[发明专利]双边Halbach交替极式永磁游标电机

说明书

本发明公开了一种双边Halbach交替极式永磁游标电机，包括外定子、转子及内定子，外定子包括外定子铁心，外定子铁心内周向均匀间隔分布有外定子槽和外定子齿，外定子槽内嵌有外定子电枢绕组，外定子齿的端部分裂成两个外调制极；转子包括转子铁心，转子铁心内外两边周向间隔开设内转子槽和外转子槽，内转子槽和外转子槽错开设置，内转子槽和外转子槽中分别嵌入转子内侧Halbach永磁体和转子外侧Halbach永磁体；内定子包括内定子铁心，内定子铁心外周向均匀间隔分布有内定子槽和内定子齿，内定子齿的端部分裂成两个内调制极，内定子槽内嵌有内定子电枢绕组。本发明低速大转矩、齿槽转矩较小、转矩脉动较小、永磁体用量较少。

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种双边Halbach交替极式永磁游标电机。

背景技术

永磁游标电机是基于磁场调制原理工作的。永磁游标电机在传统的永磁电机定子齿上引入了调制齿结构，利用特殊的游标效应，调制低极对数高转速的定子电枢绕组磁场，以获得可以与高极对数低转速的永磁体磁场相匹配且作用的谐波磁场分量。这种方式能够在不增加电机体积和槽数的条件下，实现低速大转矩的目标。永磁游标电机的低速大转矩能力，可以应用于电机直驱的场合，比如风力发电等，发电机叶轮直接带动永磁电机进行发电能够避免使用齿轮箱，简化机械结构，消除由于齿轮啮合传动引起的噪声和故障，从而提高发电机的效率和发电系统的可靠性。但是永磁游标电机在突破扭矩限制，降低齿槽转矩和提高功率因素方面还需要更深入的研究。

近几年有学者提出了一种双边永磁游标电机，转子内外磁极直接面向两侧气隙，能实现磁场内外侧双重调制，增加了电机转矩的输出能力。但该电机存在漏磁较大，永磁体利用率低和齿槽转矩过大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低速大转矩、齿槽转矩较小、转矩脉动较小、永磁体用量较少的双边Halbach交替极式永磁游标电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种双边Halbach交替极式永磁游标电机，包括由外到内依次镶嵌设置的外定子、转子及内定子，所述外定子包括外定子铁心，外定子铁心内周向均匀间隔分布有外定子槽和外定子齿，所述外定子槽内嵌有外定子电枢绕组，所述外定子齿的端部分裂成两个外调制极，所述两个外调制极之间形成外定子调制极中间槽；

所述转子包括转子铁心，转子铁心内外两边周向间隔开设内转子槽和外转子槽，所述内转子槽和外转子槽错开设置，所述内转子槽和外转子槽中分别嵌入转子内侧Halbach永磁体和转子外侧Halbach永磁体，转子齿与转子外侧Halbach永磁体以及转子内侧Halbach永磁体形成阵列的交替极结构；

所述内定子包括内定子铁心，内定子铁心中心穿孔，内定子铁心外周向均匀间隔分布有内定子槽和内定子齿，内定子齿的端部分裂成两个内调制极，内定子槽内嵌有内定子电枢绕组，所述两个内调制极之间形成内定子调制极中间槽。

进一步，所述内定子齿与外定子齿在周向上布置位置错开半个齿槽角。

进一步，所述外调制极和所述内调制极对应的圆心角相等，所述外定子调制极中间槽与外定子槽在外定子内圈圆周上形成弧线对应的圆心角相等，所述内定子调制极中间槽与内定子槽在内定子外圈圆周上形成弧线对应的圆心角相等。

进一步，所述内转子槽和外转子槽数量相等，内转子槽和外转子槽错开3-5°的角度设置。

进一步，所述转子外侧Halbach永磁体包括转子外侧径向永磁及分别位于转子外侧径向永磁体两侧的转子外侧周向永磁体，所述转子内侧Halbach永磁体包括转子内侧径向永磁体，及两个分别位于转子内侧径向永磁体两侧的转子内侧周向永磁体。

进一步，所述转子外侧Halbach永磁体和转子内侧Halbach永磁体均为同极。