CN203278578U - 一种新型轴向磁场永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型轴向磁场永磁同步电机，采用双定子夹单转子的主体结构，即采用两个定子和设置在两个定子之间的一个转子；定子具有由硅钢片沿轴向迭压形成的定子轭；定子轭上设有电枢齿；采用集中绕组结构的定子绕组设置在电枢齿上；每一个定子的铁芯具有24个定子槽；转子包括转子铁芯和沿转子铁芯周向均匀布置的56块永磁体，永磁体通过螺钉固定在转子铁芯的侧部；转子每一侧有28个磁极；转子铁芯两侧的磁极数量相等且位置一一对应，转子两侧相对的两个磁极的极性相反；相邻磁极的极性相反。该新型轴向磁场永磁同步电机结构简单、易于制造，槽满率高。

Description

一种新型轴向磁场永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种新型轴向磁场永磁同步电机。

背景技术

众所周知，与传统的径向磁场电机相比，当电机的极数足够多，轴向长度与外径的比率足够小时，轴向磁场永磁电机在效率和单位输出转矩方面有明显的优势。除此之外，轴向磁场电机还具有结构紧凑、转动惯量小，定子绕组散热条件良好的优点。因此轴向磁场永磁同步电动机特别适合于电动车辆的直接驱动。

为了在不增加永磁体厚度的情况下获得高的单位输出转矩，电机的电枢铁芯需要开槽，传统的方法是采用带形硅钢片沿周向卷绕而成，冲片的槽距随着内径的增大而增加。冲槽过程相当慢，当绕制冲好槽的叠片时，存在预先打孔的槽难以对齐的难题。并且绕组很难绕制，槽满率很低。因此，轴向磁场电机存在铁芯制造较困难的难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种新型轴向磁场永磁同步电机，该新型轴向磁场永磁同步电机结构简单、易于制造，槽满率高。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种新型轴向磁场永磁同步电机，其特征在于，采用双定子夹单转子的主体结构，即采用两个定子和设置在两个定子之间的一个转子；

定子具有由硅钢片沿轴向迭压形成的定子轭；定子轭上设有电枢齿；采用集中绕组结构的定子绕组设置在电枢齿上；每一个定子的铁芯具有24个定子槽；

转子包括转子铁芯和沿转子铁芯周向均匀布置的56块永磁体，永磁体通过螺钉固定在转子铁芯的侧部；

转子每一侧有28个由所述永磁体构成的磁极；转子铁芯两侧的磁极数量相等且位置一一对应，转子两侧相对的两个磁极的极性相反；相邻磁极的极性相反。

有益效果：

本实用新型的新型轴向磁场永磁同步电机，定子轭部采用传统的迭片方式，用硅钢片沿轴向迭压而成，用软磁复合材料(SMC)形成电枢齿，然后再将齿固定到电枢铁芯的轭部上.这样可使制造变得非常容易，解决了电枢铁芯制造困难的难题，减小了制造工时，也提高了槽满率。

本实用新型具有结构紧凑，功率密度高，低的齿槽转矩等特点，特别适合于直驱风力发电应用场合。

附图说明

图1为本实用新型的磁路结构原理图。

图2是转子及定子的位置关系示意图；

图3是转子结构示意图。

标号说明：1-定子轭，2-转子轭，3-定子，4-转子，41-转子铁芯，42-永磁体

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1：

如图1-3，一种新型轴向磁场永磁同步电机，其特征在于，采用双定子夹单转子的主体结构，即采用两个定子3和设置在两个定子之间的一个转子4；

定子具有由硅钢片沿轴向迭压形成的定子轭1；定子轭上设有电枢齿；采用集中绕组结构的定子绕组设置在电枢齿上；每一个定子的铁芯具有24个定子槽；

转子包括转子铁芯41和沿转子铁芯周向均匀布置的56块永磁体42，永磁体通过螺钉固定在转子铁芯的侧部；

转子每一侧有28个由所述永磁体构成的磁极；转子铁芯两侧的磁极数量相等且位置一一对应，转子两侧相对的两个磁极的极性相反；相邻磁极的极性相反。

即转子上的一侧的磁极与另一侧的磁极位置关于转子镜面对称，如图1所示。

本实用新型采用双定子单转子结构。在定子磁极上旋转简单的集中绕组。

定子轭部采用传统的迭片方式，用硅钢片沿轴向迭压而成，用软磁复合材料(SMC)形成电枢齿，然后再将齿固定到电枢铁心的轭部上。在定子铁心上放置集中绕组，采用合理的转子极数和定子槽数配合，可以降低电机的齿槽转矩。转子由高性能的永磁体和转子铁心构成，转子铁心一般可用整体的实心钢做成。本实用新型的有益效果是：可使制造变得非常容易，解决了电枢铁心制造困难的难题，减小了制造工时，也提高了槽满率，同时电机有较低的齿槽转矩。

如图1所示，此磁路结构定子两边的正对面一个为N极，另一个为S极，磁通径直通过位于中间的转子，沿周向通过外边两个定子的轭部而形成闭合的磁回路。

为了牢固起见，一般将永磁体用螺丝钉固定在转子铁芯上，再用玻璃纤维绑扎带稍微绑扎一下。转子铁芯一般可用整体的实心钢做成，因为通过转子铁芯的主磁通是不变的，而只是通过转子铁芯的二次谐波磁通发生变化。有时为了降低涡流损耗，转子铁芯也可用硅钢片沿周向卷绕而成。

定子轭部采用传统的迭片方式，用硅钢片沿轴向迭压而成，用软磁复合材料(SMC)形成电枢齿，然后再将齿固定到电枢铁芯的轭部上，在定子铁芯上放置集中绕组。

近来，SMC材料低频特性的改善使得它在电机设计应用中获得了广泛的兴趣。SMC材料和粉末冶金挤压加工的独特的优点是：它可以使复杂结构容易成形，这可以克服传统的有槽叠片定子铁芯制造中的一些缺陷。在轴向磁场电机中所用SMC材料由金属粉末加工而得到，将具有良好磁性能的高纯度铁粉与树脂粘合济混合在一起，经过处理后产生一种具有高密度和高强度且压缩性好极好的物质。铁粉粒在电气上彼此绝缘，确保SMC材料有一个高的电阻率。SMC材料的电阻率、机械性能和磁性能取决于铁粉粒的大小、密度、绝缘层厚度、挤压过程和热处理周期。因此可以调节SMC材料的特性以适合轴向磁场电机应用的特殊要求。

绕组设计也是轴向磁场电机设计的关键，绕组设计时应注重如下原则：

1)根据绕组结构参数对电机性能的影响，合理的确定好定子的槽数。为了降低电机的齿槽转矩，定子绕组的槽数应和转子极数相配合。

一般说来，定子槽数和转子极数的最大公倍数越大，齿槽转矩的周期数越大，幅值就越小。

转子每旋转一周，齿槽转矩的周期数N为槽数Q和极数2p的最大公倍数LCM，即：N＝LCM(2p，Q)；

2)绕组方案要尽量做到为60°～120°相带，工艺简单。

3)绕组应设计为三相对称绕组，要有高的基波绕组因数，并进行谐波分析，做到谐波含量要小。同时要保证相互绕组之间无互感电势产生。

绕组设计步骤：

1)首先按照槽的星形理论，画出感应电动势的空间矢量图，如图4所示。并按绕组联接要求划分相带；

在所研究的电机结构中，选择12-14的方案可产生接近正弦波的反动势波形。因此选择电机的定子槽数等于24，极数为28极，q＝2/7。这个配合将产生最大的基波绕组因数值.再有，这样的设计可允许建立的单层集中绕组，产生一个正弦波的反电动势，并且引起的齿槽转矩较小。

槽数和极数的最大公约数t＝2；

星形的矢量数，Z’＝Z/t＝12；

两个相邻矢量之间的角度α′＝(360°/Z′)＝30°

两相邻相中两矢量之间的相位滞后角：

2)确定线圈组，槽数和相数之间的比值：Q/m＝8，因此，每相有8个槽，4个集中线圈，绕组排列图如图5所示.。

本实用新型的独特或关键之处在于：采用NS型磁路结构方案，定子轭部采用传统的迭片方式，用硅钢片沿轴向迭压而成，用软磁复合材料(SMC)形成电枢齿，然后再将齿固定到电枢铁芯的轭部上，在定子铁芯上放置集中绕组。这样便使得电机的结构相当简单，制造容易。

综上所述，本实用新型的电机采用双定子、单转子的轴向磁场永磁同步电机结构；其突出效果是，在定子铁芯上放置集中绕组，采用合理的转子极数和定子槽数配合，可以降低电机的齿槽转矩。同时解决了电机电枢铁芯制造困难的难题，减小了制造工时，也提高了槽满率。

Claims (1)

1.一种新型轴向磁场永磁同步电机，其特征在于，采用双定子夹单转子的主体结构，即采用两个定子和设置在两个定子之间的一个转子；

定子具有由硅钢片沿轴向迭压形成的定子轭；定子轭上设有电枢齿；采用集中绕组结构的定子绕组设置在电枢齿上；每一个定子的铁芯具有24个定子槽；

转子包括转子铁芯和沿转子铁芯周向均匀布置的56块永磁体，永磁体通过螺钉固定在转子铁芯的侧部；

转子每一侧有28个由所述永磁体构成的磁极；转子铁芯两侧的磁极数量相等且位置一一对应，转子两侧相对的两个磁极的极性相反；相邻磁极的极性相反。

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