CN216959629U - 一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，包括从外向内依次同轴设置的外定子、转子、内定子和转轴，外定子内侧开设若干外定子槽，形成若干凸极齿，内定子外表面也向内凹陷形成若干凸极齿，每个外定子槽的槽口处均设置有若干块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体，外定子和内定子的凸极齿上均设有一套电枢绕组，转子转子为内外双凸极结构，转子中间安装有隔磁套筒，将转子分隔为两个独立的磁路，内定子由定子铁心、电枢绕组组成。与现有技术相比，本实用新型外定子和内定子的凸极齿上分别设有一套电枢绕组，并且共用一个转子，在提高电机转矩密度的同时，避免了传统电机因转子上套有绕组加入电刷和滑环而对系统运行造成的不稳定性。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及电机技术领域，尤其涉及一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机技术。
背景技术
近年来，出现了以磁通反向永磁电机为代表的一类定子永磁型无刷电机，由于其突破了传统转子永磁型电机在本体结构、容错性能和调速能力等方面的技术瓶颈，受到了国内外学者的广泛关注。
磁通反向永磁电机是一种将永磁体直接安装在定子齿表面的定子永磁型无刷电机。其结构特点是，在每个定子齿与气隙接触的表面安装两块磁化方向相反的永磁体。转子结构简单，既无绕组又无永磁体。由于其永磁体安装在定子侧，无需复杂的工艺和措施去固定永磁体，可以显著减小电机气隙的有效长度，提高功率密度；此外，永磁体产生的热量可以通过定子铁心直接传送到机壳，散热便利，有益于提高电流密度。然而，该电机也存在诸多缺点，例如转矩密度小、转矩脉动大等。有学者就针对如何提高转矩密度进行研究，提出双电枢磁通反向永磁电机。与传统磁通反向电机不同，其拥有两套电枢绕组，分别置于定子槽内和转子槽内。然而，双电枢磁通反向电机由于电刷和滑环的存在，有可能产电火花，对电机系统的安全稳定运行造成一定影响。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，设计了内外两个定子，内外两个定子分别有一套电枢绕组，并且共用一个转子，在提高电机转矩密度的同时，避免了电机因加入电刷和滑环造成系统运行的不稳定性。
技术方案：本实用新型公开了一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，包括从外向内同轴心设置的外定子、转子、内定子和转轴，所述外定子内侧开设若干外定子槽，形成若干凸极齿，所述内定子外表面也向内凹陷形成若干凸极齿，每个所述外定子槽的槽口处均设置有若干块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体，所述外定子和所述内定子的凸极齿上均设有一套电枢绕组，所述转子为内外双凸极结构，且其中间安装有隔磁套筒(8)，将所述转子分隔为两个独立的磁路。
进一步地，所述外定子和内定子的凸极齿数量相等，且分布均匀，每个所述外定子和内定子的凸极齿在同一径向中心线上。
进一步地，每个所述外定子槽的槽口处均设置有3块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体。
进一步地，内外双凸极结构所述转子的内外侧凸极齿的数量相等，其方向相反且分布均匀，内外侧凸极齿在同一径向中心线上。
进一步地，所述外定子和所述内定子的凸极齿上绕有的电枢绕组分别为外定子绕组和内定子绕组，所述外定子绕组和内定子绕组均为三相对称交流绕组，所述外定子绕组和内定子绕组串联或者并联。
有益效果：
1）本实用新型通过设置内外两个定子，外定子与内定子分别有一套电枢绕组，不但保留了双电枢磁通反向电机的高转矩密度，而且不需要加入电刷和滑环，提高了电机系统的运行稳定性。
2）本实用新型具有Halbach阵列的永磁体放置在外定子槽开口处，进一步提高了新型电机的转矩密度和功率密度。
3）本实用新型转子内部的安装的隔磁套筒，将内外两个电机磁路完全隔离，避免了磁路之间的相互耦合。
4）本实用新型外定子与内定子上的电枢绕组可以根据实际要求选择并联和串联，增加电机的实用性。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例的永磁体排列示意图。
其中，1、外定子；2、外定子绕组；3、永磁体；4、转子；5、转轴；6、内定子；7、内定子绕组；8、隔磁套筒。
具体实施方式
为使得本实用新型实现的技术手段、创作特征、有益效果和达成目的更加的明显和易懂，下面将结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
本实用新型公开的一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，如图1所示，包括：外定子1、转子4、转轴5、内定子6，转子4外同轴套有外定子1，转子4内同轴套有内定子6，三者同轴心安装，转轴5设置于内定子6内同轴设置。
外定子1由外定子铁芯、永磁体3、外定子绕组2组成，外定子铁芯内侧开设若干外定子槽，形成若干凸极齿，参见附图1，本实施方式以12极凸极齿为例进行说明，永磁体3为Halbach阵列，分布在外定子槽的槽口处。外定子绕组2绕在外定子1的凸极齿上。
转子4位于外定子1和内定子6之间，既无绕组又无永磁体，转子4为内外双凸极结构，内外双凸极结构转子4的内外侧凸极齿的数量相等，本实施方式以10极为例说明，其方向相反且分布均匀，内外侧凸极齿在同一径向中心线上。转子4中间安装有隔磁套筒8，将转子4分隔为两个独立的磁路。
内定子6由内定子铁心、内定子绕组7组成。内定子6外表面也向内凹陷形成若干凸极齿，本实施方式中，内定子6的凸极齿数量与外定子1的凸极齿数量相等，均已12极为例进行说明。并且每对内定子6的凸极齿与外定子1的凸极齿在同一径向中心线上。并且内定子6的凸极齿与外定子1的凸极齿均均匀间隔分布，方向相对，一个向内侧一个向外侧，参见附图1。
永磁体3分布如图2所示，每个外定子槽的槽口处均设置有3块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体。提高了电机的转矩密度。
外定子绕组2和内定子绕组7均为三相对称交流绕组，可以串联或者并联，并联可以提高电机的容错性。
本实施方式中，内外两个定子分别有一套电枢绕组，并且共用一个转子，在提高电机转矩密度的同时，避免了传统电机因转子上套有绕组加入电刷和滑环而对系统运行造成的不稳定性。
以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，其特征在于，包括从外向内同轴心设置的外定子（1）、转子（4）、内定子（6）以及转轴（5），所述外定子（1）内侧开设若干外定子槽，形成若干凸极齿，所述内定子（6）外表面也向内凹陷形成若干凸极齿，每个所述外定子槽的槽口处均设置有若干块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体（3），所述外定子（1）和所述内定子（6）的凸极齿上均设有一套电枢绕组，所述转子（4）为内外双凸极结构，且其中间安装有隔磁套筒(8)，将所述转子分隔为两个独立的磁路。
2.根据权利要求1所述的一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，其特征在于，所述外定子（1）和内定子（6）的凸极齿数量相等，且分布均匀，每个所述外定子（1）和内定子（6）的凸极齿在同一径向中心线上。
3.根据权利要求1所述的一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，其特征在于，每个所述外定子槽的槽口处均设置有3块彼此紧贴且以Halbach方式充磁的永磁体。
4.根据权利要求1所述的一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，其特征在于，内外双凸极结构所述转子（4）的内外侧凸极齿的数量相等，其方向相反且分布均匀，内外侧凸极齿在同一径向中心线上。
5.根据权利要求1所述的一种具有Halbach永磁阵列的双定子磁通反向电机，其特征在于，所述外定子（1）和所述内定子（6）的凸极齿上绕有的电枢绕组分别为外定子绕组（2）和内定子绕组（7），所述外定子绕组（2）和内定子绕组（7）均为三相对称交流绕组，所述外定子绕组（2）和内定子绕组（7）串联或者并联。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115296501A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-04 | 山东大学 | 双定子单转子永磁同步电机 |
| CN118300355A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-07-05 | 中原工学院 | 一种定子槽口切向励磁的双定子磁场调制永磁电机 |
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2021
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