四相双定子式双凸极电机制造技术

本发明专利技术涉及电机技术领域，尤其涉及四相双定子式双凸极电机，包括同轴设置的外定子、转子和内定子，其特征是，所述外定子包括外定子铁芯轭、外定子铁芯齿及电枢绕组，相邻外定子铁芯齿之间设有外定子齿槽；所述转子包括若干转子铁芯块和填充于转子铁芯块间的非导磁连接结构；所述内定子包括环形的内定子铁芯；每隔四个所述外定子铁芯齿的所述外定子齿槽内设有一个励磁绕组或者该外定子齿槽径向对应的所述内定子铁芯中嵌入一块永磁体；所述永磁体和励磁绕组均为励磁装置，所述励磁装置数N

【技术实现步骤摘要】
四相双定子式双凸极电机


[0001]本专利技术属于电机
，尤其涉及四相双定子式双凸极电机。

技术介绍

[0002]双凸极永磁电机是一种定子型永磁电机，相比于传统的三相6定子槽4转子齿电机，四相8定子槽6转子齿电机具有明显的优势，如具有更高的功率密度、更宽的速度范围、更小的扭矩纹波和较低的电流幅度，因此得到电机工程界人士的广泛重视。
[0003]然而，该类电机的永磁体和电枢绕组均放置于定子上，这将致使电机内部空间未被充分利用，导致电机的转矩输出能力依旧较差，从而限制了该类电机在工业领域中的推广应用。
[0004]如公开号为CN102130564A的中国专利公开了一种四相双凸极电机，该电机由同转轴设置的定子和转子构成，定子上均布8n个凸极齿，定子上每隔4个凸极齿槽内嵌绕励磁绕组或安放永磁磁钢，此外每个定子的凸极齿上分别套装有集中电枢绕组，处于磁场中相同位置的凸极齿上的电枢绕组串联构成一相绕组；转子上均布6n个转子极，其中n为正整数，n≥1。该电机单元为8/6结构，定子极距为定子极弧长的3倍，转子极宽等于或大于定子极宽。当转子极加宽至极弧系数也为1/3时，电机作发电机时输出功率最大。该技术专利技术与对应同尺寸的三相6n/4n极双凸极电机相比，具有更高的功率密度、更小的绕组铜损、更宽的调速范围以及更小的转矩脉动。但是，该现有专利技术所述电机存在以下不足：
[0005]1)电枢绕组通入正弦交流电产生铜耗，其热量主要通过定子铁芯传导，而永磁体嵌于定子铁芯轭部，要同时承受自身涡流损耗热量和绕组传导给定子铁芯的热量，这极大的增加了永磁体的热退磁风险。
[0006]2)转子仅有转子轭和凸极转子齿，电机内部空间利用率不高。
[0007]3)永磁体在切向充磁方向上的尺寸可调，但在径向方向上的尺寸受限于定子铁芯轭部厚度，励磁用量不便于选择，不易于容纳更多的励磁，这限制了电机转矩输出能力。
[0008]4)永磁体和电枢绕组分别位于定子铁心轭部和定子铁心齿上，二者在空间上存在竞争关系，导致电负荷和磁负荷存在竞争，继而限制了电机转矩输出能力。
[0009]5)永磁体嵌于外定子铁芯上，电枢线圈绕制在内定子铁芯齿上，外壳的良好散热能力未被充分利用，特别是电枢线圈通入交流电产生铜耗，热量较大，即使设置散热装置，热量在电机内部也不易于散出，这存在使铜线绝缘损坏的风险。在同等绝缘水平下，电负荷水平受限，继而约束了电机转矩输出能力。

技术实现思路

[0010]基于现有技术存在的不足，本专利技术提供一种四相双定子式双凸极电机，该电机可以较好地解决存在于传统结构中的低转矩密度问题，与此同时，还可以降低永磁体热退磁风险，散热效果更佳。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种四相双定子式双凸极电机，包括
由外向内依次同轴设置的外定子、转子和内定子，所述外定子包括外定子铁芯轭、周向均匀固定在所述外定子铁芯轭内侧的外定子铁芯齿以及绕制在所述外定子铁芯齿上的电枢绕组，相邻所述外定子铁芯齿之间开设有外定子齿槽；所述转子包括若干弧形的转子铁芯块和填充于两相邻所述转子铁芯块之间的非导磁连接结构；所述内定子包括环形的内定子铁芯；每隔四个所述外定子铁芯齿的所述外定子齿槽内设有一个励磁绕组或者该外定子齿槽径向对应的所述内定子铁芯中嵌入一块永磁体，且相邻励磁绕组的极性相反，同时各励磁绕组相互串联，其中励磁绕组和永磁体均为偶数个；所述永磁体和励磁绕组均为励磁装置，所述励磁装置数N
pm
＝2k，所述外定子铁芯齿数N
s
＝8k，所述转子铁芯块数N
r
＝6k或10k，k为正整数。两相邻所述励磁装置的径向轴线所夹外定子铁芯齿数为所述电机的相数，由于每个四个外定子铁芯齿的外定子齿槽内设有一个励磁绕组或者在该外定子齿槽径向对应的内定子铁芯中嵌入一块永磁体，故而两相邻励磁装置的径向轴线所夹外定子铁芯齿数为4，所述电机为四相双定子式双凸极电机。
[0012]本专利技术改进了定子结构，将常规的单定子结构设计成双定子结构，并把永磁体置于内定子上，把励磁绕组和电枢绕组置于外定子上，一方面，电机内部空间利用率得到有效提高，进而使得电机转矩输出能力增强；另一方面，永磁体和电枢绕组不存在直接接触，此外，工作过程中产热较多的交流电枢绕组，其热量可凭借电机机壳有效散出；可选择地，当励磁装置仅为设置在内定子上的永磁体时，永磁体承受的热量仅有自身涡流损耗造成，且可由内定子中心的内壁有效导出，故热退磁风险显著降低；可选择地，当励磁装置仅为设置在外定子上的励磁绕组时，可降低铜线的热绝缘损耗风险，可以改进电机弱磁调速能力；可选择地，当励磁装置为设置在外定子上的励磁绕组和设置在内定子上的永磁体时，即由永磁体和励磁绕组共同组成磁源的混合励磁，这样可同时兼顾电机的转矩输出性能和弱磁调速性能。
[0013]优选地，所述内定子中心设有散热装置，以增强永磁体的散热能力。所述散热装置可以为风冷结构、液冷结构或者二者的组合，具体地，所述风冷结构可以为设置在内定子铁芯端部的风扇，所述液冷结构可以为轴向开设在所述内定子中心的水冷通道。散热装置用以增强电机的散热能力，使电机中励磁装置产生的热量通过内定子铁芯传导给散热装置快速导出，已达到降温效果。
[0014]优选地，所述转子铁芯块采用斜极设置，这样设置可有效抑制转矩脉动。
[0015]优选地，所述内定子铁芯上开设有径向的内定子铁芯槽，所述内定子铁芯槽内固定有横梁，所述内定子铁芯槽内设有励磁绕组，所述内定子铁芯槽与相邻的嵌到内定子铁芯中的永磁体或者设在所述外定子齿槽内的励磁绕组之间间隔四个所述的外定子铁芯齿。这样设置，内定子铁芯槽内的励磁绕组不挤占电枢绕组的空间，布局更加合理，而且这样设置的励磁绕组不需要跨多个外定子齿槽，端部绕组短，且两种绕组物理隔离，可减少甚至避免二者聚热。
[0016]优选地，所述外定子铁芯轭与所述外定子铁芯齿一体成型，进而使外定子更加牢固耐用。
[0017]优选地，所述电机的机械结构为旋转、直线或二者组合的形式。所述外定子铁芯轭径向切面的外轮廓形状为圆形或多边形。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0019]本专利技术中，定子有两个，即内定子和外定子。相比于现有单定子技术方案，本专利技术电机的励磁绕组和电枢绕组置于外定子上，永磁体置于内定子上，它们在空间上的竞争关系得到有效缓解，电机空间利用率有效提高，有利于提升电负荷和磁负荷水平，继而改善电机转矩输出能力。
[0020]在本专利技术中，永磁体和电枢线圈分置于内外定子上，相比于现有技术方案(永磁体嵌于定子铁心轭部，要同时承受自身涡流损耗热量和绕组传导给定子铁心的热量)，本专利技术结构中，励磁装置和电枢绕组避免了物理上的接触，有效地降低了永磁体热退磁风险。
[0021]在本专利技术中，励磁装置可以采用永磁体单独励磁、励磁绕组单独励磁、“永磁体+励磁绕组”混合励磁三种励磁形式，根据应用场景需求进行选择，永磁体单独励磁可以使得电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四相双定子双凸极电机，包括由外向内依次同轴设置的外定子(1)、转子(2)和内定子(3)，其特征在于，所述外定子(1)包括外定子铁芯轭(11)、周向均匀固定在所述外定子铁芯轭(11)内侧的外定子铁芯齿(12)以及绕制在所述外定子铁芯齿(12)上的电枢绕组(13)，相邻所述外定子铁芯齿(12)之间开设有外定子齿槽(14)；所述转子(2)包括若干弧形的转子铁芯块(21)和填充于两相邻所述转子铁芯块(21)之间的非导磁连接结构(22)；所述内定子(3)包括环形的内定子铁芯(32)；每隔四个所述外定子铁芯齿(12)的所述外定子齿槽(14)内设有一个励磁绕组(15)或者该外定子齿槽(14)径向对应的所述内定子铁芯(32)中嵌入一块永磁体(31)，且相邻励磁绕组(15)的极性相反，同时各励磁绕组(15)相互串联，其中励磁绕组(15)和永磁体(31)均为偶数个；所述永磁体(31)和励磁绕组(15)均为励磁装置，所述励磁装置数N
pm
＝2k，所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：明广强，袁建平，徐军杨，许晶，肖雨，杨煜晟，赵诗沁，王鑫雨，邹金晟，
申请(专利权)人：杭州华辰电力控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：