[发明专利]横向磁通式无刷馈电双转子电机

说明书

技术领域

本发明涉及横向磁通式无刷馈电双转子电机，属于永磁电机的技术领域。

背景技术

传统的电机结构通常含有一个定子和一个转子。由于仅含一个转子，所以这种电机只能实现单一速度的单轴输出。而当前，在许多新兴工业领域中，例如鱼雷推进、电动汽车、风力发电系统等，要求电机具有提供两个独立转速的双轴输出能力。显然，传统电机结构无法实现这一功能。

目前，为了实现双轴输出而普遍采用的方法是，将传统电机改造为定子也可以旋转的结构，然而由于定子含有需要馈电的绕组，因此必须采用电刷、滑环等部件对定子绕组进行馈电。但这样会导致电机运行效率下降、可靠性降低，并且需要经常对电刷等部件进行维护。为此，开发具有双轴输出能力的新型结构电机，成为电机设计行业面临的新任务和新挑战。

发明内容

本发明为了解决传统电机只能实现单一速度的单轴输出，而目前采用的双速双轴结构需要电刷、滑环等部件，导致运行效率下降、可靠性降低和需要经常对电刷等部件进行维护的问题，本发明提供了一种横向磁通式无刷馈电双转子电机。

本发明所述横向磁通式无刷馈电双转子电机，它包括端盖、壳体、定子、永磁转子和永磁转子输出轴，它还包括横向磁通转子和横向磁通转子输出轴；

壳体的两端设置有端盖，定子固定在壳体的内侧壁上，永磁转子固定在永磁转子输出轴上，横向磁通转子位于定子与永磁转子之间，所述横向磁通转子固定在横向磁通转子输出轴上，并且所述横向磁通转子通过轴承与永磁转子输出轴转动连接；横向磁通转子和定子之间有气隙，所述气隙宽度为L1；所述横向磁通转子与永磁转子之间有气隙，所述气隙宽度为L2；

定子由m个结构相同的相单元沿轴向紧密排列组成；每个相单元均由定子铁心和定子绕组构成；每个定子铁心的截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向横向磁通转子，定子绕组嵌在所述“凹”字形的开口中；

横向磁通转子由支撑部分和m个横向磁通单元组成，每个横向磁通单元含有n对横向磁通转子齿，所有横向磁通转子齿固定在支撑部分上；m个横向磁通单元沿轴向均匀排列，且每个横向磁通单元分别与一个定子的相单元相对应，

每个横向磁通单元的n对横向磁通转子齿分成平行的左右两列，每列横向磁通转子齿沿圆周均匀分布组成圆环状；同列中相邻两个横向磁通转子齿之间的间距为d，两列中位置相对应的两个横向磁通转子齿位于横向磁通转子的同一条母线上，并组成横向磁通转子的一对极；每个横向磁通单元中的两列横向磁通转子齿沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的定子铁心的“凹”字形开口的两侧凸出部分分别对齐；

相邻横向磁通单元沿圆周方向错开1/m倍的同列相邻两个横向磁通转子齿间距d所占的空间角度；

永磁转子由永磁转子铁心和m个永磁体单元构成，永磁转子铁心的外圆周表面设置有m个永磁体单元，m个永磁体单元沿轴向均匀分布，且每个永磁体单元与一个横向磁通单元相对应，

每个永磁体单元设置有m个转子铁心和n对永磁体，所述n对永磁体分成平行的左右两列，每列中的永磁体沿圆周均匀分布组成圆环状；两列中位置相对应的永磁体位于永磁转子的同一条母线上，并组成永磁转子的一对极；每个永磁体单元中的两列永磁体沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的横向磁通单元中的两列横向磁通转子齿沿圆周组成的两个圆环分别对齐，永磁体顶面与横向磁通转子齿底面的形状、尺寸均相同；所述永磁体沿径向充磁，并且每对极中的两块永磁体的充磁方向相反，同列相邻两块永磁体的充磁方向也相反；永磁体嵌入转子铁心的外表面中或固定在转子铁心的外表面上；同列相邻两个永磁体的间距所占空间角度，为横向磁通转子中同列相邻两个横向磁通转子齿间距d所占空间角度的一半；

所述m和n均为大于0的整数。

本发明的优点：本发明所述的横向磁通式无刷馈电双转子电机是无刷结构，定子的电枢绕组不需要旋转，克服了采用电刷结构所导致的运行效率下降、可靠性降低，和需要经常对电刷等部件进行维护等问题。

本发明通过不同频率的电源对定子供电；整个定子形成m对极性交替变化的环形磁极，环形磁极磁场通过横向磁通转子进行调制，在每个横向磁通单元中，左右两列转子齿底面上形成的磁极极性相反，而同一列上的转子齿底面形成的磁极则极性相同；由于永磁体转子中的同一列上的永磁体磁极，沿圆周方向极性交替变化，根据同极相斥、异极相吸的原理，横向磁通转子和永磁转子之间产生相对旋转，这样就形成了横向磁通转子和永磁转子之间的转速差。