CN112953060A - 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 - Google Patents
一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112953060A CN112953060A CN202110259816.6A CN202110259816A CN112953060A CN 112953060 A CN112953060 A CN 112953060A CN 202110259816 A CN202110259816 A CN 202110259816A CN 112953060 A CN112953060 A CN 112953060A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axial
- radial
- permanent magnet
- winding
- motor
- 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.)
- Pending
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 82
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
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
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2786—Outer rotors
-
- 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
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
-
- 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
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
-
- 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
- H02K2201/12—Transversal flux machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
本发明公开了一种径向‑轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，包括永磁体组，永磁体组包括：两组充磁方向相反的轴向永磁体，分别贴装在两端盖的内表面，以形成平行于电机轴轴向的轴向磁通；若干充磁方向相反的径向永磁体，贴装在外壳的内周壁并均匀环绕定子铁芯的中心轴线均布，且任意相邻两个径向永磁体的极性相反；其中，每组轴向永磁体中任意相邻两个轴向永磁体的极性相反，径向永磁体与每组轴向永磁体在数量上相等，每个轴向永磁体与其对应的径向永磁体同极相对。能够减小电机绕组的端部尺寸，降低损耗、提高效率、减少铜材的用量，进一步提升电机的转矩/功率密度，有利于性能优良的软磁复合材料在外转子电机中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体来说，是一种外转子永磁同步电机。
背景技术
按气隙磁场的方向电机的结构分为径向磁通、轴向磁通和横向磁场的电机。径向磁通的电机具有制造设备和工艺成熟的优点，可以进行大批量生产，已有较大范围的应用；轴向磁通的电机具有高功率/转矩密度、高效率、低转矩波动、运行平稳等一系列优势，在直驱发电系统、飞轮蓄能、高精度伺服系统、全电推进装置系统等得到了快速的推广应用；横向磁场的电机结构工艺复杂、应用较少，但也有一些特殊的应用如爪极电机。
根据转子的位置电机的结构分为内转子电机和外转子电机，内转子电机应用量大、系列全，外转子电机应用量小，适合应用于风机、轮毂等场所。
但是现有技术中存在如下问题：电机绕组的端部位于气隙磁场外，不能产生电动势，不参与机电能量转换，只起电气连接的作用，但它的存在导致电机铜耗增大、效率下降以及用材增多、电机体积增大等负面问题，因此电机设计中通过绕组的优化设计减小绕组的端部，但就目前的设计和工艺来讲效果有限。虽然现有技术文献中提出的径向-轴向复合磁通电机综合了径向磁通电机和轴向磁通电机的优势，一定程度上提高了电机的转矩/功率密度，但没有从电机结构上减小绕组的端部，甚至使绕组端部增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，能够减小电机绕组的端部尺寸，降低损耗、提高效率、减少铜材的用量，进一步提升电机的转矩/功率密度，有利于性能优良的软磁复合材料在外转子电机中的应用。
本发明的目的是这样实现的：一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，包括外壳、永磁体组、定子铁芯、电机绕组、电机轴以及两端盖，其中，所述外壳、端盖、永磁体组为转子部分，所述外壳和端盖组成磁轭，所述定子铁芯、电机绕组、电机轴为定子部分，所述永磁体组包括：
两组充磁方向相反的轴向永磁体，分别贴装在两端盖的内表面，以形成平行于电机轴轴向的轴向磁通；
若干充磁方向相反的径向永磁体，贴装在外壳的内周壁并均匀环绕定子铁芯的中心轴线均布，且任意相邻两个径向永磁体的极性相反；
其中，每组轴向永磁体的数量为若干个，且环绕电机轴的轴线均布，在每组轴向永磁体中任意相邻两个轴向永磁体的极性相反，所述径向永磁体与每组轴向永磁体在数量上相等，且在位置上一一正对，每个轴向永磁体与其对应的径向永磁体同极相对。
本发明的有益效果在于：
由于充分利用电机内的空间设置了独立于径向永磁体的轴向永磁体，可以产生轴向磁通，使得电机绕组能够产生更大的感应电动势和电磁转矩，提升了电机的转矩/功率密度；同时，电机绕组端部(径向段绕组)位于绕线凹槽径向段的内侧，可以设置得较短，能够减小电机绕组的端部尺寸，降低损耗、提高效率、减少铜材的用量。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图。
图2是图1中的A-A剖视图。
图3是定子铁芯的立体结构示意图。
图中，1电机轴，1a绕组引线孔，2绕组引线，3轴向段绕组，4径向段绕组，5定子铁芯，5a绕线凹槽，6外壳，7径向永磁体，8轴向永磁体，9端盖。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1-3所示，一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，包括外壳6、永磁体组、定子铁芯5、电机绕组、电机轴1以及两端盖9，其中，外壳6、端盖9、永磁体组为转子部分，外壳6和端盖9均由铸钢制成，并组成磁轭，采用轴向均布的螺钉连接，定子铁芯5、电机绕组、电机轴1为定子部分，定子铁芯5采用软磁复合材料制成，永磁体组包括：
两组充磁方向相反的轴向永磁体8，分别贴装在两端盖9的内表面，以形成平行于电机轴1轴向的轴向磁通；
若干充磁方向相反的径向永磁体7，贴装在外壳6的内周壁并均匀环绕定子铁芯5的中心轴线均布，且任意相邻两个径向永磁体7的极性相反。
其中，每组轴向永磁体8的数量为若干个，且环绕电机轴1的轴线均布，在每组轴向永磁体8中任意相邻两个轴向永磁体8的极性相反，径向永磁体7与每组轴向永磁体8在数量上相等，且在位置上一一正对，每个轴向永磁体8与其对应的径向永磁体7同极相对。
每个轴向永磁体8均为片状结构，其NS极沿其厚度方向排布；径向永磁体7为圆弧板结构并与外壳6的内周壁相匹配，轴向永磁体8的外侧边为圆弧边并与径向永磁体7的内弧面共轴；轴向永磁体8的外侧边与径向永磁体7的内弧面之间留有间隙。
上述定子铁芯5整体设为圆套结构并同轴套装在电机轴1上，并设有若干环绕电机轴1的轴线均布的绕线凹槽5a，每个绕线凹槽5a均具有处于定子铁芯5外周侧的外周侧部分和分处定子铁芯5两轴端的两个轴端部分，且绕线凹槽5a的外周侧部分和轴端部分相互连通，电机绕组绕制于上述绕线凹槽5a中；绕线凹槽5a的外周侧部分和轴端部分相互垂直，电机绕组的有效边分为两个径向段绕组4和一个轴向段绕组3，轴向段绕组3置于绕线凹槽5a的外周侧部分内并在电机运行阶段切割径向永磁体7产生的磁感线，两个径向段绕组4分别置于绕线凹槽5a的两个轴端部分内并在电机运行阶段分别切割两组轴向永磁体8产生的磁感线，两个径向段绕组4和一个轴向段绕组3切割磁场产生的电动势方向相同；径向段绕组4处于绕线凹槽5a的轴端部分的内侧。
由于充分利用电机内的空间设置了独立于径向永磁体7的轴向永磁体8，可以产生轴向磁通，使得两个径向段绕组4能够有效地切割磁感线，产生感应电动势，从而充分地利用电机绕组的轴端部分进行发电；由上述内容可知，电机气隙磁场包括一段径向段和两段轴向段，电机绕组的有效边贯穿电机气隙磁场的径向段和轴向段，其中径向段绕组4处于绕线凹槽5a的轴端部分的内侧，因此径向段绕组4可以设置得铰短，使得材料用量少、电机运行损耗小。
为了便于接通电机之外的电源，如图1所示，电机绕组连接有绕组引线2，在电机轴1上穿设有绕组引线孔1a，绕组引线2穿过绕组引线孔1a并与处于外壳6之内的电机绕组端部相接；绕组引线孔1a包括相互连通的轴向段与径向段，绕组引线孔1a的轴向段与电机轴1同轴，绕组引线孔1a的径向段与轴向段相互垂直，并沿电机轴1的径向延伸到电机轴1的外周侧。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，包括外壳(6)、永磁体组、定子铁芯(5)、电机绕组、电机轴(1)以及两端盖(9)，其中，所述外壳(6)、端盖(9)、永磁体组为转子部分，所述外壳(6)和端盖(9)组成磁轭，所述定子铁芯(5)、电机绕组、电机轴(1)为定子部分，其特征在于，所述永磁体组包括：
两组充磁方向相反的轴向永磁体(8)，分别贴装在两端盖(9)的内表面，以形成平行于电机轴(1)轴向的轴向磁通；
若干充磁方向相反的径向永磁体(7)，贴装在外壳(6)的内周壁并均匀环绕定子铁芯(5)的中心轴线均布，且任意相邻两个径向永磁体(7)的极性相反；
其中，每组轴向永磁体(8)的数量为若干个，且环绕电机轴(1)的轴线均布，在每组轴向永磁体(8)中任意相邻两个轴向永磁体(8)的极性相反，所述径向永磁体(7)与每组轴向永磁体(8)在数量上相等，且在位置上一一正对，每个轴向永磁体(8)与其对应的径向永磁体(7)同极相对。
2.根据权利要求1所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：每个轴向永磁体(8)均为片状结构，其NS极沿其厚度方向排布。
3.根据权利要求2所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述径向永磁体(7)为圆弧板结构并与外壳(6)的内周壁相匹配，所述轴向永磁体(8)的外侧边为圆弧边并与径向永磁体(7)的内弧面共轴。
4.根据权利要求3所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述轴向永磁体(8)的外侧边与径向永磁体(7)的内弧面之间留有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述定子铁芯(5)整体设为圆套结构并同轴套装在电机轴(1)上，并设有若干环绕电机轴(1)的轴线均布的绕线凹槽(5a)，每个绕线凹槽(5a)均具有处于定子铁芯(5)外周侧的外周侧部分和分处定子铁芯(5)两轴端的两个轴端部分，且绕线凹槽(5a)的外周侧部分和轴端部分相互连通，所述电机绕组绕制于上述绕线凹槽(5a)中。
6.根据权利要求5所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述绕线凹槽(5a)的外周侧部分和轴端部分相互垂直，所述电机绕组的有效边分为两个径向段绕组(4)和一个轴向段绕组(3)，所述轴向段绕组(3)置于绕线凹槽(5a)的外周侧部分内并在电机运行阶段切割径向永磁体(7)产生的磁感线，两个径向段绕组(4)分别置于绕线凹槽(5a)的两个轴端部分内并在电机运行阶段分别切割两组轴向永磁体(8)产生的磁感线，两个径向段绕组(4)和一个轴向段绕组(3)切割磁场产生的电动势方向相同。
7.根据权利要求6所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述径向段绕组(4)处于绕线凹槽(5a)的轴端部分的内侧。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机，其特征在于：所述电机绕组连接有绕组引线(2)，在电机轴(1)上穿设有绕组引线孔(1a)，所述绕组引线(2)穿过绕组引线孔(1a)并与处于外壳(6)之内的电机绕组端部相接；所述绕组引线孔(1a)包括相互连通的轴向段与径向段，所述绕组引线孔(1a)的轴向段与电机轴(1)同轴，所述绕组引线孔(1a)的径向段与轴向段相互垂直，并沿电机轴(1)的径向延伸到电机轴(1)的外周侧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110259816.6A CN112953060A (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110259816.6A CN112953060A (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112953060A true CN112953060A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=76229321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110259816.6A Pending CN112953060A (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112953060A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113691042A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 外壳旋转的内转子电机 |
| CN114687944A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-07-01 | 南京信息工程大学 | 壁挂式外转子轴径向复合风力发电机 |
| CN116260304A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-06-13 | 淮阴工学院 | 一种高功率密度的轴径向混合同步电机 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103296805A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-11 | 大连伯顿冠力电机有限公司 | 一种内装式外转子永磁电机直驱矿井提升机 |
| WO2014188737A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Narita Kenji | 永久磁石型同期電動機 |
| CN105656267A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-08 | 合肥学院 | 双极性横向磁通永磁同步电机 |
| JP6193456B1 (ja) * | 2016-08-25 | 2017-09-06 | 株式会社ソシオリカ | 同期電動機 |
| CN110120716A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-13 | 华中科技大学 | 一种组合阵列式外转子轴径向混合磁通永磁电机 |
| CN110336407A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-10-15 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 一种三转子混合磁通永磁同步轮毂电机驱动总成 |
| CN211720451U (zh) * | 2020-05-11 | 2020-10-20 | 无锡凌博电子技术有限公司 | 一种切向充磁的拼装式外转子永磁同步电机 |
-
2021
- 2021-03-10 CN CN202110259816.6A patent/CN112953060A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014188737A1 (ja) * | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Narita Kenji | 永久磁石型同期電動機 |
| CN103296805A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-11 | 大连伯顿冠力电机有限公司 | 一种内装式外转子永磁电机直驱矿井提升机 |
| CN105656267A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-08 | 合肥学院 | 双极性横向磁通永磁同步电机 |
| JP6193456B1 (ja) * | 2016-08-25 | 2017-09-06 | 株式会社ソシオリカ | 同期電動機 |
| CN110120716A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-13 | 华中科技大学 | 一种组合阵列式外转子轴径向混合磁通永磁电机 |
| CN110336407A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-10-15 | 贵州航天林泉电机有限公司 | 一种三转子混合磁通永磁同步轮毂电机驱动总成 |
| CN211720451U (zh) * | 2020-05-11 | 2020-10-20 | 无锡凌博电子技术有限公司 | 一种切向充磁的拼装式外转子永磁同步电机 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113691042A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 外壳旋转的内转子电机 |
| CN114687944A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-07-01 | 南京信息工程大学 | 壁挂式外转子轴径向复合风力发电机 |
| CN116260304A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-06-13 | 淮阴工学院 | 一种高功率密度的轴径向混合同步电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109274240B (zh) | 复合型非晶合金轴向磁通电机 | |
| CN211151791U (zh) | 定子永磁型环形绕组两自由度电机 | |
| CN112398249A (zh) | 一种具备径轴向聚磁特性的永磁电机转子 | |
| 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 | |
| CN112953060A (zh) | 一种径向-轴向复合磁通的外转子永磁同步电机 | |
| CN201910684U (zh) | 用于中小型发电机的永磁转子 | |
| CN111211659A (zh) | 一种定子模块化环形绕组双转子永磁电机 | |
| CN103178666A (zh) | 一种双盘式轴向磁场永磁电机与开关磁阻电机组合的电机 | |
| CN111953109B (zh) | 双层整距绕组轴向磁场永磁同步电机 | |
| CN201378761Y (zh) | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 | |
| CN101572467B (zh) | 高效率高速永磁同步电机 | |
| CN210724516U (zh) | 一种双定子单转子盘式永磁电动机 | |
| CN101488682A (zh) | 恒压输出混合励磁型磁通切换风力发电机 | |
| CN113178961A (zh) | 一种轴向模块化磁通反向电机 | |
| CN114421654B (zh) | 一种横向磁通c型内嵌式定子永磁无刷风力发电机 | |
| Wei et al. | Presentation of a double-stator axial-flux permanent-magnet disk motor with soft magnetic composite cores and its cogging torque reduction | |
| CN114915060B (zh) | 一种同性极式感应子电机转子结构 | |
| CN118282152A (zh) | 一种两自由度永磁电机 | |
| CN111064341B (zh) | 一种六单元永磁直线电机 | |
| CN111934508B (zh) | 径向磁场无铁心永磁同步电机 | |
| CN108880161A (zh) | 一种无铁心轴向磁通永磁同步复合电机 | |
| CN202231590U (zh) | 一种采用模块化非晶合金定子的轴向永磁电机 | |
| CN207994747U (zh) | 一种横向磁通永磁电机 | |
| CN101247071A (zh) | 新式直流电机 | |
| CN207353937U (zh) | 一种新型高效永磁电机转子铁芯 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210611 |