轉(zhuǎn)子聚磁式雙定子橫向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度的永磁電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]與電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)按照永磁體磁路結(jié)構(gòu)分為:表貼式和聚磁式。轉(zhuǎn)子采用聚磁式結(jié)構(gòu)，與表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比較，氣隙中有效諧波磁密能夠大大提高，可以提高電機(jī)的功率密度，同時(shí)也能提高電機(jī)的功率因數(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的徑向磁通和軸向磁通電機(jī)，其電路和磁路在同一個(gè)平面，存在互相競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)加大電負(fù)荷時(shí)，需要加大線圈的截面，即槽面積，那么齒的寬度就會(huì)減小，為了防止飽和，就必須降低磁負(fù)荷。反之亦然。因此電機(jī)的功率密度難以提高。
[0004]為了提高功率密度，人們采用橫向磁通結(jié)構(gòu)電機(jī)，其電負(fù)荷與磁負(fù)荷在結(jié)構(gòu)上完全解耦，而且每相磁路之間沒有耦合，可獨(dú)立分析與控制。在同樣體積的情況下，可以通過(guò)加大電機(jī)的極對(duì)數(shù)來(lái)提高轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，特別適用于低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)的場(chǎng)合。
[0005]但傳統(tǒng)的橫向結(jié)構(gòu)電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間利用率和繞組利用率偏低，轉(zhuǎn)矩密度和功率密度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)的橫向結(jié)構(gòu)電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間利用率和繞組利用率偏低，轉(zhuǎn)矩密度和功率密度低的問題，提供了一種轉(zhuǎn)子聚磁式雙定子橫向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)。
[0007]本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子聚磁式雙定子橫向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)，它包括定子、轉(zhuǎn)子、外殼和轉(zhuǎn)子支架，定子包括外定子和內(nèi)定子，轉(zhuǎn)子位于外定子和內(nèi)定子之間，且固定在轉(zhuǎn)子支架上；外定子與轉(zhuǎn)子之間形成第一工作氣隙，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子之間形成第二工作氣隙；
[0008]外定子包括外定子鐵心和外定子電樞繞組，外定子鐵心包括P個(gè)第一 U型外定子鐵心和P個(gè)第二 U型外定子鐵心，P個(gè)第一 U型外定子鐵心和P個(gè)第二 U型外定子鐵心沿圓周方向交替均布在外殼的內(nèi)圓表面，且第一 U型外定子鐵心和第二 U型外定子鐵心在軸向錯(cuò)開距離d ;外定子電樞繞組設(shè)置在P個(gè)第一 U型外定子鐵心和P個(gè)第二 U型外定子鐵心共同的U型區(qū)域中；
[0009]內(nèi)定子包括內(nèi)定子電樞繞組、內(nèi)定子鐵心、非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒和內(nèi)定子軸，內(nèi)定子鐵心包括P個(gè)第一 U型內(nèi)定子鐵心和P個(gè)第二 U型內(nèi)定子鐵心，P個(gè)第一 U型內(nèi)定子鐵心和P個(gè)第二U型內(nèi)定子鐵心沿圓周方向交替均布在非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒的外圓表面，且第一U型內(nèi)定子鐵心和第二 U型內(nèi)定子鐵心在軸向錯(cuò)開距離d ;內(nèi)定子電樞繞組設(shè)置在P個(gè)第一U型內(nèi)定子鐵心和P個(gè)第二 U型內(nèi)定子鐵心共同的U型區(qū)域中；非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒固定設(shè)置在內(nèi)定子軸上；
[0010]轉(zhuǎn)子包括2p塊第一永磁體、2p塊第二永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵心包括2p個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心和4p個(gè)外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心；2p個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心沿圓周方向均布，每個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心的左右側(cè)表面和對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心之間分別設(shè)置有第一永磁體和第二永磁體，該對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)子支架上；轉(zhuǎn)子支架通過(guò)軸承與內(nèi)定子軸活動(dòng)連接，轉(zhuǎn)子支架固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與外殼活動(dòng)連接；轉(zhuǎn)軸與內(nèi)定子軸的軸心在同一中心線上；
[0011]第一 U型外定子鐵心和一側(cè)的外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心徑向?qū)R，第一 U型內(nèi)定子鐵心和對(duì)稱側(cè)的外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心徑向?qū)R，且軸向?qū)挾认嗟取?br>[0012]第二 U型外定子鐵心和一側(cè)的外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心徑向?qū)R，第二 U型內(nèi)定子鐵心和對(duì)稱側(cè)的外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心徑向?qū)R，且軸向?qū)挾认嗟取?br>[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、本發(fā)明電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用聚磁式結(jié)構(gòu)，鐵心中放置一對(duì)永磁體，磁化方向相反，且圓周方向相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心中的永磁體磁化方向相反，結(jié)合周向相鄰兩個(gè)定子鐵心左、右分別對(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)磁通切換的功能，避免相鄰傳統(tǒng)的橫向磁場(chǎng)電機(jī)兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心只能對(duì)應(yīng)一個(gè)定子鐵心的情況，提高了空間利用率，同時(shí)外定子和內(nèi)定子鐵心左、右分別對(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以同時(shí)利用轉(zhuǎn)子上的兩個(gè)相鄰永磁體，避免永磁體無(wú)效工作區(qū)，減小聚磁式結(jié)構(gòu)的漏磁，提高了電機(jī)的磁通利用率。
[0015]2、本發(fā)明電機(jī)的各定子鐵心尺寸相同，各轉(zhuǎn)子鐵心尺寸也相同，且都可用硅鋼片疊制而成。任何時(shí)刻都能充分利用永磁體，避免永磁體無(wú)效工作區(qū)，可以有效的減少電機(jī)的漏磁通，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。因此，本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景，可在風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車，艦船電力推進(jìn)等場(chǎng)合應(yīng)用。
[0016]3、本發(fā)明電機(jī)的定子電樞繞組為環(huán)形繞組，嵌在定子鐵心凹槽內(nèi)，沒有端部，有效地縮短了繞組的無(wú)效長(zhǎng)度。同時(shí)，每相外定子繞組和內(nèi)定子繞組可以順向串聯(lián)組成一套繞組，也可以并聯(lián)作為兩套繞組獨(dú)立運(yùn)行。在大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中，采用雙定子繞組，在總功率不變的情況下，可以減小驅(qū)動(dòng)器電力電子開關(guān)器件的電壓或電流限值，降低系統(tǒng)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子聚磁式雙定子橫向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0019]圖3是圖1的B-B剖視圖；
[0020]圖4(a) (b)是h時(shí)亥I」、兩鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元與外定子、內(nèi)定子之間的電機(jī)主磁通，電樞繞組不通電；
[0021]圖5(a) (b)是h時(shí)亥I」、兩鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元與外定子、內(nèi)定子之間的電機(jī)主磁通，電樞繞組不通電。
【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述轉(zhuǎn)子聚磁式雙定子橫向磁場(chǎng)永磁同步電機(jī)，它包括定子、轉(zhuǎn)子、外殼3和轉(zhuǎn)子支架4，定子包括外定子和內(nèi)定子，轉(zhuǎn)子位于外定子和內(nèi)定子之間，且固定在轉(zhuǎn)子支架4上；外定子與轉(zhuǎn)子之間形成第一工作氣隙，內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子之間形成第二工作氣隙；
[0023]外定子包括外定子鐵心5和外定子電樞繞組6，外定子鐵心5包括P個(gè)第一 U型外定子鐵心5-1和P個(gè)第二 U型外定子鐵心5-2，P個(gè)第一 U型外定子鐵心5-1和p個(gè)第二U型外定子鐵心5-2沿圓周方向交替均布在外殼3的內(nèi)圓表面，且第一 U型外定子鐵心5-1和第二 U型外定子鐵心5-2在軸向錯(cuò)開距離d ;外定子電樞繞組6設(shè)置在P個(gè)第一 U型外定子鐵心5-1和P個(gè)第二 U型外定子鐵心5-2共同的U型區(qū)域中；
[0024]內(nèi)定子包括內(nèi)定子電樞繞組9、內(nèi)定子鐵心10、非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒12和內(nèi)定子軸13，內(nèi)定子鐵心10包括P個(gè)第一 U型內(nèi)定子鐵心10-1和P個(gè)第二 U型內(nèi)定子鐵心10-2，P個(gè)第一 U型內(nèi)定子鐵心10-1和P個(gè)第二 U型內(nèi)定子鐵心10-2沿圓周方向交替均布在非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒12的外圓表面，且第一 U型內(nèi)定子鐵心10-1和第二 U型內(nèi)定子鐵心10-2在軸向錯(cuò)開距離d ;內(nèi)定子電樞繞組9設(shè)置在P個(gè)第一 U型內(nèi)定子鐵心10-1和P個(gè)第二 U型內(nèi)定子鐵心10-2共同的U型區(qū)域中；非導(dǎo)磁內(nèi)定子套筒12固定設(shè)置在內(nèi)定子軸13上；
[0025]轉(zhuǎn)子包括2p塊第一永磁體7、2p塊第二永磁體11、轉(zhuǎn)子鐵心8和轉(zhuǎn)軸1，轉(zhuǎn)子鐵心8包括2p個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心8-1和4p個(gè)外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心8-2 ；2p個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心8-1沿圓周方向均布，每個(gè)中間位置H型轉(zhuǎn)子鐵心8-1的左右側(cè)表面和對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)外部矩形轉(zhuǎn)子鐵心8-2之間分別設(shè)置有第一永磁體7和第二永磁體11