CN115118111A - 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机 - Google Patents

一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机 Download PDF

Info

Publication number
CN115118111A
CN115118111A CN202210833878.8A CN202210833878A CN115118111A CN 115118111 A CN115118111 A CN 115118111A CN 202210833878 A CN202210833878 A CN 202210833878A CN 115118111 A CN115118111 A CN 115118111A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
permanent magnet
double
core
winding
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
Application number
CN202210833878.8A
Other languages
English (en)
Inventor
程鹤
褚金龙
黄欢欢
彭程
刘国俊
孙君航
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 Xinci Machinery Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
Nantong Xinci Machinery Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
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 Xinci Machinery Co ltd, China University of Mining and Technology CUMT filed Critical Nantong Xinci Machinery Co ltd
Priority to CN202210833878.8A priority Critical patent/CN115118111A/zh
Publication of CN115118111A publication Critical patent/CN115118111A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
    • 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
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • 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
    • 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
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors

Landscapes

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

Abstract

本发明提供了一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，属于永磁同步电机技术领域，包括电枢绕组、励磁绕组、永磁体、两个定子铁芯和一个转子铁芯，其中，定子铁芯为外定子铁芯，定子铁芯为内定子铁芯，转子铁芯位于外定子铁芯和内定子铁芯之间，转子铁芯同轴连接于转轴上，所述定子铁芯、定子铁芯以及转子铁芯采用双凸极结构，转子铁芯上无所述永磁体和所述励磁绕组，所述电枢绕组放置在外定子放置在所述外定子铁芯上。本发明实施例解决了传统永磁电机调速范围窄，电机不能实现宽范围调速的缺点，同时，本发明提出的电机还保留了永磁电机高转矩、高功率密度的优势。

Description

一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机
技术领域
本发明属于永磁同步电机技术领域，具体是一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机。
背景技术
永磁同步电机具有高功率密度、高转矩密度、高效率、低转矩脉动等优点，因而广泛应用在电动汽车领域，但因使用高矫顽力永磁体，存在气隙磁场难以调节，恒功率区窄，调速范围有限等问题。传统永磁电机通过施加反向d轴电流来抵消d轴永磁磁场，以此实现弱磁增速。然而，由于逆变器受额定电流、额定电压的限制，传统永磁电机的速度范围和运行效率仍不能满足电动汽车的需求。同时，d轴弱磁电枢反应磁动势，通常对永磁体构成潜在的不可逆退磁风险。此外，弱磁电流产生的励磁铜损，会引起整个驱动周期效率的降低，这对于电动汽车驱动电机是不可取的。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明实施例要解决的技术问题是提供一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，包括电枢绕组、励磁绕组、永磁体、两个定子铁芯和一个转子铁芯，
其中，定子铁芯为外定子铁芯，定子铁芯为内定子铁芯，转子铁芯位于外定子铁芯和内定子铁芯之间，转子铁芯同轴连接于转轴上，
所述定子铁芯、定子铁芯以及转子铁芯采用双凸极结构，转子铁芯上无所述永磁体和所述励磁绕组，
所述电枢绕组放置在外定子放置在所述外定子铁芯上，电枢绕组采用双层集中式绕组，各定子齿线圈缠绕方向相同，处于对称位置的四个定子齿串联或并联构成一相绕组，三相绕组对称放置，
所述励磁绕组放置于内定子铁芯内侧，励磁线圈缠绕在内定子齿上，相邻定子齿上线圈缠绕方向相反，所有线圈串联连接构成励磁绕组，
所述永磁体放置于内定子轭部，永磁体与内定子槽、永磁体与转轴之间设置磁桥。
作为本发明进一步的改进方案：所述转轴由非导磁材料构成。
作为本发明进一步的改进方案：所述内定子铁芯与外定子铁芯采用齿部对齐结构，内定子铁芯与外定子铁芯采用凸极结构，所述内定子铁芯齿与外定子铁芯齿均设置极靴，所述转子铁芯设置为倒梯形结构。
作为本发明进一步的改进方案：所述转子铁芯由10个调磁块组成，各调磁块相互独立，形成凸极结构。
作为本发明再进一步的改进方案：所述转子铁心采用硅钢片叠压形成。
作为本发明再进一步的改进方案：所述转子铁芯采用倒梯形结构。
作为本发明再进一步的改进方案：所述转子铁芯与内定子铁芯以及外定子铁芯之间存在气隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用定子永磁，易于采取有效的冷却措施，防止永磁体过热导致的永磁体不可逆退磁，转子结构简单，既无永磁体，又无绕组，机械强度高，适合高速运行；
2、单独设置励磁绕组，将电枢绕组与励磁绕组隔离开，减小电机的控制难度，同时也减小了逆变器的功率需求；
3、双定子结构充分利用电机内部有限的空间，可以放置更多的电枢绕组和励磁绕组，提高了电机的功率密度和调速范围，同时实现了电枢绕组和励磁绕组的隔离，避免了励磁绕组与电枢绕组放在一起导致的转矩密度受损、定子磁通饱和，以及损耗增加等不利影响；
4、为简化定转子结构，以及利用磁场调制效应增加转矩输出，定转子均采用凸极结构。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的增磁运行示意图；
图3为本发明的弱磁运行示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
请参阅图1，本实施例提供了一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，包括两个定子铁芯和一个转子铁芯，其中定子铁芯1为外定子铁芯，定子铁芯2为内定子铁芯，转子铁芯3位于外定子铁芯1和内定子铁芯2之间，转子铁芯3同轴连接于转轴7上。
本发明实施例所述的混合励磁双定子双凸极永磁电机采用12s10p的槽极组合，整体结构上由内外均为12个齿的定子，与处于内外定子间的10个转子条组成。其中，定子铁芯1、定子铁芯2以及转子铁芯3采用双凸极结构，使得定子槽空间更大，可以放置更多绕组，提高电机的输出转矩，转子铁芯3上无永磁体6和励磁绕组5，外定子电枢绕组4采用双层集中式绕组，各定子齿线圈缠绕方向相同，处于对称位置的四个定子齿串联或并联构成一相绕组，三相绕组对称放置；励磁绕组5放置于内定子铁芯内侧，励磁线圈缠绕在内定子齿上，相邻定子齿上线圈缠绕方向相反，所有线圈串联连接构成励磁绕组5；内定子轭部嵌入12块切向充磁的永磁体6，永磁体6与内定子槽、永磁体6与转轴7之间设置磁桥，磁桥的设置可以为励磁磁路提供回路，提高励磁绕组的调磁能力，拓宽电机的转速范围，减小励磁绕组5对永磁体6的不可逆退磁影响；所述转轴7由非导磁材料构成，所述永磁体6为钕铁硼永磁体。
所述内定子铁芯与外定子铁芯采用齿部对齐结构，内定子铁芯与外定子铁芯采用凸极结构，为改善电机的磁场分布，减小气隙磁阻，提高永磁体利用率，内定子铁芯齿与外定子铁芯齿均设置极靴，并将转子铁芯3设置为倒梯形结构，所述转子铁芯3无永磁体和绕组，转子铁芯3由10个调磁块组成，各调磁块相互独立，形成凸极结构，转子铁心3采用硅钢片叠压形成，机械强度高，制作简单，适合高速运行，转子铁芯3采用倒梯形结构，转子铁芯3外弧长度略长于转子，转子铁芯3与内定子铁芯以及外定子铁芯之间存在气隙，本发明设置内外气隙长度一致。
电枢绕组4放置在外定子铁芯之间，励磁绕组5放置在内定子铁芯上，在缓解电机定子空间矛盾的同时，减小了永磁体不可逆退磁风险，提高了电机的调磁效率，拥有较高的磁通调节范围，并且励磁绕组在内定子上位置固定不需要装设集电环与电刷；另外，通过电枢绕组4以及励磁绕组5的设置，还可充分利用电机双定子的结构优势，相较于单定子电机，在电机直径不变的条件下，充分利用电机的内部空间，从而有效提高了转矩，增大了励磁槽内面积，从而增加了励磁线圈的匝数从而扩大了调磁范围。
所述永磁体6为钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体放置于内定子轭部，采用V型聚磁结构，采用切向充磁，相邻永磁体极性相反，永磁体与内定子槽、永磁体与转轴之间设置磁桥，以减小励磁绕组对永磁体的不可逆退磁影响；
图2所示为电机增磁运行示意图，图中φe为励磁磁链，φm为永磁磁链，当励磁磁场方向与永磁磁场方向一致时，电机处于增磁状态，此时电机磁链为永磁磁链和励磁磁链之和；图3所示为电机弱磁运行示意图，当励磁磁场方向与永磁磁场方向相反时，电机处于弱磁状态，此时励磁磁链起到削弱永磁磁链的作用，电机磁链为永磁磁链与励磁磁链之差；通过内定子励磁绕组控制励磁电流的大小，可方便的对气隙磁场的强度进行调节，以实现电机的调磁调速控制。
本发明实施例所述的电机的工作原理简述如下：当电机工作在额定运行状态时，励磁绕组电流为零，此时，电机的气隙磁场均由永磁体提供，此时电机输出最大转矩，电机工作在恒转矩区；当电机需要弱磁增速时，励磁绕组通入反向电流，提供弱磁磁场以减小气隙磁场，电机工作在弱磁区。通过对励磁绕组施加不同电流，可改变电机的工作状态，实现电机的多模式运行。
本发明实施例的有益效果为：采用定子永磁，易于采取有效的冷却措施，防止永磁体过热导致的永磁体不可逆退磁，转子结构简单，既无永磁体，又无绕组，机械强度高，适合高速运行；单独设置励磁绕组，将电枢绕组与励磁绕组隔离开，减小电机的控制难度，同时也减小了逆变器的功率需求；双定子结构充分利用电机内部有限的空间，可以放置更多的电枢绕组和励磁绕组，提高了电机的功率密度和调速范围，同时实现了电枢绕组和励磁绕组的隔离，避免了励磁绕组与电枢绕组放在一起导致的转矩密度受损、定子磁通饱和，以及损耗增加等不利影响；为简化定转子结构，以及利用磁场调制效应增加转矩输出，定转子均采用凸极结构。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，包括电枢绕组、励磁绕组、永磁体、两个定子铁芯和一个转子铁芯，
其中，定子铁芯为外定子铁芯，定子铁芯为内定子铁芯，转子铁芯位于外定子铁芯和内定子铁芯之间，转子铁芯同轴连接于转轴上，
所述定子铁芯、定子铁芯以及转子铁芯采用双凸极结构，转子铁芯上无所述永磁体和所述励磁绕组，
所述电枢绕组放置在外定子放置在所述外定子铁芯上，电枢绕组采用双层集中式绕组，各定子齿线圈缠绕方向相同，处于对称位置的四个定子齿串联或并联构成一相绕组，三相绕组对称放置，
所述励磁绕组放置于内定子铁芯内侧，励磁线圈缠绕在内定子齿上，相邻定子齿上线圈缠绕方向相反，所有线圈串联连接构成励磁绕组，
所述永磁体放置于内定子轭部，永磁体与内定子槽、永磁体与转轴之间设置磁桥。
2.根据权利要求1所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述转轴由非导磁材料构成。
3.根据权利要求1所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述内定子铁芯与外定子铁芯采用齿部对齐结构，内定子铁芯与外定子铁芯采用凸极结构，所述内定子铁芯齿与外定子铁芯齿均设置极靴，所述转子铁芯设置为倒梯形结构。
4.根据权利要求1所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述转子铁芯由10个调磁块组成，各调磁块相互独立，形成凸极结构。
5.根据权利要求4所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述转子铁心采用硅钢片叠压形成。
6.根据权利要求5所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述转子铁芯采用倒梯形结构。
7.根据权利要求1所述的一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机，其特征在于，所述转子铁芯与内定子铁芯以及外定子铁芯之间存在气隙。
CN202210833878.8A 2022-07-14 2022-07-14 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机 Pending CN115118111A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210833878.8A CN115118111A (zh) 2022-07-14 2022-07-14 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210833878.8A CN115118111A (zh) 2022-07-14 2022-07-14 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115118111A true CN115118111A (zh) 2022-09-27

Family

ID=83331267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210833878.8A Pending CN115118111A (zh) 2022-07-14 2022-07-14 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115118111A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116885912A (zh) * 2023-07-21 2023-10-13 淮阴工学院 一种定子分区式的混合励磁电机
CN116937922A (zh) * 2023-07-21 2023-10-24 淮阴工学院 一种基于定子分区结构的六相混合励磁电机
CN117318421A (zh) * 2023-09-07 2023-12-29 淮阴工学院 一种基于定子分区结构的不等齿混合励磁电机结构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116885912A (zh) * 2023-07-21 2023-10-13 淮阴工学院 一种定子分区式的混合励磁电机
CN116937922A (zh) * 2023-07-21 2023-10-24 淮阴工学院 一种基于定子分区结构的六相混合励磁电机
CN116885912B (zh) * 2023-07-21 2024-09-13 淮阴工学院 一种定子分区式的混合励磁电机
CN117318421A (zh) * 2023-09-07 2023-12-29 淮阴工学院 一种基于定子分区结构的不等齿混合励磁电机结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109217597B (zh) 复合励磁非晶合金轴向磁通电机
CN108964396B (zh) 定子分区式交替极混合励磁电机
CN109274234B (zh) 一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机
CN115118111A (zh) 一种新型混合励磁双定子双凸极永磁电机
CN112467950B (zh) 一种转子永磁型双转子轴向磁场混合励磁磁通切换电机
CN110707841B (zh) 一种聚磁式双凸极混合永磁记忆电机
CN106787562A (zh) 交替极混合励磁直驱游标电机
CN101820192A (zh) 混合励磁型永磁磁通切换电机
CN110752728B (zh) 一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机
CN103390978A (zh) 一种双定子盘式混合励磁电机
CN113078789B (zh) 一种具有内置调磁环结构的定子分区式混合励磁电机
CN101262160B (zh) 混合励磁磁通切换型电机
CN106981966A (zh) 一种永磁偏置无轴承开关磁阻起动/发电机
CN113437849B (zh) 一种双转子单定子轴向磁通混合励磁电机
CN111082548A (zh) 一种定子模块化混合励磁交替极磁通反向电机
CN108110978A (zh) 一种少稀土双边组合励磁定子分区磁通可调式永磁电机
CN104467333B (zh) 转子励磁多相磁阻电机及其控制方法
CN115065212A (zh) 一种新型定子分区双凸极记忆电机
CN112467951A (zh) 一种双定子交替极无刷混合励磁电机
CN110518766B (zh) 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
CN108649768B (zh) 一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机
CN105915007B (zh) 一种磁阻式盘式电机
CN116317422A (zh) 一种新型双定子磁场调制记忆电机
CN112491231B (zh) 一种混合励磁凸极分块转子开关磁通电机
CN112311180B (zh) 一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机

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