CN201947072U - 一种外转子磁通切换双凸极电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种外转子磁通切换双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴，所述定子包括：环绕转轴设置的非导磁衬套、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成、定子铁芯组件之间设置有切向充磁永磁体，永磁体N、S极交替排列；转子设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组，转子铁芯无绕组。本实用新型采用外转子结构、气隙磁密较大、功率密度较高，既可以做发电机又可用于电动运行，提高了电机在不稳定负载下的效率和输出功率，适合于风力发电和汽车的轮毂等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双凸极电机，特别是涉及一种外转子磁通切换双凸极电机。
背景技术
磁通切换双凸极电机最早是在1955 年由学者Rauch 和Johnson 提出的，其结构如图1所示，在其后的很长一段时间内这种电机被研究的很少。随着永磁材料的发展，Hoang 等学者在1997年重新将研究目光投向磁通切换双凸极电机。随后又有人提出了混合励磁磁通切换双凸极电机，如图2所示。近几年中国学者也开始对磁通切换双凸极电机进行比较系统的研究，其中研究比较多的有东南大学和浙江大学等。
磁通切换双凸极电机的定、转子均为凸极结构，电机的结构性能较好，相对于传统的转子型永磁电机来说，永磁体置于定子上，不会产生不可逆退磁。磁通切换双凸极电机的转子与开关磁阻电机转子相似，既无永磁体也无绕组，机械强度高，适合高速或者超高速运行，且对环境的要求较低，适合运行于较恶劣的环境。磁通切换双凸极电机的每相永磁磁链为双极性，且磁链和反电势波形都接近正弦分布，电机出力大，转矩密度和功率密度较高。
现有技术中对外转子磁通切换双凸极电机研究还没见相关报导，由于外转子电机具有转动惯量比常规电机大，且电枢铁芯直径可以做的较大，能提高在不稳定负载下电机的效率和输出功率，在某些场合外转子电机具有独特的优势，比如风力发电和汽车制造，如汽车的轮毂等领域。因此，提出漏磁少，损耗低，高功率密度的新型外转子电机成为本领域研究人员的主要任务。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理、出力大、效率高的外转子磁通切换双凸极电机。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种外转子磁通切换双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴。所述定子包括：环绕转轴设置的非导磁衬套、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成、定子铁芯组件之间设置有切向充磁永磁体，永磁体N、S极交替排列；转子设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组，转子铁芯无绕组。
所述的外转子磁通切换双凸极电机可以为三相电机也可以为多相电机，定子齿数 N s和转子齿数 N r满足：
其中m 为电机的相数，n为自然数，定子极数为偶数。
所述的永磁体沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列。
所述的电枢齿由永磁体和紧贴在永磁体两侧的定子铁芯组件的边构成，电枢齿上缠绕集中式电枢绕组。
所述的非导磁衬套和定子定子铁芯组件及永磁体接触。
所述的定子齿数与定子铁芯组件数相同。
根据电机设计的需要，定子齿部可以采用极靴结构也可以不采用极靴结构。
所述的定子铁芯组件根据定子槽空间大小或呈U型或呈V型。
所述的非导磁衬套采用非磁性材料。
本实用新型所采用的技术方案的优点是：
本实用新型的外转子磁通切换双凸极电机与现有双凸极电机相比，主要技术特点是：采用外转子结构、气隙磁密较大、功率密度较高，既可以做发电机又可用于电动运行，提高了电机在不稳定负载下的效率和输出功率，适合于风力发电和汽车制造等领域。
下面结合附图对本实用新型的实施和优点作进一步解释。
附图说明
附图1是现有技术中的磁通切换双凸极电机。
附图2是现有技术中的混合励磁磁通切换双凸极电机。
附图3是本实用新型的外转子磁通切换双凸极电机。
附图4是本实用新型的无定子极靴的外转子磁通切换双凸极电机。
附图5是本实用新型的定子铁芯组件为V型的外转子磁通切换双凸极电机。
附图中的标号分别为：
31,41,51转子 32,42,52 U/V型定子铁芯组件
33,43,53集中式电枢绕组 34,44,54永磁体
35,45,55 非导磁衬套 36,46,56 转轴。
具体实施方式
由于不同相数的外转子磁通切换双凸极电机结构相似，下面仅以附图3所示的三相6/7结构外转子磁通切换双凸极电机为例，详细阐述本实用新型的具体实施方式：
参见图3，依据本实用新型的一种外转子磁通切换双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴36。所述定子包括：环绕转轴36设置的非导磁衬套35、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件32组成、定子铁芯组件32之间设置有永磁体34。转子31设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组33，而转子铁芯则没有绕组。
所述外转子磁通切换双凸极电机可以为三相电机或多相电机，定子齿数 N s和转子齿数 N r满足：
其中m 为电机的相数，n为自然数，一般比较小，定子极数为偶数。例如：当为三相电机且定子齿数为6K时，转子齿数可以为4K、5K、7K等多种结构，即得到6K/4K、6K/5K、6K/7K等多种结构电机，K为正整数，如K=1时即得到6/4、6/5、6/7等多种结构外转子磁通切换电机；K=2时即得到12/8、12/10、12/14等多种结构外转子磁通切换电机。
继续参见图3，所述永磁体34沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列。所述电枢齿由永磁体34和紧贴在永磁体34两侧的定子铁芯组件32的边构成，电枢齿上缠绕集中式电枢绕组33。所述非导磁衬套35和定子铁芯组件32及永磁体34接触。所述定子齿数与定子铁芯组件数相同。定子铁芯和转子铁芯均可是直齿或斜齿。
图4显示本实用新型的无定子极靴的外转子磁通切换双凸极电机。如图所示，该实施例所示的外转子磁通切换双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴46。所述定子包括：环绕转轴46设置设置的非导磁衬套45、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件42组成、定子铁芯组件42之间设置的永磁体44。转子41设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组43，转子铁芯无绕组。其结构与图3所示的结构基本相同，不同的是，图3显示当电机极数较少时，为了改善电势波形和电机的性能，电机定子齿部可以采用极靴结构，当定子采用极靴时，对电机的电势波形有利，但是同时又要考虑定子槽空间，即槽满率的问题。在本申请中，定子槽空间的大小和电机轴径、非导磁衬套的外径、定子齿宽等因素有关。图4显示当电机极数较多，定子槽空间较小时也可不采用定子极靴。同理，图5所示的电机也没有采用定子极靴。
图5显示本实用新型的定子铁芯组件为V型的外转子磁通切换双凸极电机。如图所示，该实施例所示的外转子磁通切换双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴56。所述定子包括：环绕转轴设置设置的非导磁衬套55、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件52组成、定子铁芯组件52之间设置的永磁体54。转子51设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组53，转子铁芯无绕组。其结构与图3所示的结构基本相同，不同的是，图3显示定子铁芯组件根据定子槽空间的大小被设计成U型结构，而图4显示定子铁芯组件根据定子槽空间的大小被设计成V型结构。
在图3、图4和图5所示的实施例中，非导磁衬套均采用非磁性材料。
本实用新型的外转子磁通切双凸极电机反电势和磁链的正弦性较好，适合永磁无刷电机的控制方式。
当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴；所述定子包括：环绕转轴设置的非导磁衬套、环绕非导磁衬套设置的定子铁芯，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成、定子铁芯组件之间设置有切向充磁永磁体，永磁体N、S极交替排列；转子设置在定子外，所述定子铁芯和转子铁芯铁芯均为凸极齿槽结构，定子铁芯槽中嵌放有集中式电枢绕组，转子铁芯无绕组。
2.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，为三相电机或多相电机，定子齿数 N s和转子齿数 N r满足：
其中m 为电机的相数，n为自然数，定子极数为偶数。
3.根据权利要求1所述的外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述的永磁体沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列。
4.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述的电枢齿由永磁体和紧贴在永磁体两侧的定子铁芯组件的边构成，电枢齿上缠绕集中式电枢绕组。
5.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述的非导磁衬套与定子铁芯组件及永磁体接触。
6.根据权利要求2所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述定子齿数与定子铁芯组件数相同。
7.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，电机定子齿部采用极靴结构。
8.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述的定子铁芯组件根据定子槽空间大小或呈U型或呈V型。
9.根据权利要求1所述的一种外转子磁通切换双凸极电机，其特征在于，所述的非导磁衬套采用非磁性材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN102055255A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-11 | 上海电机学院 | 外转子磁通切换双凸极电机 |
| CN109617270A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-12 | 江苏大学 | 一种永磁利用率高的外转子磁通切换电机 |
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