[发明专利]六相聚磁式内外无源转子横向磁通永磁电机

说明书

本发明公开了六相聚磁式内外无源转子横向磁通永磁电机，包括：王形定子铁心和王形永磁体组成的定子、内转子铁心、外转子铁心、电枢线圈。永磁体沿周向磁化且相邻两个永磁体的磁化方向相反，电枢绕组绕制在定子铁心与永磁体交替排列形成的凹槽内。定子由沿圆周均匀排列的三个单元结构组成，每两相为一个单元结构。内、外转子铁心均有3圈沿轴向布置的转子齿，通过一圆环柱连成一体，相邻两圈转子齿错开180/n度的机械角度。在电枢绕组交链最大永磁磁链时，定子齿和转子齿完全重合，与同一王形定子铁心相邻的永磁体同时沿周向往王形定子铁心聚磁，各永磁体均提供有效磁动势，磁路可以通过径向气隙往内外转子两个方向走，提高了永磁体利用率和转矩密度。

技术领域

本发明涉及六相聚磁式内外无源转子横向磁通永磁电机，属于横向磁通电机技术领域。

背景技术

横向磁通电机结构是德国教授Herbert Weh在20世纪80年代初提出的，能从根本上提高转矩密度。传统永磁电机中，定子齿槽在同一截面，若增加线圈截面积，则齿的宽度要减小，由于饱和作用要减小磁通，齿槽尺寸相互制约。横向磁通永磁电机的定子齿和电枢线圈在空间上相互垂直，齿宽和线圈横截面尺寸彼此独立，磁路和电路解耦，因此可以获得更高的转矩密度和功率密度，适用于风力发电、电动汽车、直升机、舰船驱动等电力直驱领域。

德国H.Weh教授完成了首台45kW的横向磁通永磁电机样机制造，Aachen工业大学G.Henneberger教授在原型机基础上设计了单边定子的平板式轮毂结构电机，三相轴向排列，用于电动汽车直接驱动。[Henneberger G，Bork M.Development of a new transverseflux motor[C].IEE Colloquium on New Topologies for Permanent Magbet Machines，1997：1-6]。

英国皇家海军与英国罗尔斯——罗伊斯公司合作开发了3兆瓦横向磁通永磁电机用于护卫舰推进，该样机采用双边结构，在体积增加较小情况下扭矩增加一倍，但电机单元有效材料产生的扭矩不增加。[Mitcham AJ.Transverse flux motors for electricpropulsion of ships[C].IEE Colloquium on New Topologies for Permanent MagnetMachines，1997：3/1-3/6]。

Peradeniya,Sri Lanka大学和瑞典斯德哥尔摩皇家工学院合作开发了一台横向磁通永磁电机。三相沿周向分布，每相占120°。C型定子铁心嵌入转子,盘式转子上分布轴向磁化的永磁体，周向相邻永磁体极性相反。该电机可实现较高的转矩密度，但功率因数低。[B.S.Payne，S.M.Husband，A.D.Ball.Development of Condition MonitoringTechniques for a Transverse Flux Motor.International Conference on PowerElectronics，Machines and Drivers，2002：139-144]。

国内对横向磁通永磁电机的研究相对起步较晚，但也取得了一些成果。

上海大学提出了一种双边定子、聚磁转子结构的横向磁通永磁电机，定子结构由外定子铁心、内定子铁心和定子过渡铁心组成，转子嵌在定子内。该电机气隙磁密较高，内、外双边气隙均参与能量转换,磁场利用率较高，但是转矩密度不高。[李永斌，袁琼，江建中.一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究[J].电工技术学报.2003，18(5)：46-49]。