CN114079328A - 一种混合励磁轴向磁通电机 - Google Patents

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李伟业
彭俊
符敏利
王禹
韦强
杨慧强
侯聚微
郝玉涛
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Abstract

本发明公开了一种混合励磁轴向磁通电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括多块定子铁芯，多块定子铁芯组合形成圆环；相邻定子铁芯之间设有永磁体；各所述定子铁芯的一端或两端设有电枢绕组槽，各所述定子铁芯于电枢绕组槽的两侧形成定子极，各所述定子铁芯的电枢绕组槽内设有电枢绕组；相邻定子铁芯于永磁体的位置处设有直流励磁绕组槽，各所述定子铁芯两侧的直流励磁绕组槽内设有直流励磁绕组。本发明具有结构简单、气隙磁场强弱调节能力强、电机弱磁能力强、恒功率运行范围宽等优点。

Description

一种混合励磁轴向磁通电机
技术领域
本发明主要涉及电机技术领域，特指一种混合励磁轴向磁通电机。
背景技术
近几年来，轴向磁通永磁电机在国内外获得了广泛研究，并展现出高转矩密度、高效率等优点，在电动汽车等直驱领域具有良好的应用前景。但是，轴向磁通永磁电机仅采用永磁体建立气隙磁场，而永磁体磁场不可调节，因此轴向磁通电机具有气隙磁场难以调节的缺点，造成其弱磁能力较差，恒功率运行范围较窄等问题；另外，轴向磁通电机具有较大的轴向气隙，造成其d轴电感较小，进一步降低了其弱磁能力和恒功率运行范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种气隙磁场强弱调节能力强、电机弱磁能力强、恒功率运行范围宽的混合励磁轴向磁通电机。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种混合励磁轴向磁通电机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件包括多块定子铁芯，多块定子铁芯组合形成圆环；相邻定子铁芯之间设有永磁体；各所述定子铁芯的一端或两端设有电枢绕组槽，各所述定子铁芯于电枢绕组槽的两侧形成定子极，各所述定子铁芯的电枢绕组槽内设有电枢绕组；相邻定子铁芯于永磁体的位置处设有直流励磁绕组槽，各所述定子铁芯两侧的直流励磁绕组槽内设有直流励磁绕组。
作为上述技术方案的进一步改进：
每块定子铁芯两个定子极的间距为α；相邻两块定子铁芯的相邻两个定子极之间的间距为β，α与β相等或不相等；当α与β相等时，定子极沿定子组件圆周方向均匀分布；当α与β不相等时，定子极沿定子组件圆周方向不均匀分布。
所述直流励磁绕组的跨距为2，缠绕在单块定子铁芯的两个定子极上。
所述电枢绕组的跨距为2，缠绕在相邻两块定子铁芯的相邻两个定子极上。
所述定子铁芯的一端设有电枢绕组槽，所述定子铁芯呈∏形，以形成单定子-单转子结构。
所述定子铁芯的两端设有电枢绕组槽，所述定子铁芯呈H形，以形成单定子-双转子结构。
各所述永磁体的充磁方向沿定子组件的圆周方向，且相邻两块永磁体的充磁方向相反。
所述电枢绕组在定子组件的径向平面上呈环形排列。
所述直流励磁绕组在定子组件的径向平面上呈环形排列。
所述转子组件包括转子铁芯，所述转子铁芯包括转子磁轭和位于所述转子磁轭上的转子极，所述转子磁轭与定子组件同轴安装。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过在定子铁芯上设置直流励磁绕组，与永磁体共同励磁以建立气隙磁场，通过调节直流励磁绕组中电流的方向和大小，可方便地调节气隙磁场强弱，从而调节电枢绕组中磁链的大小，进而提高电机弱磁能力，并拓宽其恒功率运行范围；而且上述整体结构简单紧凑、装配简便。
附图说明
图1为本发明在实施例一中的立体结构图。
图2为本发明在实施例一中的爆炸结构图。
图3为本发明在实施例一中的A相电枢绕组磁链曲线图。
图4为本发明在实施例二中的立体结构图。
图中标号表示：1、定子铁芯；2、永磁体；3、电枢绕组；4、直流励磁绕组；5、转子铁芯；6、电枢绕组槽；7、直流励磁绕组槽；8、定子极。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：
如图1和图2所示，本实施例的混合励磁轴向磁通电机，包括定子组件和转子组件，定子组件包括多块定子铁芯1，多块定子铁芯1组合形成圆环；转子组件包括转子铁芯5，其中转子铁芯5与定子铁芯1同轴安装；相邻定子铁芯1之间设有永磁体2，各永磁体2的充磁方向沿定子组件的圆周方向，且相邻两块永磁体2的充磁方向相反；各定子铁芯1的一端(定子铁芯1轴向方向)设有电枢绕组槽6，各定子铁芯1于电枢绕组槽6的两侧形成定子极8，各定子铁芯1的电枢绕组槽6内设有电枢绕组3；相邻定子铁芯1于永磁体2的位置处设有直流励磁绕组槽7，各定子铁芯1两侧的直流励磁绕组槽7内设有直流励磁绕组4，其中电枢绕组3和直流励磁绕组4均位于定子铁芯1与转子铁芯5之间。本发明通过在定子铁芯1上设置直流励磁绕组4，与永磁体2共同励磁以建立气隙磁场，通过调节直流励磁绕组4中电流的方向和大小，可方便地调节气隙磁场强弱，从而调节电枢绕组3中磁链的大小，进而提高电机弱磁能力，并拓宽其恒功率运行范围；而且上述整体结构简单紧凑、装配简便。
本实施例中，每块定子铁芯1的两个定子极8的间距为α；相邻两块定子铁芯1的相邻两个定子极8之间的间距为β，α与β相等或不相等；当α与β相等时，定子极8沿定子组件圆周方向均匀分布；当α与β不相等时，定子极8沿定子组件圆周方向不均匀分布。
本实施例中，直流励磁绕组4的跨距为2，缠绕在单块定子铁芯1的两个定子极8上；电枢绕组3的跨距为2，缠绕在相邻两块定子铁芯1的相邻两个定子极8上。具体地，电枢绕组3在定子组件的径向平面上呈环形排列；直流励磁绕组4在定子组件的径向平面上呈环形排列。当然，在其它实施例中，直流励磁绕组4和电枢绕组3的跨距也可以为4或更多。
上述定子铁芯1在一端设有电枢绕组槽6(定子铁芯1呈∏形)，从而形成单定子-单转子结构。其中转子铁芯5包括转子磁轭和位于转子磁轭上的转子极，转子磁轭与定子组件同轴安装。
在直流励磁绕组4中通入不同励磁电流时，相应的A相电枢绕组3磁链大小同比变化，如图3所示，从而可以证实上述混合励磁轴向磁通电机具有较强的磁场调节能力。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别仅在于：如图4所示，定子铁芯1的两端均设有电枢绕组槽6(定子铁芯1呈H形)，两端均设有直流励磁绕组4、电枢绕组3和转子铁芯5，其中定子铁芯1两端的结构相同，从而形成单定子-双转子结构。其它未述内容与实施例一相同，在此不再赘述。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合励磁轴向磁通电机，包括定子组件和转子组件，其特征在于，所述定子组件包括多块定子铁芯(1)，多块定子铁芯(1)组合形成圆环；相邻定子铁芯(1)之间设有永磁体(2)；各所述定子铁芯(1)的一端或两端设有电枢绕组槽(6)，各所述定子铁芯(1)于电枢绕组槽(6)的两侧形成定子极(8)，各所述定子铁芯(1)的电枢绕组槽(6)内设有电枢绕组(3)；相邻定子铁芯(1)于永磁体(2)的位置处设有直流励磁绕组槽(7)，各所述定子铁芯(1)两侧的直流励磁绕组槽(7)内设有直流励磁绕组(4)。
2.根据权利要求1所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，每块定子铁芯(1)两个定子极(8)的间距为α；相邻两块定子铁芯(1)的相邻两个定子极(8)之间的间距为β，α与β相等或不相等；当α与β相等时，定子极(8)沿定子组件圆周方向均匀分布；当α与β不相等时，定子极(8)沿定子组件圆周方向不均匀分布。
3.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述直流励磁绕组(4)的跨距为2，缠绕在单块定子铁芯(1)的两个定子极(8)上。
4.根据权利要求3所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述电枢绕组(3)的跨距为2，缠绕在相邻两块定子铁芯(1)的相邻两个定子极(8)上。
5.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述定子铁芯(1)的一端设有电枢绕组槽(6)，所述定子铁芯(1)呈∏形，以形成单定子-单转子结构。
6.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述定子铁芯(1)的两端设有电枢绕组槽(6)，所述定子铁芯(1)呈H形，以形成单定子-双转子结构。
7.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，各所述永磁体(2)的充磁方向沿定子组件的圆周方向，且相邻两块永磁体(2)的充磁方向相反。
8.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述电枢绕组(3)在定子组件的径向平面上呈环形排列。
9.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述直流励磁绕组(4)在定子组件的径向平面上呈环形排列。
10.根据权利要求1或2所述的混合励磁轴向磁通电机，其特征在于，所述转子组件包括转子铁芯(5)，所述转子铁芯(5)包括转子磁轭和位于所述转子磁轭上的转子极，所述转子磁轭与定子组件同轴安装。
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