一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机制造技术

本发明专利技术一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机涉及永磁电机领域，特别涉及一种定子永磁型双凸极电机。包括定子、转子、永磁体和电枢绕组，其特征在于：所述定子和转子为凸极结构，定子齿数为偶数，转子齿数与定子齿数不等；所述定子和转子均由硅钢片叠加而成；转子上无绕组和永磁体；每个定子齿部靠近背轭处设有永磁槽，用以安装永磁体；每个定子齿上的永磁体充磁方向相同，相邻定子齿上的永磁体按N极和S极方向交替排列，从而实现一个闭合的磁势正向串联的磁通回路；每个电枢绕组线圈采用集中绕组的方式安装在定子齿上，每个定子齿上只安装一相电枢绕组线圈，每相电枢绕组线圈根据相位关系沿圆周方向均匀分装在定子各个齿上。

【技术实现步骤摘要】
一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机
本专利技术一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机涉及永磁电机领域，特别涉及一种定子永磁型双凸极电机。
技术介绍
永磁电机一直是电机领域非常重要也是值得深入研究的一种特种电机，针对永磁电机而言可以分为定子永磁型和转子永磁型两种类型。转子永磁型的典型代表就是永磁同步电机，然而由于永磁体安装在转子上从机械上来说增大永磁体加工安装的困难，特别在高速运行时需要对转子进行强度上的校核并采取措施，同时定子电流空间和时间上的高频谐波可能会给永磁体带来比较大的损耗和温升，从而引起永磁体的不可逆退磁。转子永磁型电机是近年来各国学者比较关注的一类新型电机，其结构源于开关磁阻电机。由于永磁体安装在定子上，从而解决了转子永磁型电机的一些弊端，特别是其转子只是硅钢片叠压而成，因此非常适合高速运行。定子永磁型电机主要有永磁双凸极电机、永磁磁通反向电机和永磁磁通切换电机三大类。磁通切换电机因其自身的优良特性而引起各国学者持续广泛关注，也有很多相关的研究成果。专利201010554978.4公开了一种一种磁通切换型发电机，定子上安装了电励磁绕组，因此在发电运行情况下可以很容易输出电压的调节；但是，定子冲片是分块化的，这给每个定子模块之间的安装带来了很大的困难，对电机的安装工艺提出了很高的要求。专利201120058125.1公开了一种模块化磁通切换永磁电机，其结构简单，易于制造，然而永磁体在定子上安装成切向结构，导致在永磁体段部容易形成较大漏磁，不利于提高电机的功率密度；另外，位从工艺角度上来看，采用模块化给永磁体和定子冲片安装定位也带来了很大的困难。双凸极电机与磁通切换电机原理类似，但具有漏磁小，励磁效率高等特点。专利200610088441.7公开一种径向永磁体双凸极混合励磁电机，其永磁体安装在定子内部，实际上也导致定子冲片分立开来，同样给装配带来困难。专利200710025140.4公开的混合励磁双凸极无刷直流发电机采用的切向充磁的永磁体安装在定子轭上同样也有上述电机的问题。另外，这两种永磁体的安装方式都不利于电枢绕组电流的弱磁扩速功能的实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，该电机结构简单、励磁高效、气隙磁密高，具有制造加工简单，弱磁性能好、性能优良特点，在工业电力传动领域具有重要应用价值。一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机是采取以下技术方案实现的：定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机包括定子、转子、永磁体和电枢绕组；所述定子和转子为凸极结构，定子齿数为偶数，转子齿数与定子齿数不等；所述定子和转子均由硅钢片叠加而成；转子上无绕组和永磁体；每个定子齿部靠近背轭处设有永磁槽，用以安装永磁体；每个定子齿上的永磁体充磁方向相同，相邻定子齿上的永磁体按N极和S极方向交替排列，从而实现一个闭合的磁势正向串联的磁通回路；每个电枢绕组线圈采用集中绕组的方式安装在定子齿上，每个定子齿上只安装一相电枢绕组线圈，每相电枢绕组线圈根据相位关系沿圆周方向均匀分装在定子各个齿上。所述永磁槽为V形或U形槽。在所述V形槽两边安装两块矩形永磁体，相邻两块永磁体之间的夹角为60°～120°。在所述U形槽边上安装三块矩形永磁体，相邻两块永磁体之间的夹角为90°～120°。所述定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机为三相电机或多相电机，定子齿数NS和转子齿数Nr满足：其中m为电机的相数，r为自然数，定子极数为偶数。每个定子齿上也可以加装一套励磁绕组，励磁绕组通入直流电，通过调节电流大小和方向来调节气隙磁场强度，从而形成一种混合励磁结构拓扑。所述定子和转子中的硅钢片厚度为0.1mm～0.35mm。通过定子和转子极弧的合理设计，获得方波或正弦波反电势，从而采取无刷直流控制方式或矢量控制方式，即定子齿的齿宽弧度等于一个机械圆周角度（360度）等分成定子齿数的0.5倍，转子齿的齿宽弧度一般等于或大于定子齿的弧度，而转子齿弧度的大小改变可以影响电枢绕组感应电势波形；若获得方波反电势，可以采取无刷直流控制方式驱动；若获得正弦波反电势，可以采取矢量控制方式驱动。专利技术优点：本专利技术电机定子上安装的永磁体采用了V形或U型结构，不但减小了定子上永磁体径向的漏磁，提高了永磁体的利用率，有利于电机气隙磁密的增大；而且永磁体安装在定子槽内，保证了定子冲片的完整性，从而不用采取多余的导磁桥连接定子模块，有利于电机的加工装配。由于V形槽和U形槽的尺寸和安装位置设计灵活度大，特别是V槽的设计更有利于提升电机的弱磁扩速能力。附图说明以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机的永磁槽为V形时的结构示意图。图2是本专利技术定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机的永磁槽为U形时的结构示意图。图3是本专利技术定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机的定子槽两层绕组排线与绝缘示意图。图4是本专利技术定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机的永磁槽为V形时的内部结构示意图。图5是本专利技术的定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机的永磁槽为V形时的定子永磁体安装位置和尺寸示意图。图中：1、定子，2、转子，3、永磁体，4、电枢绕组，4-1、第一绕组，4-2、第二绕组，5、绝缘纸板，6、绝缘纸，7、绝缘槽楔。具体实施方式参照图1～2，本专利技术定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机包括定子1、转子2、永磁体3和电枢绕组4；所述定子1和转子2为凸极结构，定子齿数为偶数，转子齿数与定子齿数不等；所述定子1和转子2均由硅钢片叠加而成；转子2上无绕组和永磁体；每个定子齿部靠近背轭处设有永磁槽，用以安装永磁体；每个定子齿上的永磁体充磁方向相同，相邻定子齿上的永磁体按N极和S极方向交替排列，从而实现一个闭合的磁势正向串联的磁通回路；每个电枢绕组线圈采用集中绕组的方式安装在定子齿上，每个定子齿上只安装一相电枢绕组线圈，每相电枢绕组线圈根据相位关系沿圆周方向均匀分装在定子各个齿上。所述永磁槽为V形或U形槽。在所述V形槽两边安装两块矩形永磁体，相邻两块永磁体之间的夹角θ为60°～120°。在所述U形槽边上安装三块矩形永磁体，相邻两块永磁体之间的夹角为90°～120°。所述定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机为三相电机或多相电机，定子齿数NS和转子齿数Nr满足：其中m为电机的相数，r为自然数，定子极数为偶数。每个定子齿上也可以加装一套励磁绕组，励磁绕组通入直流电，通过调节电流大小和方向来调节气隙磁场强度，从而形成一种混合励磁结构拓扑。所述定子和转子中的硅钢片厚度为0.1mm～0.35mm。通过定子和转子极弧的合理设计，获得方波或正弦波反电势，从而采取无刷直流控制方式或矢量控制方式，即定子齿的齿宽弧度等于一个机械圆周角度（360度）等分成定子齿数的0.5倍，转子齿的齿宽弧度一般等于或大于定子齿的弧度，而转子齿弧度的大小改变可以影响电枢绕组感应电势波形；若获得方波反电势，可以采取无刷直流控制方式驱动；若获得正弦波反电势，可以采取矢量控制方式驱动。本专利技术的定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机相数不同或极数不同的定转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，包括定子、转子、永磁体和电枢绕组，其特征在于：所述定子和转子为凸极结构，定子齿数为偶数，转子齿数与定子齿数不等；所述定子和转子均由硅钢片叠加而成；转子上无绕组和永磁体；每个定子齿部靠近背轭处设有永磁槽，用以安装永磁体；每个定子齿上的永磁体充磁方向相同，相邻定子齿上的永磁体按N极和S极方向交替排列，从而实现一个闭合的磁势正向串联的磁通回路；每个电枢绕组线圈采用集中绕组的方式安装在定子齿上，每个定子齿上只安装一相电枢绕组线圈，每相电枢绕组线圈根据相位关系沿圆周方向均匀分装在定子各个齿上。

【技术特征摘要】
1.一种定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，包括定子、转子、永磁体和电枢绕组，其特征在于：所述定子和转子为凸极结构，定子齿数为偶数，转子齿数与定子齿数不等；所述定子和转子均由硅钢片叠加而成；转子上无绕组和永磁体；每个定子齿部靠近背轭处设有永磁槽，用以安装永磁体；每个定子齿上的永磁体充磁方向相同，相邻定子齿上的永磁体按N极和S极方向交替排列，从而实现一个闭合的磁势正向串联的磁通回路；每个电枢绕组线圈采用集中绕组的方式安装在定子齿上，每个定子齿上只安装一相电枢绕组线圈，每相电枢绕组线圈根据相位关系沿圆周方向均匀分装在定子各个齿上。2.根据权利要求1所述的定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，其特征在于：所述永磁槽为V形或U形槽。3.根据权利要求2所述的定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，其特征在于：在所述V形槽两边安装两块矩形永磁体，相邻两块永磁体之间的夹角为60°～120°。4.根据权利要求2所述的定子永磁V形或U形永磁体磁通切换型双凸极电机，其特征在于：在所述U形槽边上安装三块矩形永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿伟伟，王勤，姜涛，郭乐之，施刚，陆丹，邹庆，邵丽红，王楠，程大千，
申请(专利权)人：江苏交科能源科技发展有限公司，王勤，施刚，
类型：发明
国别省市：江苏;32