[发明专利]一种分区定子盘式双凸极电机

说明书

技术领域

本发明涉及盘式电机领域，更具体的，涉及一种分区定子盘式双凸极电机。

背景技术

随着新能源产业的发展，风力发电、电动汽车等领域成为了我国新能源发展的重要组成部分。而电机作为能量转换的重要环节，在新能源产业的发展中起着关键的作用。

双凸极电机作为一种性能良好的新型电机受到了人们的关注。双凸极电机的定转子呈双凸极结构，转子结构简单，既无永磁体，也无励磁绕组，具有较低的转动惯量和快速动态响应特性；同时，具有功率密度高，结构简单、容错性能好、控制灵活等优点。然而，目前的双凸极电机需要在定子侧嵌放多个径向充磁或者切向充磁的永磁体，或者绕制多个励磁绕组，定子侧结构相对复杂。同时，目前的双凸极电机大多轴向长度较长，在某些长度有要求的应用场合受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种分区定子盘式双凸极电机，以提高电机的转矩密度和功率密度，解决现有技术存在的电机体积较大、定子结构复杂等问题。

本发明提出的一种分区定子盘式双凸极电机，包括同轴安装的第一定子、第二定子、转子结构、导磁外壳、环形集中励磁绕组和集中电枢绕组；其中：

所述转子结构包括M个转子铁芯块和一个非导磁支架；非导磁支架上开有M个均匀分布的孔，用于安装所述M个转子铁芯块；所述M个转子铁芯块为转子凸极，相邻的两个转子铁芯块之间的槽为转子槽，每个转子槽的结构、尺寸大小相同(转子凸极与槽结构共同使转子磁阻变化，从而导致磁链变化)；

所述转子结构位于第一定子和第二定子之间，三者共轴设置；转子结构与第一定子与第二定子上的定子齿齿面之间气隙尺寸相同；所述第一定子与第二定子结构、尺寸相同，在第一定子和第二定子内壁上都均匀分布有N个结构、尺寸、设置位置相同的定子齿，所有定子齿构成电机的定子凸极；相邻的两个定子齿之间的槽为定子槽，每个定子槽的结构、尺寸相同；2N个集中电枢绕组线圈嵌在定子槽内且分别环绕在第一定子和第二定子的各个定子齿上；全部集中电枢绕组线圈平均分成m相，每2N/m个集中绕组线圈串联或者并联构成电机的一相绕组；

所述环形集中励磁绕组用于产生励磁磁场，其同轴安装在所述导磁外壳的内侧，和导磁外壳一体同轴套设在所述第一定子、第二定子和转子结构上；所述导磁外壳与两端的第一定子、第二定子相连，形成闭合磁路。

进一步的，所述环形集中励磁绕组采用环形永磁磁钢替代，该环形永磁磁钢尺寸与导磁外壳相当，嵌在导磁外壳上，与其共同以电机转轴为轴线，用于产生励磁磁场。

进一步的，所述的转子铁芯块采用硅钢片沿径向叠压制成。

进一步的，所述的定子齿采用硅钢片冲制或者SMC材料压制而成。

进一步的，所述非导磁支架采用铝合金制成。

进一步的，所述定子齿数与转子铁芯块数的比例为N/M＝2mk/(2mk±2k)，m为整数，表示电机的相数，k为整数。

进一步的，所述的定子齿与转子铁芯块在垂直于电机轴的截平面为扇形结构，定子槽与转子槽在垂直于电机轴的截平面为矩形或者扇形结构。

进一步的，所述M≥1，且为整数。

进一步的，所述N≥1，且为整数。

有益效果：本发明提出了一种分区定子盘式双凸极电机，集中了盘式电机和双凸极电机的优点，在定子侧加上了集中环形励磁绕组或环形永磁磁钢，定子侧结构简单；同时，集中环形励磁绕组或环形永磁磁钢围绕转子设置，有效地利用了电机的有限空间，提高了电机的转矩密度和功率密度；除此之外，本发明保留了双凸极电机结构简单的特点，制造方便；最后，本发明采用了盘式结构，电机轴向长度较短，适合应用于对于电机轴向长度有严格要求的场合，比如电动汽车用电机等场合。

附图说明

图1为本发明分区定子盘式双凸极电机采用集中环形励磁绕组的三维结构示意图；

图2(a)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用集中环形励磁绕组的半剖图；图2(b)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用环形永磁磁钢的半剖图；

图3(a)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用集中环形励磁绕组局部视图；图3(b)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用环形永磁磁钢的局部视图；

图4为本发明分区定子盘式双凸极电机的转子结构图；

图5(a)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用集中环形励磁绕组的励磁磁路示意图；图5(b)为本发明分区定子盘式双凸极电机采用环形永磁磁钢的励磁磁路示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：