
KR20180093412A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 엘지전자 주식회사 횡자속형 왕복동 모터 및 이를 구비한 왕복동식 압축기
US20200091783A1 (en) * 2017-06-27 2020-03-19 Hamilton Sundstrand Corporation Self-exciting synchronous reluctance generators
CN108336837A (zh) * 2018-02-26 2018-07-27 江苏大学 一种混合励磁直驱电机
CN108448849A (zh) * 2018-02-27 2018-08-24 江苏大学 一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法
CN208112490U (zh) * 2018-04-08 2018-11-16 张喆 一种锐角磁力与自发电组合阻尼器
CN109599974A (zh) * 2018-12-24 2019-04-09 浙江大学 一种跨距为2的三相单层绕组电机
CN110707841A (zh) * 2019-09-10 2020-01-17 东南大学 一种聚磁式双凸极混合永磁记忆电机
CN110722991A (zh) * 2019-09-29 2020-01-24 江苏大学 一种带温差发电装置的自励式缓速器
CN110739792A (zh) * 2019-11-06 2020-01-31 南通大学 一种双层绕组Halbach容错电机
CN111181341A (zh) * 2020-02-18 2020-05-19 福州大学 一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机
CN111509941A (zh) * 2020-03-24 2020-08-07 江苏大学 一种磁场调制混合励磁电机及其多工作波设计方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021101162A1 (de) 2021-01-20 2022-07-21 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Stator für einen/eine permanenterregten Elektromotor/Drehfeldmaschine
US12081078B2 (en) 2021-01-20 2024-09-03 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Stator for a permanent-excited electric motor/induction machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN111555483B (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109217597B (zh) 复合励磁非晶合金轴向磁通电机
US11456631B2 (en) Disc-type three-degree-of-freedom magnetic suspension switched reluctance motor
CN109274234B (zh) 一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机
CN103490573B (zh) 一种轴向磁场磁通切换型表贴式永磁记忆电机
CN108631531B (zh) 一种电动汽车用混合励磁开关磁阻轮毂电机
CN111884460B (zh) 一种轴向磁通混合励磁记忆电机
CN211151779U (zh) 定子永磁型绕组混合励磁两自由度电机
CN108233651A (zh) H形铁芯混合励磁轴向磁通切换轮毂电机
CN106787562A (zh) 交替极混合励磁直驱游标电机
CN105515229A (zh) 一种盘式电机
CN107276350B (zh) 一种双定子混合励磁电机
CN106374705B (zh) 轴向磁通永磁电机
CN107181382A (zh) 一种转子错角定子隔磁式轴向永磁辅助双凸极电机
CN104410180A (zh) 一种e形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机
CN115001229A (zh) 一种整距绕组轴向磁通开关磁阻电机及其多目标优化方法
CN104836398A (zh) 转子聚磁式双定子横向磁场永磁同步电机
CN107579637A (zh) 一种轴径向磁通永磁电机
CN106787302A (zh) 一种无轴承永磁薄片电机
CN110649732B (zh) 混合励磁转子及混合励磁表贴式永磁电机
CN111555483B (zh) 一种双层定子模块式调磁电机
CN207150380U (zh) 一种转子错角定子隔磁式轴向永磁辅助双凸极电机
CN103066722A (zh) 一种带软磁材料的高速开关磁阻电机转子
CN110417223B (zh) 一种永磁电机调磁机构及其调磁方法
CN108631530B (zh) 一种模块化混合励磁开关磁阻电机
CN108809021B (zh) 一种双薄片式五自由度无轴承开关磁阻电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant