CN201947073U - 径向结构外转子双凸极电机 - Google Patents

径向结构外转子双凸极电机 Download PDF

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赵朝会
李键
李华平
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Abstract

本实用新型提供一种径向结构外转子双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴等；所述定子包括：环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体，环绕永磁体设置的定子铁芯，所述永磁采用径向充磁或平行充磁方式，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成，定子铁芯组件间具有气隙，永磁与定子铁芯组件接触且永磁体数与定子铁芯组件数相同，本实用新型采用外转子结构且径向/平行结构充磁磁体作为磁源，电机制造工艺简单、端部漏磁少，可广泛应用于风力发电和汽车的轮毂等领域。

Description

径向结构外转子双凸极电机
技术领域
本实用新型涉及一种双凸极电机，特别是涉及一种径向结构外转子双凸极电机。
背景技术
双凸极永磁电机（Doubly salient permanent magnet motor，简称DSPM）是随着功率电子学和微电子学的发展在上个世纪90年代出现的一种新型的交流调速系统。由双凸极电机、功率变换器、位置检测器和控制器四部分组成。主要优点是结构简单、控制灵活。按永磁体的安放位置不同，可分为定子永磁型双凸极电机和转子永磁型双凸极电机，定子永磁型又分为切向结构和径向结构。
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，从而提高了在不稳定负载下电机的效率和输出功率。因此，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首要任务。
附图1所示为中国专利申请号200510094975.6的公布文件提出的一种三相外转子双凸极永磁无刷发电机，其具有定子11、转子12、转轴13、电枢绕组14以及永磁体15。附图2所示为中国专利申请号为200720050797.1提出的一种双凸极永磁轮毂电机，其具有定子21、转子22、支架23、轴24、轮毂25以及轴承26。附图3进一步显示了该电机还具有永磁体27和电枢绕组28。以上两种永磁电机均采用切向式充磁，虽然气隙磁密有所提高，但由于切向式永磁体靠近轴部漏磁严重，永磁体支架要采用非导磁材料，增加了电机的制造工艺和成本。因此，提供轴部漏磁少、工艺简单、制造成本低的新型外转子双凸极电机成为当前首要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种漏磁少、效率高、制造成本低、制造工艺简单的外转子双凸极电机。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种径向结构外转子双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴等；所述定子包括：环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体，环绕永磁体设置的定子铁芯，所述永磁采用径向充磁或平行充磁方式，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成，定子铁芯组件间具有气隙，永磁与定子铁芯组件接触且永磁体数与定子铁芯组件数相同。
所述定、转子铁芯均为凸极齿槽式结构，定子齿上缠有集中式电枢绕组，转子上无绕组，定、转子铁芯均可为直齿或斜齿。
所述永磁体为径向充磁和平行充磁中的一种。
所述径向结构外转子双凸极电机为三相电机时满足：6K/4K结构，K为整数，K=1、2、3…。
所述永磁体的块数与定子铁芯组件数相同，定子铁芯由2K个相同的铁芯组件组成，K为整数。
所述转子的转子铁芯上无绕组。
所述定子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿，所述转子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿。
所述定子永磁体支架采用导磁材料。
所述径向结构外转子双凸极电机为三相电机或多相电机时，定子极数 Ns 和转子齿数 Nr满足：
Figure 2010206526037100002DEST_PATH_IMAGE001
其中m为电机的相数，K为正整数。
所述定子铁芯组件间气隙根据电机设计及工艺的需要可以灵活选用其他非导磁材料填充，也可以不填充。
本实用新型的径向结构外转子双凸极电机与现有双凸极电机相比，主要技术特点和积极效果是：采用径向/平行结构充磁磁体作为磁源，电机制造工艺简单、端部漏磁少。
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是现有技术中的一种三相外转子双凸极永磁无刷发电机的结构示意图；
附图2是现有技术中的一种双凸极永磁轮毂电机的结构示意图；
附图3是附图2的另一结构示意图；
附图4是本实用新型的一种永磁体采用径向充磁方式的径向结构外转子双凸极电机；
附图5是本实用新型的一种永磁体采用平行充磁方式的径向结构外转子双凸极电机。
附图符号说明：
11,21定子                                     12,22转子
13转轴                                          14，28电枢绕组
15永磁体                                      23支架
24轴                                              25轮毂
26轴承                                          27永磁体
41,51径向/平行充磁永磁体         42,52转轴
43,53定子永磁体支架                  44,54定子铁芯组件
45,55定子凸极                             46,56定子铁芯组件间气隙
47,57转子铁芯                             48,58转子凸极
49,59集中式电枢绕组。
具体实施方式
由于不同相数的径向结构外转子双凸极电机结构相似，下面仅以附图4所示的三相24/16结构的径向结构外转子双凸极电机为例，详细阐述本实用新型的具体实施方式。
参见附图4。依据本实用新型的一种径向结构外转子双凸极电机，包含定子、转子、定转子间气隙及转轴42等。定子包括：环绕转轴42设置的定子永磁体支架43、环绕定子永磁体支架43设置的永磁体41，环绕永磁体41设置的定子铁芯，所述的定子铁芯由定子铁芯组件44组成，定子铁芯组件44之间具有气隙46，永磁体41采用径向充磁方式，转子设置在定子外。另外，该种径向结构外转子双凸极电机还可以进一步包含转子位置传感器及其他附件。
所述定、转子铁芯均为凸极齿槽式结构，定子齿上缠绕有集中式电枢绕组49，转子上无绕组，定转子铁芯均可为直齿或斜齿。
所述定子永磁体支架43采用导磁材料，本发明可以是三相电机，也可以是多相电机，当为三相电机时满足：6K/4K结构，K=1、2、3…等整数，永磁体42的块数与定子铁芯组件44的数量相同，定子铁芯由2K个相同的定子铁芯组件44组成，每个组件44上有三个齿，共6K个齿沿圆周均匀分布，转子为4K个齿。当K=1时为6/4结构，即定子铁芯为6个齿，转子铁芯为4个齿；K=2时为12/8结构，即定子铁芯为12个齿，转子铁芯为8个齿；本实用新型附图所示为K=4时的情况，即为24/16结构，定子铁芯为24个齿，转子铁芯47为16个齿。
本实用新型的径向结构外转子双凸极电机，除了满足上述定、转子齿数关系外，同样满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
 ，式中：Ns为定子极数，Nr为转子极数，m为相数，K为正整数。
定子永磁体支架43采用导磁材料，根据电机设计及工艺的需要，定子组件间气隙46可以灵活选用其他非导磁材料填充。定子齿上缠有集中式电枢绕组49。
附图5是本实用新型的一种永磁体采用平行充磁方式的径向结构外转子双凸极电机，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴52等。定子包括：环绕转轴52设置的定子永磁体支架53、环绕定子永磁体支架53设置的永磁体51，环绕永磁体51设置的定子以及沿定子外圆周设置的转子，所述的定子铁芯由定子铁芯组件54组成，定子铁芯组件54之间具有气隙56，转子设置在定子外。其结构与图4所示的实施例基本相同，不同的是，该实施例中的永磁体51采用平行充磁方式。
本实用新型的径向结构外转子双凸极电机，可以作电动机也可以作发电机运行，可广泛应用于风力发电、汽车轮毂等领域。
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)

1.一种径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴等；所述定子包括环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体，环绕永磁体设置的定子铁芯，所述永磁采用径向充磁或平行充磁方式，所述定子铁芯由定子铁芯组件组成，定子铁芯组件间具有气隙，永磁与定子铁芯组件接触且永磁体数与定子铁芯组件数相同。
2.根据权利要求1所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，定转子铁芯均为凸极齿槽式结构，定子齿上缠绕有集中式电枢绕组，转子上无绕组，定转子铁芯均可为直齿或斜齿。
3.根据权利要求1所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，所述永磁体为径向充磁和平行充磁中的一种。
4.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机，其特征在于，当为三相电机满足6K/4K结构，K为整数，K=1、2、3…。
5.根据权利要求1或4所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，所述永磁体的块数与定子铁芯组件数相同，定子铁芯由2K个相同的铁芯组件组成，K为整数。
6.根据权利要求1所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，所述转子的转子铁芯上无绕组。
7.根据权利要求5所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，所述定子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿，所述转子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿。
8.根据权利要求1所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，所述定子永磁体支架采用导磁材料。
9.根据权利要求1所述的径向结构外转子双凸极电机，其特征在于，当为三相电机或多相电机时，定子极数 Ns 和转子齿数 Nr满足：
Figure DEST_PATH_RE-296044DEST_PATH_IMAGE002
其中m为电机的相数，K为正整数。
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