CN112688523B - 一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机设计领域，具体的是一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机，包括两个对称设置的转子和置于两个转子中间的定子，转子和定子均为环形结构且转子和定子同轴相连，形成两层平面气隙。转子包括转轴和在侧壁开有周向凹槽的转子铁心，定子包括第一定子铁心、第二定子铁心、电枢绕组，第一定子铁心与第二定子铁心周向依此交替等距排列，第一定子铁心两侧齿冠中心处均开有定子凹槽，定子凹槽内嵌放有第一永磁体，第二定子铁心轴向两侧的表面表贴有第二永磁体。本发明采用了双转子单定子定子无轭结构，辅以大、小定子铁心的特殊结构，减小了电机漏磁改善了电机转矩特性，使该电机具有高转矩密度、轻量化与高永磁体利用率的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电机设计领域，具体的是一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机。
背景技术
定子永磁型电机将永磁体置于定子，转子结构类似开关磁阻电机，具有结构简单、鲁棒性强、易于制造等特点。而且永磁体产生的热量可以通过定子铁心直接传送到机壳，利于定子散热。磁通反向永磁(flux reversal permanent magnet，FRPM)电机作为定子永磁型电机的一种，其结构与传统的转子表贴式永磁电机类似，永磁体都采用表贴结构。然而，该电机也存在诸多缺点，例如永磁体漏磁大、转矩脉动大等。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机，使得永磁体漏磁减小，电机转矩脉动得以改善。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，包括两个对称设置的转子和置于两个转子中间的定子，所述转子和定子均为环形结构且转子和定子同轴相连，形成两层平面气隙；
所述转子包括转轴和在侧壁开有周向凹槽的转子铁心；
所述定子包括第一定子铁心、第二定子铁心、电枢绕组，第一定子铁心与第二定子铁心周向依此交替等距排列，第一定子铁心两侧齿冠中心处均开有定子凹槽，定子凹槽内嵌放有第一永磁体，第二定子铁心轴向两侧的表面表贴有第二永磁体。
进一步地，所述转子上开设的凹槽为扇形体或与径向具有倾角的类扇形体，且沿周向等距排列。
进一步地，所述第一永磁体与第二永磁体均为扇形体，且二者对应圆心角之比为1：1。
进一步地，所述第一定子铁心齿冠凹槽形状为扇形体，扇形体对应的圆心角与第一定子铁心齿冠对应的圆心角之比为1：3。
进一步地，所述第二定子铁心为扇形体，其对应的圆心角与第二永磁体对应的圆心角之比为1：1。
进一步地，所述第一定子铁心齿中心柱对应的圆心角小于齿冠对应的圆心角。
进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体均为轴向充磁且二者充磁方向相同。
进一步地，所述电枢绕组为集中绕组，且只绕在第一定子铁心的中柱上。
进一步地，所述第一定子铁心、第二定子铁心和转子铁心均为铁磁材料，为沿径向叠压的硅钢或者为压铸成型的复合软磁材料。
本发明的有益效果：
本发明的轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，采用了双转子单定子定子无轭结构，辅以大、小定子铁心的特殊结构，减小了电机漏磁改善了电机转矩特性，使该电机具有高转矩密度、轻量化与高永磁体利用率的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构示意图；
图2是本发明轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构爆炸示意图；
其中，图中附图标记为：
转子1，定子2，第一定子铁心2-1，第二定子铁心2-2，电枢绕组2-6，第一永磁体2-4，第二永磁体2-5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，如图1和2所示，包括两个对称设置的转子1和置于两个转子1中间的定子2，形成三明治结构，转子1和定子2均为环形结构且转子1和定子2同轴相连，形成两层平面气隙。
转子1包括转轴和在侧壁开有周向凹槽的转子铁心，转子凹槽为扇形体或与径向具有一定倾角的类扇形体，且沿周向等距排列，本发明实施例中，转子凹槽个数为17。
定子2包括第一定子铁心2-1、第二定子铁心2-2、电枢绕组2-6，且第一定子铁心2-1与第二定子铁心2-2周向依此交替等距排列。第一定子铁心2-1两侧齿冠中心处均开有定子凹槽，定子凹槽内嵌放有第一永磁体2-4，第二定子铁心2-2轴向两侧的表面表贴有第二永磁体2-5，本发明实施例中，第一定子铁心2-1和第二定子铁心2-2的个数均为六。
其中，第一永磁体2-4与第二永磁体2-5均为扇形体，且二者对应圆心角之比为1：1。第一定子铁心2-1齿冠凹槽形状为扇形体，扇形体对应的圆心角与第一定子铁心2-1齿冠对应的圆心角之比为1：3。第二定子铁心2-2为扇形体，其对应的圆心角与第二永磁体2-5对应的圆心角之比为1：1。同时，第一定子铁心2-1齿中心柱对应的圆心角小于齿冠对应的圆心角，以形成较大槽空间，增大电负荷。
第一永磁体2-4和第二永磁体2-5均为轴向充磁且二者充磁方向相同，磁通经过两个定子铁心与两层气隙，通过两侧的转子铁心闭合。电枢绕组2-6为集中绕组，且只绕在第一定子铁心2-1的中柱上。在一个电周期内，随着转子1的转动，线圈匝链的磁通为双极性，形成正弦反电势。
第一定子铁心2-1、第二定子铁心2-2和转子铁心均为铁磁材料，可以为沿径向叠压的硅钢或者为压铸成型的复合软磁材料。
本发明采用了双转子单定子定子无轭结构，辅以大、小定子铁心的特殊结构，减小了电机漏磁改善了电机转矩特性，使该电机具有高转矩密度、轻量化与高永磁体利用率的特点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，包括两个对称设置的转子（1）和置于两个转子（1）中间的定子（2），其特征在于，所述转子（1）和定子（2）均为环形结构且转子（1）和定子（2）同轴相连，形成两层平面气隙；
所述转子（1）包括转轴和在侧壁开有周向凹槽的转子铁心；
所述定子（2）包括第一定子铁心（2-1）、第二定子铁心（2-2）、电枢绕组（2-6），第一定子铁心（2-1）与第二定子铁心（2-2）周向依此交替等距排列，第一定子铁心（2-1）两侧齿冠中心处均开有定子凹槽，定子凹槽内嵌放有第一永磁体（2-4），第二定子铁心（2-2）轴向两侧的表面表贴有第二永磁体（2-5）；
所述第一永磁体（2-4）与第二永磁体（2-5）均为扇形体，且二者对应圆心角之比为1：1；
所述第一定子铁心（2-1）齿冠凹槽形状为扇形体，扇形体对应的圆心角与第一定子铁心（2-1）齿冠对应的圆心角之比为1：3，所述第二定子铁心（2-2）为扇形体，其对应的圆心角与第二永磁体（2-5）对应的圆心角之比为1：1。
2.根据权利要求1所述的一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，其特征在于，所述转子（1）上开设的凹槽为扇形体或与径向具有倾角的类扇形体，且沿周向等距排列。
3.根据权利要求1所述的一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，其特征在于，所述第一定子铁心（2-1）齿中心柱对应的圆心角小于齿冠对应的圆心角。
4.根据权利要求1所述的一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，其特征在于，所述第一永磁体（2-4）和第二永磁体（2-5）均为轴向充磁且二者充磁方向相同。
5.根据权利要求1所述的一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，其特征在于，所述电枢绕组（2-6）为集中绕组，且只绕在第一定子铁心（2-1）的中柱上。
6.根据权利要求1所述的一种轴向磁场定子无轭磁通反向永磁电机结构，其特征在于，所述第一定子铁心（2-1）、第二定子铁心（2-2）和转子铁心均为铁磁材料，为沿径向叠压的硅钢或者为压铸成型的复合软磁材料。
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