[发明专利]轴向励磁的双凸极电机

说明书

技术领域

本发明涉及两种轴向励磁的双凸极电机，属于双凸极结构电机领域。

背景技术

美国威斯康星-麦迪逊大学的Lipo教授等在开关磁阻电机的基础上增加了永磁励磁，提出了永磁双凸极电机。该电机属于一种变磁阻电机，其定子、转子均为凸极结构，结构简单，转子上没有绕组，功率密度高，但由于其励磁磁场不易调节，故不能作为发电机使用。

电励磁双凸极电机(如“双凸极无刷直流发电机”，授权公告号CN1099155C)以电励磁绕组取代永磁体，使得电机的励磁磁场可以调节。作为发电机工作时，不需要转子位置传感器，且励磁绕组仅需要单管变换器进行供电，调节励磁绕组电流即可调节输出电压，故障时可灭磁，具有可靠性高的特点。作为电动机时，可以实现宽的调速性能。

上述电机由于定子上除了要绕制电枢绕组外，还要设置切向或径向永磁体或励磁绕组，与开关磁阻电机相比势必会增加定子的外径。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提出两种具有轴向磁路、无附加气隙且径向空间利用率高的轴向励磁双凸极电机。

第一种轴向励磁的双凸极电机的结构包括：定子铁心、电枢绕组、转子铁心、定子轴向导磁背铁、转轴、转子轴向导磁背铁，还包括励磁绕组或永磁磁钢；

由定子铁心、电枢绕组和转子铁心组成至少两个按轴向排列的双凸极单体结构，定子轴向导磁背铁为定子铁心提供轴向磁路，转子轴向导磁背铁为转子铁心提供轴向磁路，电枢绕组绕制于定子铁心的齿上；

所述双凸极单体结构的定子铁心为整体定子结构，所述励磁绕组或永磁磁钢均为环形；

当采用励磁绕组时，励磁绕组设置于相邻的双凸极单体结构之间的定子轴向导磁背铁内；

当采用永磁磁钢时，永磁磁钢嵌于相邻的双凸极单体结构之间的定子轴向导磁背铁处。

第二种轴向励磁的双凸极电机的结构包括：定子铁心、电枢绕组、转子铁心、定子轴向导磁背铁、转轴，还包括励磁绕组或永磁磁钢；

由定子铁心、电枢绕组和转子铁心组成至少两个按轴向排列的双凸极单体结构，定子轴向导磁背铁为定子铁心提供轴向磁路，电枢绕组绕制于定子铁心的齿上；

所述双凸极单体结构的定子铁心由2n个等分的圆弧状定子结构组成，相应地，定子轴向导磁背铁及永磁磁钢也为2n个等分的圆弧状结构，n为自然数；

当采用励磁绕组时，励磁绕组绕制于相邻的双凸极单体结构之间的定子轴向导磁背铁上；

当采用永磁磁钢时，永磁磁钢嵌于相邻的双凸极单体结构之间的定子轴向导磁背铁处。

本发明具有如下技术效果：

(1)由于在双凸极单体结构上不需要安装永磁磁钢或励磁绕组，轴向截面积利用率高。

(2)励磁绕组的空间利用率高，不存在附加气隙，励磁效率高；对于电机定子、转子位置互换形成的外转子电机结构，励磁绕组的用铜量可进一步减小。

(3)通过各双凸极单体的转子斜槽结构或错开角度可以达到较小的转矩脉动和良好的三相绕组对称性。

(4)尤其适用于风力电机等双凸极单体轴向长度不大的场合。

附图说明

图1(a)为本发明采用环形励磁绕组的轴向励磁双凸极电机的结构示意图；图1(b)为图1(a)所示电机的A-A截面结构示意图；图1(c)为图1(a)所示电机的B-B截面磁路示意图。

图2(a)为本发明采用环形永磁磁钢的轴向励磁双凸极电机的结构示意图；图2(b)为图2(a)所示电机的A-A截面结构示意图；图2(c)为图2(a)所示电机的C-C截面磁路示意图。

图3(a)为本发明采用励磁绕组的无转子轴向磁路的轴向励磁双凸极电机的结构示意图；图3(b)为图3(a)所示电机的D-D截面结构示意图；图3(c)为图3(a)所示电机的E-E截面磁路示意图。

图4(a)为本发明采用永磁磁钢的无转子轴向磁路的轴向励磁双凸极电机的结构示意图；图4(b)为图4(a)所示电机的D-D截面结构示意图；图4(c)为图4(a)所示电机的F-F截面磁路示意图。

图1～图4中的标号名称：1、定子铁心；2、电枢绕组；3、转子铁心；4、定子轴向导磁背铁；5、转轴；6、励磁绕组；7、转子轴向导磁背铁；8、永磁磁钢。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。