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CN104753291A - 径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机 - Google Patents

径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机 Download PDF

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CN104753291A
CN104753291A CN201510192001.5A CN201510192001A CN104753291A CN 104753291 A CN104753291 A CN 104753291A CN 201510192001 A CN201510192001 A CN 201510192001A CN 104753291 A CN104753291 A CN 104753291A
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CN
China
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magnetic
ring
magnetically conductive
rotor
stator
Prior art date
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Pending
Application number
CN201510192001.5A
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English (en)
Inventor
江善林
徐永向
邹继斌
屈欢
李勇
王骞
王宝超
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
Original Assignee
Harbin Institute of Technology Shenzhen
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K21/227—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos having an annular armature coil
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K21/026—Axial air gap machines

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Abstract

径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机，本发明属于永磁电动机的技术领域。它是为了解决现有永磁电动机在通过提高转速和极对数来增加功率密度时，存在电机铁心的涡流损耗会快速增加，而限制电机效率提高的问题。它的每个矩形环槽内都镶嵌一个绕组，实心圆环的材质为软磁复合材料SMC；导磁侧圆片的外圆边缘盖在导磁外圆环左侧端口上，导磁侧圆片的内圆边缘盖在导磁内圆环左侧端口上；导磁外圆环和导磁内圆环上的磁钢的磁极极性与正对的导磁侧圆片上的磁钢的磁极极性相同；转子间隙包套在定子的外围，使转子的轴心线与定子的轴心线重合。本发明允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。

Description

径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机
技术领域
本发明属于永磁电动机的技术领域。
背景技术
永磁同步电机及其伺服系统因其体积小、效率高、动态响应特性好等优点，而广泛应用于工业驱动和伺服控制等领域。目前常见的径向磁路的传统电机和轴向磁路的盘式电机，通常采用提高电机转速或增加电机极对数来提高电机的功率密度，但是随着电机转速和极对数的增加，电机铁心的涡流损耗会快速增加，从而限制了电机效率的提高。而且这些电机绕组端部部分不产生转矩，因此绕组利用率低。另外电机定子铁心通常采用硅钢片叠压而成，电机定子轴向导热系数和径向导热系数差异巨大，因此电机定子散热呈各向异性，导致电机定子内部散热不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机，是为了解决现有永磁电动机在通过提高转速和极对数来增加功率密度时，存在电机铁心的涡流损耗会快速增加，而限制电机效率提高的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机，它由定子1和转子2组成；
所述定子1由实心圆环1-1、多个绕组1-2组成；实心圆环1-1沿圆环径向上开有多个矩形环槽1-3，所有矩形环槽1-3在实心圆环1-1上圆周均匀排列；每个矩形环槽1-3内都镶嵌一个绕组1-2，实心圆环1-1的材质为软磁复合材料SMC；所述转子2由导磁外圆环2-1、导磁侧圆片2-2、导磁内圆环2-3、多片磁钢2-4组成；导磁内圆环2-3设置在导磁外圆环2-1内部，导磁侧圆片2-2的外圆边缘盖在导磁外圆环2-1左侧端口上，导磁侧圆片2-2的内圆边缘盖在导磁内圆环2-3左侧端口上，导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁内圆环2-3的外圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁外圆环2-1和导磁内圆环2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁侧圆片2-2上的磁钢2-4的磁极极性相同；转子2间隙包套在定子1的外围，使转子2的轴心线与定子1的轴心线重合。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.     相对于传统电机，此新型电机能有效的提高单位体积的力矩，在同等技术的要求下，可以减小电机的尺寸，应用场合广泛。
2.     由于线圈集中绕在一个槽内，更方便下线，更节省原料；它能消除电机绕组端部，大幅度提高空间利用率。
3.     采用软磁复合材料，允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2所示，它由定子1和转子2组成；
所述定子1由实心圆环1-1、多个绕组1-2组成；实心圆环1-1沿圆环径向上开有多个矩形环槽1-3，所有矩形环槽1-3在实心圆环1-1上圆周均匀排列；每个矩形环槽1-3内都镶嵌一个绕组1-2，实心圆环1-1的材质为软磁复合材料SMC；所述转子2由导磁外圆环2-1、导磁侧圆片2-2、导磁内圆环2-3、多片磁钢2-4组成；导磁内圆环2-3设置在导磁外圆环2-1内部，导磁侧圆片2-2的外圆边缘盖在导磁外圆环2-1左侧端口上，导磁侧圆片2-2的内圆边缘盖在导磁内圆环2-3左侧端口上，导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁内圆环2-3的外圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁外圆环2-1和导磁内圆环2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁侧圆片2-2上的磁钢2-4的磁极极性相同；转子2间隙包套在定子1的外围，使转子2的轴心线与定子1的轴心线重合。
软磁复合材料（SMC）采用粉末冶金技术对高纯度铁粉和有机材料进行模压，铁粉微粒表面覆盖着绝缘层和起粘合作用的有机材料。近年来，低涡流损耗SMC材料的出现为高性能永磁电机的研究注入了新的活力。与硅钢片相比，SMC材料有一些显著的优点：各向同性、允许复杂形状、涡流损耗小、传热性好、低成本。
工作原理：导磁外圆环2-1的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁侧圆片2-2的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁内圆环2-3的外圆面上圆周均匀排列多片磁钢2-4，所述所有相邻磁钢2-4的磁极极性相反；导磁外圆环2-1和导磁内圆环2-3上的磁钢2-4的磁极极性与正对的导磁侧圆片2-2上的磁钢2-4的磁极极性相同；当斜极时，导磁内圆环2-3上的磁钢2-4的中心线在装配上的情况下向同一个旋转方向倾斜。绕组1-2的切面为方形，其方形的三个边处在磁场内，为有效边。因采用软磁复合材料，允许主磁路中同时通过轴向磁场与径向磁场，同时允许极对数的增加而不会引起涡流损耗快速增加。

Claims (1)

1.径向和轴向混合磁路永磁同步侧转子电机，其特征在于它由定子（1）和转子（2）组成；
所述定子（1）由实心圆环（1-1）、多个绕组（1-2）组成；实心圆环（1-1）沿圆环径向上开有多个矩形环槽（1-3），所有矩形环槽（1-3）在实心圆环（1-1）上圆周均匀排列；每个矩形环槽（1-3）内都镶嵌一个绕组（1-2），实心圆环（1-1）的材质为软磁复合材料SMC；所述转子（2）由导磁外圆环（2-1）、导磁侧圆片（2-2）、导磁内圆环（2-3）、多片磁钢（2-4）组成；导磁内圆环（2-3）设置在导磁外圆环（2-1）内部，导磁侧圆片（2-2）的外圆边缘盖在导磁外圆环（2-1）左侧端口上，导磁侧圆片（2-2）的内圆边缘盖在导磁内圆环（2-3）左侧端口上，导磁外圆环（2-1）的内圆面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；导磁侧圆片（2-2）的右侧面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；导磁内圆环（2-3）的外圆面上圆周均匀排列多片磁钢（2-4），所述所有相邻磁钢（2-4）的磁极极性相反；导磁外圆环（2-1）和导磁内圆环（2-3）上的磁钢（2-4）的磁极极性与正对的导磁侧圆片（2-2）上的磁钢（2-4）的磁极极性相同；转子（2）间隙包套在定子（1）的外围，使转子（2）的轴心线与定子（1）的轴心线重合。
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