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CN106374705B - 轴向磁通永磁电机 - Google Patents

轴向磁通永磁电机 Download PDF

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CN106374705B
CN106374705B CN201611104587.6A CN201611104587A CN106374705B CN 106374705 B CN106374705 B CN 106374705B CN 201611104587 A CN201611104587 A CN 201611104587A CN 106374705 B CN106374705 B CN 106374705B
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rotor
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寇宝泉
李伟力
罗俊
张赫
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明提供一种涡流损耗小的轴向磁通永磁电机，属于电机领域。包括定子、转子和气隙，电机采用外转子结构；所述定子包括定子框架和两套无槽无铁芯的电枢绕组，两套电枢绕组对称分布于定子框架两侧，且两套电枢绕组对应线圈的相位沿圆周方向相差电角度θ。本发明采用特殊的电枢结构，构成一种轴向磁通无铁心的永磁同步电机，通过电枢结构实现对电动势谐波的抑制与增强，从而降低电机高速运行时永磁体内的涡流损耗，提高了电机的效率。

Description

轴向磁通永磁电机
技术领域
本发明涉及一种轴向磁通永磁电机，特别涉及一种涡流损耗小的轴向磁通永磁电机，属于电机领域。
背景技术
轴向磁通永磁同步电机又称盘式永磁同步电机，其作为现代高性能伺服电机和大力矩直接驱动电机，广泛应用于机器人等机电一体化产品中，并开始取代传统伺服电机产品。
轴向磁通永磁同步电机轴向尺寸短，重量轻，体积小，结构紧凑。由于采用永磁体激磁，转子部分无磁滞、涡流损耗，电机运行效率高；由于定、转子为对称排列，定子绕组具有良好的散热条件，可获得很高的功率密度。转子的转动惯量小，机电时间常数小，峰值转矩和堵转转矩高，转矩/重量比大，低速运行平稳，具有优越的动态性能。
为了减小磁路的磁阻，轴向磁通永磁同步电机通常选用高磁导率的硅钢片叠压制成铁心，铁心的存在则导致了体积大、重量大、损耗大、振动噪声大等问题，如果将轴向磁通永磁同步电机制成无铁心电机，不但电机重量可以大幅度下降还可以降低振动噪声，同时效率也可提高。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种体积小、重量小、损耗小和振动噪声小的轴向磁通永磁电机。
本发明的轴向磁通永磁电机，所述电机包括定子、转子和气隙，电机采用外转子结构；
所述定子包括定子框架和两套无槽无铁芯的电枢绕组，两套电枢绕组对称分布于定子框架两侧，且两套电枢绕组对应线圈的相位沿圆周方向相差电角度θ。
优选的是，所述电角度θ为：
Figure BDF0000006639320000011
其中，p1为轴向磁通永磁电机希望保留的谐波次数；
p2为轴向磁通永磁电机待消除的谐波次数；
当p1<p2时，且
Figure BDF0000006639320000012
为奇数，偏移电角度θ；
当p1<p2时，且
Figure BDF0000006639320000021
为偶数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure BDF0000006639320000022
为奇数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure BDF0000006639320000023
为偶数，偏移电角度θ。
优选的是，所述定子框架内设置冷却水槽。
优选的是，所述冷却水槽的位置与定子框架两侧的电枢绕组相对应。
优选的是，所述转子为双转子结构，双转子结构对称分布于定子两侧，双转子结构与定子之间构成双气隙，n为大于零的偶数；
每个转子结构包括转子铁芯和n个扇形永磁体，n个扇形永磁体粘结在转子铁芯上且沿圆周均布，扇形永磁体均沿轴向平行充磁，同一转子上相邻扇形永磁体极性相反，相对两个转子上轴向相对的扇形永磁体极性相反。
本发明的有益效果在于，本发明采用特殊的电枢结构，构成一种轴向磁通无铁心的永磁同步电机，通过电枢结构实现对电动势谐波的抑制与增强，从而降低电机高速运行时永磁体内的涡流损耗，提高了电机的效率。
附图说明
图1为一种定子的结构示意图。
图2为转子的结构示意图。
图3为包括图1中定子和图2中转子的轴向磁通永磁电机的结构示意图。
图4为一种定子框架的结构示意图。
图5为包括图4中定子框架的定子的结构示意图。
图6为包括图2中转子和图5中定子的轴向磁通永磁电机的结构示意图。
具体实施方式
结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的轴向磁通永磁电机，包括定子、转子和气隙，电机采用外转子结构；
定子包括定子框架2和两套无槽无铁芯的电枢绕组1，两套电枢绕组1对称分布于定子框架2两侧，且两套电枢绕组1对应线圈的相位沿圆周方向相差电角度θ。
本实施方式通过设置两套电枢绕组1，且设置电角度θ，实现对电动势谐波的抑制与增强，从而降低电机高速运行时永磁体内的涡流损耗，提高了电机的效率。
优选实施例中，电角度θ为：
Figure BDF0000006639320000031
其中，p1为轴向磁通永磁电机希望保留的谐波次数；
p2为轴向磁通永磁电机待消除的谐波次数；
当p1<p2时，且
Figure BDF0000006639320000032
为奇数，偏移电角度θ；
当p1<p2时，且
Figure BDF0000006639320000033
为偶数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure BDF0000006639320000034
为奇数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure BDF0000006639320000035
为偶数，偏移电角度θ。
本实施方式具体给出如何根据需求，确定电角度θ及电流方向。
优选实施例中，定子框架2内设置冷却水槽。
本实施方式降低了电机的热损耗。
优选实施例中，冷却水槽的位置与定子框架2两侧的电枢绕组1相对应。
如图4所示，定子框架2的形状既要起支撑作用，定子框架2内的冷却水槽位置也要与电枢绕组相对应，用于吸收电枢绕组工作时产生的热量，降低热损耗。
优选实施例中，所述转子为双转子结构，双转子结构对称分布于定子两侧，双转子结构与定子之间构成双气隙，n为大于零的偶数；
每个转子结构包括转子铁芯4和n个扇形永磁体3，n个扇形永磁体3粘结在转子铁芯4上且沿圆周均布，扇形永磁体3均沿轴向平行充磁，同一转子上相邻扇形永磁体3极性相反，相对两个转子上轴向相对的扇形永磁体3极性相反。
本实施方式给出了转子的结构，通过转子与定子配合，实现电机功能。

Claims (4)

1.一种轴向磁通永磁电机，所述电机包括定子、转子和气隙，电机采用外转子结构，所述定子包括定子框架(2)和两套无槽无铁芯的电枢绕组(1)，两套电枢绕组(1)对称分布于定子框架(2)两侧，其特征在于，且两套电枢绕组(1)对应线圈的相位沿圆周方向相差电角度θ；
所述电角度θ为：
Figure FDA0001957443000000011
其中，p1为轴向磁通永磁电机希望保留的谐波次数；
p2为轴向磁通永磁电机待消除的谐波次数；
当p1＜p2时，且
Figure FDA0001957443000000012
为奇数，偏移电角度θ；
当p1＜p2时，且
Figure FDA0001957443000000013
为偶数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure FDA0001957443000000014
为奇数，偏移电角度θ，同时电流反向；
当p1>p2时，且
Figure FDA0001957443000000015
为偶数，偏移电角度θ。
2.权利要求1所述的轴向磁通永磁电机，其特征在于，所述定子框架(2)内设置冷却水槽。
3.权利要求2所述的轴向磁通永磁电机，其特征在于，所述冷却水槽的位置与定子框架2两侧的电枢绕组(1)相对应。
4.根据权利要求2所述的轴向磁通永磁电机，其特征在于，所述转子为双转子结构，双转子结构对称分布于定子两侧，双转子结构与定子之间构成双气隙，n为大于零的偶数；
每个转子结构包括转子铁芯(4)和n个扇形永磁体(3)，n个扇形永磁体(3)粘结在转子铁芯(4)上且沿圆周均布，扇形永磁体(3)均沿轴向平行充磁，同一转子上相邻扇形永磁体(3)极性相反，相对两个转子上轴向相对的扇形永磁体(3)极性相反。
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