本發(fā)明屬于電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種高功率密度的磁通切換永磁電機。

背景技術(shù)：

磁通切換永磁電機的永磁磁鋼和電樞繞組都位于定子上，轉(zhuǎn)子上既無繞組也無永磁體，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，易于散熱，而且有高功率密度、高效率、帶載能力強、可獲得高度正弦反電勢等特點，因而被認為是最有可能替代轉(zhuǎn)子型永磁電機的一種結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有磁通切換永磁電機的永磁體為切向充磁，徑向嵌在定子齒中，電負荷和磁負荷相互制約。若想要提高磁負荷，相應的電負荷就必然會降低，或者增大電機的體積。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種高功率密度的磁通切換永磁電機，克服傳統(tǒng)磁通切換永磁電機的缺陷，采用“整機分段”思想，提高磁通切換永磁電機的功率密度，減小電機的體積。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種高功率密度的磁通切換永磁電機，包括n段子電機，n≥2，各段子電機沿軸向依次排列，每段子電機均包括定子和轉(zhuǎn)子；每段子電機的定子包括m個定子鐵芯單元和m個永磁體，相鄰定子鐵芯單元之間鑲嵌1個永磁體，m個永磁體均采用切向充磁，且相鄰永磁體的充磁方向相反；相鄰子電機定子上的m個永磁體一一對應，相互對應的永磁體的周向位置相同且充磁方向相反；相鄰子電機之間通過軸向充磁的環(huán)形永磁體相連接，所述環(huán)形永磁體由m個永磁體單元沿周向排列組成，且相鄰永磁體單元的充磁方向相反；相鄰子電機的轉(zhuǎn)子沿周向錯開半個電周期角度。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述n段子電機共用一套電樞繞組。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述電樞繞組采用集中式繞組。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，每段子電機的轉(zhuǎn)子表面均勻分布著若干個凸極，且轉(zhuǎn)子上沒有繞組和永磁體。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，轉(zhuǎn)子表面的凸極為直極或者斜極。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述n段子電機的轉(zhuǎn)子繞同一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)軸采用非導磁材料制成。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，定、轉(zhuǎn)子鐵芯采用導磁材料制成。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明針對定子永磁型電機特有的結(jié)構(gòu)特點，通過“整機分段”，且在相鄰段之間加入軸向充磁的永磁體，通過多個磁極的聚磁作用，進一步提高磁通切換永磁電機的功率密度，減少電機的體積。

附圖說明

圖1是本實施例中段一電機的二維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實施例中段二電機的二維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實施例中軸向充磁的環(huán)形永磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實施例的磁通切換永磁電機的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

本實施例以三相12/10極U型定子鐵芯磁通切換永磁電機為例，并分為兩段（n=2）來進行說明。

如圖1、圖2所示，該電機包含兩段定子(段一定子和段二定子)和兩段轉(zhuǎn)子(段一轉(zhuǎn)子和段二轉(zhuǎn)子)。每段定子包括12個U型鐵芯單元和12個切向充磁的永磁體。每段定子鐵芯是由橫截面為U型的12個鐵芯單元與夾在相鄰U型鐵芯單元之間的12個永磁體拼裝而成，這些永磁體均切向充磁，且相鄰的兩塊永磁體的充磁方向相反。

段一定子和段二定子相同周向位置上的永磁體充磁方向相反。段一定子和段二定子之間加入軸向充磁的環(huán)形永磁體。如圖3所示，軸向充磁的環(huán)形永磁體由12個永磁體單元沿周向排列而成，且相鄰的永磁體單元的充磁方向相反。段一定子、段二定子和其間軸向充磁的環(huán)形永磁體組合成整機定子，由3個永磁磁極共同提供氣隙磁場，具有聚磁作用。

段一定子和段二定子上共用一套電樞繞組，即電樞繞組置于整機定子上。3相電樞繞組采用對稱集中式繞組線圈，均勻分布在定子極上，每個集中式電樞線圈橫跨在由相鄰兩個U型鐵芯單元和中間所夾永磁體所組成的定子極的兩側(cè)的槽中。A相電樞繞組由A1、A2、A3、A4線圈串聯(lián)組合而成；B相和C相電樞繞組依次類推。

段一轉(zhuǎn)子和段二轉(zhuǎn)子同軸安裝，轉(zhuǎn)軸采用非導磁材料，且段一轉(zhuǎn)子和段二轉(zhuǎn)子周向錯開電機的半個電周期角度。本實施方案轉(zhuǎn)子極數(shù)為10極，所以周向錯開18度。

圖4為磁通切換永磁電機的三維結(jié)構(gòu)示意圖（箭頭為充磁方向）。兩段子電機的轉(zhuǎn)子表面均勻分布著若干個凸極，且轉(zhuǎn)子上沒有繞組和永磁體，凸極可以為直極，也可以為斜極。

本發(fā)明設(shè)計的高功率密度的磁通切換永磁電機，既可以做電動運行，又可以做發(fā)電運行。電機可以多段疊加，采用更多的軸向充磁永磁體來增強磁場，提高電機的功率密度。

實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。