一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電機(jī)與傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠;體積小，質(zhì)量輕;損耗少，效率高；電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而受到電動(dòng)汽車行業(yè)的廣泛關(guān)注。
[0003]近年來，一種定子永磁型電機(jī)，即磁通切換型永磁電機(jī)得到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)相比，該電機(jī)的定子上有永磁體和電樞繞組，轉(zhuǎn)子上無永磁體和繞組，僅有導(dǎo)磁鐵心組成。該電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度比傳統(tǒng)的永磁電機(jī)低得多。為了提高該類電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，可在電機(jī)內(nèi)部適當(dāng)?shù)脑黾佑来朋w數(shù)量，且電機(jī)可采用雙定子結(jié)構(gòu)。
[0004]專利CN203352396U給出了一種具有雙定子結(jié)構(gòu)的新型電機(jī)，其轉(zhuǎn)子為杯狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一定子和第二定子之間，電機(jī)的外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子同軸心且相互獨(dú)立。該電機(jī)分別在第二定子和轉(zhuǎn)子的杯壁上等間距均勻地嵌入永磁體，通過兩個(gè)永磁體共同作用可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)急停急轉(zhuǎn)，精度控制高。由于定轉(zhuǎn)子上都嵌入永磁體，且第一定子和第二定子上都有繞組，電機(jī)運(yùn)行時(shí)存在散熱問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，具有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，適用于低速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，包括:第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子;所述轉(zhuǎn)子位于第一定子內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)子與第一定子之間設(shè)有外氣隙;所述第二定子位于轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè);所述第二定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有內(nèi)氣隙;所述轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上，作為電機(jī)唯一的機(jī)械端口 ；
[0007]所述第一定子整體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且在第一定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的開槽;所述第一定子開槽內(nèi)均設(shè)有第一永磁體和電樞繞組；
[0008]所述轉(zhuǎn)子呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并均勻的嵌有第二永磁體；
[0009]所述第二定子體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且第二定子均勻開槽;所述第二定子開槽內(nèi)設(shè)有第三永磁體。
[0010]優(yōu)選的，所述第一永磁體為設(shè)置在第一定子開槽的槽口上的單一極性的永磁體。[0011 ]優(yōu)選的，所述第一永磁體為設(shè)置在第一定子開槽兩側(cè)起聚磁作用的條形永磁體。
[0012]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子上的第二永磁體按照Halback陣列分布。
[001 3]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子上的第二永磁體的極對(duì)數(shù)為PPM—Rotar，所述第一定子上的電樞繞組的極對(duì)數(shù)為PW，所述第一定子開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)為pFe—Statcir,其滿足關(guān)系式:
[0014] PPM Rotor-PW = PFe Stator ；
[0015]所述第一定子上第一永磁體的極對(duì)數(shù)為PPM—statcir，所述轉(zhuǎn)子鐵磁端產(chǎn)生的凸極數(shù)為PFe—Rotor，其滿足關(guān)系式:
[001 6 ] PPM—Stator+PW—PFe Rotor ；
[0017]其中第一定子開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)、第二定子的凸極數(shù)及第二定子上的第三永磁體的極對(duì)數(shù)相等。
[0018]優(yōu)選的，所述第一定子外部設(shè)有散熱裝置。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)，其第二定子軛部區(qū)域用于產(chǎn)生沿著氣隙圓周方向上額外的磁阻變化。與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)相比，其充分利用了轉(zhuǎn)子軛部區(qū)域，且留有足夠的軛部區(qū)域避免轉(zhuǎn)子鐵心發(fā)生飽和。兩個(gè)定子槽內(nèi)都嵌入永磁體，提高了定子槽的空間利用率，在相同電機(jī)體積下能獲得更高的輸出轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)具有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，適用于低速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0020]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)不局限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]參見圖1所不，本發(fā)明的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，包括:第一定子1、第二定子3和轉(zhuǎn)子2;所述轉(zhuǎn)子2位于第一定子I內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)子2與第一定子I之間設(shè)有外氣隙;所述第二定子3位于轉(zhuǎn)子2內(nèi)側(cè);所述第二定子3與轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有內(nèi)氣隙；所述轉(zhuǎn)子2固定在轉(zhuǎn)軸上，作為電機(jī)唯一的機(jī)械端口；
[0024]所述第一定子I整體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且在第一定子I的內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的開槽;所述第一定I子開槽內(nèi)均設(shè)有第一永磁體1-1和電樞繞組1-2;
[0025]所述轉(zhuǎn)子2呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并均勻的嵌有第二永磁體2-1;
[0026]所述第二定子3體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且第二定子3均勻開槽;所述第二定子3開槽內(nèi)設(shè)有第三永磁體3-1。
[0027]更進(jìn)一步，所述第一永磁體1-1為設(shè)置在第一定子I開槽的槽口上的單一極性的永磁體。
[0028]更進(jìn)一步，所述第一永磁體1-1為設(shè)置在第一定子I開槽兩側(cè)起聚磁作用的條形永磁體。
[0〇29] 更進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)子2上的第二永磁體2-1按照Halback陣列分布。
[0030]更進(jìn)一步，所述第一定子I外部設(shè)有散熱裝置。
[0031]更進(jìn)一步，在一個(gè)磁通調(diào)制式電機(jī)中，不同部分的極對(duì)數(shù)的關(guān)系應(yīng)滿足以下關(guān)系:
[0032]pPM±pw = pFe(I)
[0033 ]其中PM是永磁體的極對(duì)數(shù)，PW是三相電樞繞組的極對(duì)數(shù)，PFe是磁通調(diào)制鐵磁段數(shù)。
[0034]極對(duì)數(shù)和各部分的轉(zhuǎn)速應(yīng)該滿足下列關(guān)系:
[0035]PPM ω PM土 PwWw = PFeW Fe(2)
[0036]其中ωΡΜ是永磁體的轉(zhuǎn)速，coFe是鐵磁段的轉(zhuǎn)速，0^是由固定的三相電樞繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速:
[0037]Qf=23Tfw/pw(3)
[0038]其中fw是定子繞組電流頻率。
[0039]在本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)中，第一定子I上的電樞繞組1-2的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)子2上的第二永磁體2-1極對(duì)數(shù)和第一定子I上的開槽結(jié)構(gòu)滿足關(guān)系式:
[0040]PPMRotor-PW — PFeStator(4)
[0041 ]其中PPM—Rot。!.是轉(zhuǎn)子2上第二永磁體2-1的極對(duì)數(shù)，PFe—Statcxr是在第一定子I開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)，PW為第一定子I上的電樞繞組1-2的極對(duì)數(shù)。由式(4)所確定的關(guān)系滿足式
(I)的條件。因此，它是構(gòu)成一臺(tái)磁通調(diào)制式電機(jī)的條件。根據(jù)式(2)，轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速coRcitcir可以有下式來確定:
[0042]PPM Rotor ^ Rotor-PW ^ W — O( 5 )
[0043]另外，第一定子I上的電樞繞組1-2的極對(duì)數(shù)、第一定子I上的第一永磁體1-1極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)子2上的凸極結(jié)構(gòu)滿足關(guān)系式:
[0044]PPM—Stator+PW—PFe Rotor(6)
[0045]其中，PPM—Stat。!.是第一定子I的第一永磁體1-1的極對(duì)數(shù)，PFe—Rotcxr是轉(zhuǎn)子2鐵磁段產(chǎn)生的凸極數(shù)。由式(6)決定的關(guān)系也滿足式(I)的條件。因此，這構(gòu)成了另一臺(tái)磁通調(diào)制式電機(jī)。根據(jù)式(2)，轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速ω Rtjtar可以有下式來確定:
[0046]PfOf=Ppe Rotor O Rotor(7)
[0047]第一定子I開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)、第二定子3的凸極數(shù)及第二定子3上的第三永磁體3-1的極對(duì)數(shù)相等。
[0048]當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，第一定子I上的電樞繞組1-2和第一永磁體1-1及凸極轉(zhuǎn)子2構(gòu)成了一對(duì)磁通切換電機(jī);第一定子I上的電樞繞組1-2及其齒槽效應(yīng)、第二定子3和轉(zhuǎn)子2上的第二永磁體2-1構(gòu)成了一對(duì)磁通調(diào)制電機(jī)。
[0049 ]兩對(duì)電機(jī)產(chǎn)生的兩組電磁轉(zhuǎn)矩將會(huì)疊加，使得本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)的總輸出轉(zhuǎn)矩增大。
[0050]上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于，包括:第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子;所述轉(zhuǎn)子位于第一定子內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)子與第一定子之間設(shè)有外氣隙;所述第二定子位于轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè);所述第二定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有內(nèi)氣隙;所述轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上，作為電機(jī)唯一的機(jī)械端口 ； 所述第一定子整體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且在第一定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的開槽;所述第一定子開槽內(nèi)均設(shè)有第一永磁體和電樞繞組； 所述轉(zhuǎn)子呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并均勻的嵌有第二永磁體； 所述第二定子體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，且第二定子均勻開槽;所述第二定子開槽內(nèi)設(shè)有第三永磁體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于:所述第一永磁體為設(shè)置在第一定子開槽的槽口上的單一極性的永磁體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于:所述第一永磁體為設(shè)置在第一定子開槽兩側(cè)起聚磁作用的條形永磁體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子上的第二永磁體按照Halback陣列分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子上的第二永磁體的極對(duì)數(shù)為PPM—R-r，所述第一定子上的電樞繞組的極對(duì)數(shù)為pw，所述第一定子開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)為PFe-StatCir，其滿足關(guān)系式: pPM Rotor-pff— pFe—Stator ; 所述第一定子上第一永磁體的極對(duì)數(shù)為PPM—Stator，所述轉(zhuǎn)子鐵磁端產(chǎn)生的凸極數(shù)為PFe—Rotor，其滿足關(guān)系式: pPM—Stator+pW一 pFe Rotor ; 其中第一定子開槽結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的凸極數(shù)、第二定子的凸極數(shù)及第二定子上的第三永磁體的極對(duì)數(shù)相等。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，其特征在于:所述第一定子外部設(shè)有散熱裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有三層永磁體勵(lì)磁的永磁電機(jī)，包括第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子位于第一定子內(nèi)側(cè)；所述第二定子位于轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)；所述轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上；所述第一定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的開槽；所述開槽內(nèi)均設(shè)有第一永磁體和電樞繞組；所述轉(zhuǎn)子內(nèi)均勻的嵌有第二永磁體；所述第二定子的外側(cè)均勻分布有開槽；所述開槽內(nèi)設(shè)有第三永磁體。本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)，其第二定子軛部區(qū)域用于產(chǎn)生沿著氣隙圓周方向上額外的磁阻變化，與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)相比，其充分利用了轉(zhuǎn)子軛部區(qū)域，且留有足夠的軛部區(qū)域避免轉(zhuǎn)子鐵心發(fā)生飽和。本發(fā)明提出的具有三層永磁體勵(lì)磁的雙定子永磁電機(jī)具有較大的輸出轉(zhuǎn)矩。
【IPC分類】H02K16/04
【公開號(hào)】CN105576918
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510298762
【發(fā)明人】郭新華, 傅為農(nóng), 陳藝端, 牛雙霞, 黃燕濤, 胡崗
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué), 香港理工大學(xué), 蘇州和鑫電氣股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日