[发明专利]一种环体盒结构横向磁通永磁或磁阻永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种横向磁通永磁或磁阻永磁电机，特别涉及一种环体盒结构的横向磁通永磁或磁阻永磁电机。

背景技术

横向磁通永磁电机由于其磁路与电路在空间相互垂直，克服了径向磁通电机磁路与电路尺寸在同一个圆环截面上相互制约的缺点，具有提高电机功率和转矩密度，容易实现多相、多极对数结构的特点，成为电机技术界关注和研究的热点。然而，从上世纪80年代，德国H.Weh教授提出横向磁通永磁电机(tranverse flux permanent magnet machine)以来，横向磁通永磁电机并未能够在中国乃至世界电机市场上占有一席之地。

经研究发现，阻碍横向磁通电机发展的主要技术问题是：

第一，磁通流向由径向改变为横向，磁力线所在平面转了90°，这使得原来在径向磁通电机中一直普遍大量使用的硅钢片，在横向磁通电机中难以直接使用了。硅钢片具有令人满意的低成本、低铁耗和在高磁通密度(1.0～2.0T)下的高导磁率等特性。硅钢片的这些优点是现今任何其它电机铁磁材料都不具有的。在径向磁通电机中，硅钢片沿轴向叠装，硅钢片平面即磁力线所在的径向平面与电机的旋转方向平行。在横向磁通电机中，需要创造合适的制造方法，以比较简单的加工工艺采用硅钢片制造横向磁通电机的定子或转子铁心，而且，要使铁心的硅钢片平面即磁力线所在的横向平面与电机的旋转方向垂直。

第二，在横向磁通电机定子或转子中，一系列呈圆周阵列分布的铁心是离散的；贯穿一系列离散铁心绕组槽的绕组，无论有无骨架，都缺乏机械强度；在定子与转子之间的气隙两侧，定子铁心及其绕组与转子铁心(及其绕组，或者及其包含的永磁体或磁阻永磁材料叠层体。)之间，存在强大的电磁作用力，要求有相等的机械结构力与之平衡。需要创造一种机械结构方式，制造整体的相定子或相转子部件，并具有足够的机械强度。

第三，在径向磁通的感应电机中，定子或转子的前端和后端存在铁心槽之外的绕组端部，会产生漏磁和电磁干扰；在现有横向磁通电机中，由于定子或转子的铁心都是离散的，在离散铁心间隔处，也存在暴露在铁心绕组槽之外的绕组导体，同样会产生漏磁和电磁干扰。需要在设计横向磁通电机定子或转子机械结构时，同时考虑对离散的铁心和暴露在铁心间隔处的绕组导体采取电磁屏蔽措施。

第四，对于横向磁通永磁或磁阻永磁电机还有一个专门的技术问题需要解决：现有的横向磁通永磁电机，在定转子气隙两侧，圆周方向，相邻2个转子铁心的永磁体极性方向相反，只轮流对应1个定子铁心(相转子铁心的数量是相定子铁心的2倍)。假如相定子铁心与与相转子铁心极对数相等，而且一一对应，就会造成奇数序列的定子铁心与偶数序列的定子铁心中的磁通方向相反，以及贯穿奇数序列与偶数序列定子铁心槽的绕组感应电流因为方向相反而抵消，这是不允许的。因此，现有的横向磁通永磁电机的相定子磁路和电路在圆周空间的利用率，以及相转子铁心及其永磁体的利用率都只有50％。需要创造一种对应奇数系列与偶数系列相转子铁心的永磁体或磁阻与永磁材料叠层体极性方向，切换对应的奇数系列与偶数系列相定子铁心磁路及其绕组的电磁结构方式，使得圆周方向气隙两侧每一个奇数系列或偶数的相转子铁心都能对应一个奇数系列或偶数系列的相定子铁心磁路及其绕组，使得相定子铁心及其绕组对于圆周空间的利用率，以及相转子铁心中的永磁体或磁阻与永磁材料叠层体的利用率都能达到应有的100％。

第五，横向磁通永磁与磁阻永磁电机的区别应当仅在于其相转子铁心中嵌入的是永磁体或者是磁阻与永磁材料叠层体。