[发明专利]一种具有优化磁路的定子及电机

说明书

本发明提供了一种具有优化磁路的定子及电机，所述定子具有多个绕组模块和多个导磁铁芯模块，绕组模块和导磁铁芯模块间隔并排设置形成所述定子，每个绕组模块的极靴覆盖的气隙磁场相角跨度为180°，每个导磁铁芯模块覆盖的气隙磁场相角跨度为60°。本发明提升了反电势和功率，实现了电机功率的最大化。

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种具有优化磁路的定子及电机。

背景技术

电机功率最大化一直是电机设计和生产领域追求的目标，当永磁电机在定转子间的气隙中磁场分布不是呈标准正弦分布时，在基波之上还有大量高次谐波分量。非正弦磁场导致在转子转动中产生扭矩抖动，即会产生齿槽效应。现有的解决方案，一是将永磁体或者定子极靴绕着磁场方向旋转一个角度，使得转子转动时，定子极靴在非正弦的磁场中能够平稳过渡；二是令定子中，每一相中的每一个绕组，在旋转的过程中接受的周期交变磁场的相位有所差距，通过这种方式抵消齿槽效应的影响。但这两种解决方式都会削减电机的扭矩，降低电机的功率。

目前永磁电机在定转子间的气隙中磁场分布呈标准正弦分布时，目前的电机扭矩即电机功率依然无法达到最大化。

发明内容

根据上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有优化磁路的定子及电机，每个定子绕组模块的极靴覆盖的磁场相角为180°，从而使得整盘所有绕组模块产生的合扭矩最大，即功率最大。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案来实现。

一种具有优化磁路的定子，所述定子具有多个绕组模块和多个导磁铁芯模块，绕组模块和导磁铁芯模块间隔并排设置形成所述定子，每个绕组模块包括的第一极靴覆盖的气隙磁场相角跨度为180°，每个导磁铁芯模块覆盖的气隙磁场相角跨度为60°。

进一步地，每个所述绕组模块还包括第一铁芯和绕组，所述绕组设置在第一铁芯的外表面，所述第一极靴设置在所述第一铁芯的轴向一端面或者轴向两端面。

进一步地，每个所述导磁铁芯模块为一整块铁芯。

进一步地，每个所述导磁铁芯模块包括铁芯柱和导磁极靴，所述导磁极靴设置在所述铁芯柱的轴向一端面或者轴向两端面，所述导磁极靴的气隙磁场相角跨度为60°。

进一步地，所述导磁极靴和所述铁芯柱的截面积相同，所述导磁极靴和所述铁芯柱的气隙磁场相角跨度都为60°。

进一步地，所述铁芯柱的截面积小于导磁极靴的截面积，从而在所述铁芯柱与相邻的绕组模块之间形成容置绕组的空间；所述导磁极靴的气隙磁场相角跨度为60°，所述铁芯柱的气隙磁场相角跨度小于60°。

进一步地，铁芯柱的整体尺寸小于第一铁芯的尺寸，导磁极靴的整体尺寸小于第一极靴的尺寸。

一种电机，包括转子和如前任一项所述的定子，转子磁极位于所述绕组模块和导磁铁芯模块的轴向端面。

进一步地，所述电机为内转子电机或者外转子电机。

进一步地，所述电机为轴向磁场电机、径向磁场电机或者直线电机。

本发明的有益效果如下：

1.本发明中电机定子的每个绕组模块的极靴覆盖的气隙磁场相角跨度为180°，同时本发明独创性地提出相邻绕组模块之间设置一个气隙磁场相角跨度为60°的导磁铁芯模块进行补位导磁，提高了电机的扭矩和功率。

2.本发明可以采用正弦度好的永磁布置方案，能够产生正弦气隙磁场，以避免产生齿槽效应，并且每个同相模块相位同步，结合每个极靴的覆盖相角优化到180°，电机扭矩/功率达到最优点。

3.本发明也可以采用非正弦分布磁场，虽然存在齿槽效应，但由于本发明的每个绕组模块的极靴覆盖的气隙磁场相角跨度为180°，依然能够提高电机扭矩。