[发明专利]一种新型高功率密度爪极永磁电机

说明书

本发明为一种新型高功率密度爪极永磁电机，由多个爪极电机模块组成，相邻两个爪极电机模块之间沿轴向侧偏移特定角度，每个爪极电机模块包括具有前后爪极的定子铁心、异型电枢绕组、永磁体、转子铁心；所述异型电枢绕组采用全局环型绕组结构，形状沿周向为S曲线形；所述定子铁心具有圆环状的定子轭，定子轭的环形圆周的前后端面上交错分布有多个轭壁，多个轭壁沿圆周方向在其所在定子轭端面上均匀分布；每个轭壁上均连接有一个爪极，相邻的前爪极和后爪极的爪部相对；多个爪极及定子轭围成容纳异型电枢绕组的定子空腔；所述转子铁心与爪极相邻的圆环侧面上，沿圆周方向均匀分布有多个永磁体。能在保证其可靠性的前提下减轻机体重量。

技术领域

本发明涉及横向磁通永磁电机技术领域,具体涉及一种新型高功率密度爪极永磁电机。

背景技术

横向磁通永磁电机是近几年新兴起的一种电机，相较轴向磁通电机和径向磁通电机，在轴向长度和径向长度都比较大的情况下，其具有更高的功率密度。爪极永磁电机是横向磁通电机的一种特例，被广泛应用于多种领域，譬如应用在汽车工业领域和航空宇航领域，相较传统电机，爪极电机更好地利用了空间三维磁场，故其性能更优。并且随着新型材料及制作工艺的发展，爪极电机的制造变得较为容易，制作成本不断降低，运行可靠性得到提升。

但传统的爪极电机结构并不完善，现有的爪极电机多采用直线形环型绕组结构，使得定子槽空腔利用率较低，从而使得爪极电机的空间并未充分利用，所以电机性能有进一步增强的空间。定子结构方面，传统爪极电机的定子铁心结构不够完善，作为部分领域(如对电机的重量与成本有要求的情况)使用时会产生重量大、成本高等问题，而且不完善的定子结构也会导致其铁耗较大，不易于提供更高的功率。

因此，如何在优化爪极电机性能的情况下解决其重量大、成本较高、效率较低的问题，便成为一个重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型高功率密度爪极永磁电机，以解决上述背景技术中存在的技术问题，提高磁爪电机的功率密度、效率，并且在保证其可靠性的前提下减轻机体重量。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种新型高功率密度爪极永磁电机，由多个爪极电机模块组成，相邻两个爪极电机模块之间沿轴向侧偏移特定角度，每个爪极电机模块均为单定子单转子结构，包括具有前后爪极的定子铁心、异型电枢绕组、永磁体、转子铁心；定子铁心与异型电枢绕组共同构成定子，其特征在于：

所述异型电枢绕组采用全局环型绕组结构，形状沿周向为S曲线形，整体呈圆环状；所述定子铁心具有圆环状的定子轭，定子轭的环形圆周的前后端面上交错分布有多个轭壁，多个轭壁沿圆周方向在其所在定子轭端面上均匀分布；每个轭壁上均连接有一个爪极，相邻的前爪极和后爪极的爪部相对；多个爪极及定子轭围成容纳异型电枢绕组的定子空腔；

所述转子铁心与爪极相邻的圆环侧面上，沿圆周方向均匀分布有多个永磁体；所述永磁体沿电机周向进行充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，永磁体的数量与定子铁心上爪极的数量相同，且二者位置相对。

在定子铁心上相邻两个轭壁之间的定子轭上均开设有凹槽，位于前端面的凹槽与位于后端面的爪极位置相对。凹槽的形状可以为半圆形、半椭圆形、多边形(矩形、梯形)但不限定为以上类型。

所述新型高功率密度爪极永磁电机为内转子电机或外转子电机，为内转子电机时，转子铁心的内径与电机轴固定，外径圆周侧面上均匀布置多个永磁体，定子铁心套在转子铁心外径上；为外转子电机时，转子铁心内径圆周侧面上均匀布置多个永磁体，套在定子铁心上，定子铁心的中心上设有通孔，用于多个爪极电机模块安装时的轴向定位，转子铁心外径与电机轴固定。

所述永磁体为圆弧梯形，永磁体的长度与转子铁心的轴向长度一致，且大于爪极的爪部面积。