一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及電機與傳動技術領域，尤其涉及一種具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機。
【背景技術】
[0002]與傳統電勵磁電機相比，永磁電機具有結構簡單，運行可靠;體積小，質量輕;損耗少，效率高；電機的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優點，因而受到電動汽車行業的廣泛關注。
[0003]近年來，一種定子永磁型電機，即磁通切換型永磁電機得到廣泛關注。與傳統的永磁電機相比，該電機的定子上有永磁體和電樞繞組，轉子上無永磁體和繞組，僅有導磁鐵心組成。該電機的轉矩密度比傳統的永磁電機低得多。為了提高該類電機的功率密度和轉矩密度，可在電機內部適當的增加永磁體數量，且電機可采用雙定子結構。
[0004]專利CN203352396U給出了一種具有雙定子結構的新型電機，其轉子為杯狀結構，設置在第一定子和第二定子之間，電機的外定子、轉子和內定子同軸心且相互獨立。該電機分別在第二定子和轉子的杯壁上等間距均勻地嵌入永磁體，通過兩個永磁體共同作用可以實現電機急停急轉，精度控制高。由于定轉子上都嵌入永磁體，且第一定子和第二定子上都有繞組，電機運行時存在散熱問題。
【發明內容】
[0005]發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，具有較大的輸出轉矩，適用于低速驅動系統。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，包括:第一定子、第二定子和轉子;所述轉子位于第一定子內側，所述轉子與第一定子之間設有外氣隙;所述第二定子位于轉子內側;所述第二定子與轉子之間設有內氣隙;所述轉子固定在轉軸上，作為電機唯一的機械端口 ；
[0007]所述第一定子整體呈環形結構，且在第一定子的內側設有均勻分布的開槽;所述第一定子開槽內均設有第一永磁體和電樞繞組；
[0008]所述轉子呈環形結構并均勻的嵌有第二永磁體；
[0009]所述第二定子體呈環形結構，且第二定子均勻開槽;所述第二定子開槽內設有第三永磁體。
[0010]優選的，所述第一永磁體為設置在第一定子開槽的槽口上的單一極性的永磁體。[0011 ]優選的，所述第一永磁體為設置在第一定子開槽兩側起聚磁作用的條形永磁體。
[0012]優選的，所述轉子上的第二永磁體按照Halback陣列分布。
[001 3]優選的，所述轉子上的第二永磁體的極對數為PPM—Rotar，所述第一定子上的電樞繞組的極對數為PW，所述第一定子開槽結構上產生的凸極數為pFe—Statcir,其滿足關系式:
[0014] PPM Rotor-PW = PFe Stator ；
[0015]所述第一定子上第一永磁體的極對數為PPM—statcir，所述轉子鐵磁端產生的凸極數為PFe—Rotor，其滿足關系式:
[001 6 ] PPM—Stator+PW—PFe Rotor ；
[0017]其中第一定子開槽結構上產生的凸極數、第二定子的凸極數及第二定子上的第三永磁體的極對數相等。
[0018]優選的，所述第一定子外部設有散熱裝置。
[0019]本發明的有益效果是:本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機，其第二定子軛部區域用于產生沿著氣隙圓周方向上額外的磁阻變化。與傳統的永磁電機相比，其充分利用了轉子軛部區域，且留有足夠的軛部區域避免轉子鐵心發生飽和。兩個定子槽內都嵌入永磁體，提高了定子槽的空間利用率，在相同電機體積下能獲得更高的輸出轉矩。本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機具有較大的輸出轉矩，適用于低速驅動系統。
[0020]以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明；但本發明的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機不局限于實施例。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發明的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]參見圖1所不，本發明的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，包括:第一定子1、第二定子3和轉子2;所述轉子2位于第一定子I內側，所述轉子2與第一定子I之間設有外氣隙;所述第二定子3位于轉子2內側;所述第二定子3與轉子2之間設有內氣隙；所述轉子2固定在轉軸上，作為電機唯一的機械端口；
[0024]所述第一定子I整體呈環形結構，且在第一定子I的內側設有均勻分布的開槽;所述第一定I子開槽內均設有第一永磁體1-1和電樞繞組1-2;
[0025]所述轉子2呈環形結構并均勻的嵌有第二永磁體2-1;
[0026]所述第二定子3體呈環形結構，且第二定子3均勻開槽;所述第二定子3開槽內設有第三永磁體3-1。
[0027]更進一步，所述第一永磁體1-1為設置在第一定子I開槽的槽口上的單一極性的永磁體。
[0028]更進一步，所述第一永磁體1-1為設置在第一定子I開槽兩側起聚磁作用的條形永磁體。
[0〇29] 更進一步，所述轉子2上的第二永磁體2-1按照Halback陣列分布。
[0030]更進一步，所述第一定子I外部設有散熱裝置。
[0031]更進一步，在一個磁通調制式電機中，不同部分的極對數的關系應滿足以下關系:
[0032]pPM±pw = pFe(I)
[0033 ]其中PM是永磁體的極對數，PW是三相電樞繞組的極對數，PFe是磁通調制鐵磁段數。
[0034]極對數和各部分的轉速應該滿足下列關系:
[0035]PPM ω PM土 PwWw = PFeW Fe(2)
[0036]其中ωΡΜ是永磁體的轉速，coFe是鐵磁段的轉速，0^是由固定的三相電樞繞組產生的旋轉磁場轉速:
[0037]Qf=23Tfw/pw(3)
[0038]其中fw是定子繞組電流頻率。
[0039]在本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機中，第一定子I上的電樞繞組1-2的極對數、轉子2上的第二永磁體2-1極對數和第一定子I上的開槽結構滿足關系式:
[0040]PPMRotor-PW — PFeStator(4)
[0041 ]其中PPM—Rot。!.是轉子2上第二永磁體2-1的極對數，PFe—Statcxr是在第一定子I開槽結構上產生的凸極數，PW為第一定子I上的電樞繞組1-2的極對數。由式(4)所確定的關系滿足式
(I)的條件。因此，它是構成一臺磁通調制式電機的條件。根據式(2)，轉子2的轉速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的極對數、第一定子I上的第一永磁體1-1極對數和轉子2上的凸極結構滿足關系式:
[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的極對數，PFe—Rotcxr是轉子2鐵磁段產生的凸極數。由式(6)決定的關系也滿足式(I)的條件。因此，這構成了另一臺磁通調制式電機。根據式(2)，轉子2的轉速ω Rtjtar可以有下式來確定:
[0046]PfOf=Ppe Rotor O Rotor(7)
[0047]第一定子I開槽結構上產生的凸極數、第二定子3的凸極數及第二定子3上的第三永磁體3-1的極對數相等。
[0048]當電機運行時，第一定子I上的電樞繞組1-2和第一永磁體1-1及凸極轉子2構成了一對磁通切換電機;第一定子I上的電樞繞組1-2及其齒槽效應、第二定子3和轉子2上的第二永磁體2-1構成了一對磁通調制電機。
[0049 ]兩對電機產生的兩組電磁轉矩將會疊加，使得本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機的總輸出轉矩增大。
[0050]上述實施例僅用來進一步說明本發明的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，但本發明并不局限于實施例，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發明技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于，包括:第一定子、第二定子和轉子;所述轉子位于第一定子內側，所述轉子與第一定子之間設有外氣隙;所述第二定子位于轉子內側;所述第二定子與轉子之間設有內氣隙;所述轉子固定在轉軸上，作為電機唯一的機械端口 ； 所述第一定子整體呈環形結構，且在第一定子的內側設有均勻分布的開槽;所述第一定子開槽內均設有第一永磁體和電樞繞組； 所述轉子呈環形結構并均勻的嵌有第二永磁體； 所述第二定子體呈環形結構，且第二定子均勻開槽;所述第二定子開槽內設有第三永磁體。2.根據權利要求1所述的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于:所述第一永磁體為設置在第一定子開槽的槽口上的單一極性的永磁體。3.根據權利要求1所述的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于:所述第一永磁體為設置在第一定子開槽兩側起聚磁作用的條形永磁體。4.根據權利要求1所述的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于:所述轉子上的第二永磁體按照Halback陣列分布。5.根據權利要求1所述的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于:所述轉子上的第二永磁體的極對數為PPM—R-r，所述第一定子上的電樞繞組的極對數為pw，所述第一定子開槽結構上產生的凸極數為PFe-StatCir，其滿足關系式: pPM Rotor-pff— pFe—Stator ; 所述第一定子上第一永磁體的極對數為PPM—Stator，所述轉子鐵磁端產生的凸極數為PFe—Rotor，其滿足關系式: pPM—Stator+pW一 pFe Rotor ; 其中第一定子開槽結構上產生的凸極數、第二定子的凸極數及第二定子上的第三永磁體的極對數相等。6.根據權利要求1所述的一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，其特征在于:所述第一定子外部設有散熱裝置。
【專利摘要】本發明公開了一種具有三層永磁體勵磁的永磁電機，包括第一定子、第二定子和轉子；所述轉子位于第一定子內側；所述第二定子位于轉子內側；所述轉子固定在轉軸上；所述第一定子的內側設有均勻分布的開槽；所述開槽內均設有第一永磁體和電樞繞組；所述轉子內均勻的嵌有第二永磁體；所述第二定子的外側均勻分布有開槽；所述開槽內設有第三永磁體。本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機，其第二定子軛部區域用于產生沿著氣隙圓周方向上額外的磁阻變化，與傳統的永磁電機相比，其充分利用了轉子軛部區域，且留有足夠的軛部區域避免轉子鐵心發生飽和。本發明提出的具有三層永磁體勵磁的雙定子永磁電機具有較大的輸出轉矩。
【IPC分類】H02K16/04
【公開號】CN105576918
【申請號】CN201510298762
【發明人】郭新華, 傅為農, 陳藝端, 牛雙霞, 黃燕濤, 胡崗
【申請人】華僑大學, 香港理工大學, 蘇州和鑫電氣股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年6月3日