【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动机，具体涉及一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机。
技术介绍
1、随着现代技术的飞速发展，永磁电动机的设计正在经历一场革命性的转变。这场转变的核心在于永磁体的引入，它取代了传统感应电动机中由激磁电流产生的磁极，为电动机行业带来了显著的结构紧凑化和效率提升，然而，正如所有技术革新都伴随着挑战，永磁体的引入也带来了一系列新的技术难题。永磁体的磁导率接近于空气，这意味着当永磁体被贴合在转子表面时，在磁路中相邻永磁体互为对方磁路中的大磁阻，特别是在永磁体厚度较大的情况下，这种磁阻会对相邻磁体的磁路产生强烈干扰，进而影响电动机的整体性能。
2、现有电动机有采用了v型内置永磁体方案，改善永磁体工作点和提高电动机功率密度和转矩密度，但为降低漏磁和进一步提高气隙处磁通量密度，在永磁体角部设计了1mm左右宽的隔磁桥，使得硅钢片加工精度要求高；为更好提高气隙处磁通量密度，特斯拉车用永磁电动机取消了隔磁桥，这具有分瓣永磁磁极结构的特点，采用碳纤维套包裹永磁体和独立铁心磁极，成本高；特斯拉电动机的技术方案虽然提高了磁通量密度，增加了电动机的功率但是成本提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中提及的问题，提供一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，降低成本且能提高电动机的功率。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，包括两个主定子、一个副定子、两个转子和一个连接环，
4、作为优选，所述主定子、副定子、转子、连接环、转轴和端盖同轴设置。
5、作为优选，所述转子包括若干分瓣式的转子铁心 ，所述转子铁心轴线垂直于连接环端面；永磁体设置在转子铁心内侧壁上；所述转子铁心靠近连接环一端设有径向凸起面，所述凸起面连接在连接环的端面上；若干转子铁心沿连接环端面环形等距分布；相邻转子铁心间隔设置。
6、作为优选，所述主定子包括若干分瓣式的主定子铁心，所述主定子铁心包括第一弧形面和第一端柱，所述第一端柱连接在第一弧形面中间；主定子铁心整体呈t型；第一端柱连接在副定子上，若干主定子铁心呈环形等距分布；相邻主定子铁心间隔设置；所述主线圈绕制在第一端柱上。
7、作为优选，第一端柱远离第一弧形面一端呈尖状。
8、作为优选，所述副定子包括若干分瓣式的副定子铁心，所述副定子铁心包括第二弧形面和第二端柱，所述第二端柱连接在第二弧形面中间，所述副定子铁心整体呈t型，第二端柱长度大于第一端柱长度；第二端柱远离第二弧形面一端设有向两端延伸的轴向凸起，第一端柱连接在轴向凸起上；若干副定子铁心呈环形等距分布；相邻的副定子铁心间隔设置；所述副线圈绕制在第二端柱上。
9、作为优选，所述第二端柱远离第二弧形面一端呈尖状。
10、作为优选，所述转轴包括轴体和连接盘，轴体同轴设置在连接盘上；所述第一端柱连接在连接盘上。
11、作为优选，所述转子铁心轴向上呈锥形，转子铁心的厚度随着靠近连接环逐渐增加；所述转子铁心内侧壁从永磁体内端至转子铁心内端设有斜面，所述斜面随着远离永磁体逐渐向转子铁心径向外侧倾斜，斜面与转子铁心轴线的夹角为3-20°。
12、作为优选，所述转子铁心的内侧壁在斜面靠近永磁体侧设有凹槽。
13、本专利技术的有益效果是：
14、1、本申请采用在副定子两侧对称设置两个主定子，再将转子套装在主定子外侧；同时转子与主定子之间设有径向间隙，与副定子之间设有轴向间隙，使得转子可以相对主定子和副定子进行转动，而转子与主定子之间相当于构成一个柱式电动机，转子与副定子之间相当于构成一个盘式电动机，两个转子与主副定子配合就相当于形成了两个柱式电动机和两个盘式电动机，而这四个电动机集成在一个电动机中，整体结构精简的同时又大大提高了电动机整体的功率，而且该结构无需采用成本高昂的碳纤维材料，制造工艺也相对（碳纤维套加工制造）简单，降低了成本。
15、2、本申请的转子采用分瓣式结构，通过连接环连接成环状的整体，但是不同转子铁心以及其上连接的永磁体都是间隔设置的，这样就不存在隔磁桥，减少了永磁体的漏磁，进而提高了电动机的功率密度和转矩密度。
16、而且不同于传统永磁电动机通过铁心将不同的永磁体连接在一起，磁通容易在相邻永磁体间的连接铁心处（因为铁心的磁阻小，多个永磁体的磁力线都会向该处汇聚，该处的磁通密度相对更大）饱和，使得部分磁通需要通过相邻永磁体形成磁回路，但是永磁体本身存在磁阻，为了提供足够的磁场强度，永磁体的厚度无法做得太小，这就会使得磁回路中磁阻较大。
17、但是通过分瓣式结构使得永磁体之间省去了连接铁心，彼此之间存在空气间隙，空气间隙相对与铁心磁阻大，此处不易出现磁饱和，这样每个永磁体的磁力线形成相对独立的磁回路，不会因为空气间隙处磁饱和导致部分磁力线要穿过永磁体形成闭合磁回路（不同永磁体的磁力线存在重叠干扰），进而降低了磁回路的磁阻，减少了相邻永磁体间的干扰，也提高了电动机的磁场强度，提高了电机的功率；而主副定子采用分瓣式结构也能起到同样的效果。
18、3、转子铁心的内侧壁在靠近连接环段设有斜面，使得磁力作用半径更大，磁转矩更大，使得磁通量更加顺畅，而设置斜面与转子铁心轴线夹角呈3-20°是在保证实现上述效果的同时使得副定子保持更小的直径（体积），以控制整个电动机的尺寸。
19、4、转子铁心的内侧壁在靠近永磁体处设有凹槽，因为同样尺寸空气磁阻相较于铁心磁阻更大，而由永磁体向连接环逐渐靠近，由于斜面的存在，在径向上空气相较于铁心的占比逐渐增大，使得由永磁体向连接环逐渐靠近时径向上磁阻逐渐增大，进而导致越靠近永磁体磁密度越大，而在靠近永磁体处设置凹槽则能增加此处径向上空气占比增大磁阻，以减小该处的磁密度，使得磁场分布更加均匀。
20、5、本申请的双气隙结构通过合理的气隙布局和尺寸设计，有效地减少了永磁体在磁路中产生的磁阻（气隙尺寸可控，设置较小的气隙以减小磁阻），这不仅降低了退磁的风险，还优化了电动机的运行状态。在电动机运行过程中，本申请的定转子结构使得磁通分布更加均匀，减少了磁通的泄漏和损失，在功率密度和转矩密度方面有了显著的提升，从而提高了电动机的效率和性能；具体来说，由于磁路磁阻的降低和磁通分布的优化，本专利技术的永磁电动机在相同体积下能够产生更大的功率和转矩，理论上，本专利技术的永磁电动机在功率密度和转矩密度要比现有电机提高约10%。
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1.一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：包括两个主定子（1）、一个副定子（2）、两个转子（3）和一个连接环（4），所述副定子（2）外径大于主定子（1）外径，两个主定子（1）对称连接在副定子（2）的两侧；所述连接环（4）的内径大于副定子（2）的外径，两个转子（3）对称连接在连接环（4）的两侧；转子（3）内侧壁设有若干永磁体（5）；主定子（1）远离副定子（2）的一端连接有转轴（6），转子（3）远离连接环（4）一端连接有端盖（7），所述转轴（6）穿过转子（3）内部转动连接在端盖（7）上；所述永磁体（5）内侧壁与主定子（1）外侧壁正相对；永磁体（5）内侧壁与主定子（1）外侧壁之间设有径向间隙（8）；转子（3）内端面与副定子（2）相对的端面之间设有轴向间隙（9）；所述主定子（1）和副定子（2）上分别绕有主线圈（10）和副线圈（11）。
2.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述主定子（1）、副定子（2）、转子（3）、连接环（4）、转轴（6）和端盖（7）同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气
4.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述主定子（1）包括若干分瓣式的主定子铁心（1-1），所述主定子铁心（1-1）包括第一弧形面（1-2）和第一端柱（1-3），所述第一端柱（1-3）连接在第一弧形面（1-2）中间；主定子铁心（1-1）整体呈T型；第一端柱（1-3）连接在副定子（2）上，若干主定子铁心（1-1）呈环形等距分布；相邻主定子铁心（1-1）间隔设置；所述主线圈（10）绕制在第一端柱（1-3）上。
5.根据权利要求4所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：第一端柱（1-3）远离第一弧形面（1-2）一端呈尖状。
6.根据权利要求4所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述副定子（2）包括若干分瓣式的副定子铁心（2-1），所述副定子铁心（2-1）包括第二弧形面（2-2）和第二端柱（2-3），所述第二端柱（2-3）连接在第二弧形面（2-2）中间，所述副定子铁心（2-1）整体呈T型，第二端柱（2-3）长度大于第一端柱（1-3）长度；第二端柱（2-3）远离第二弧形面（2-2）一端设有向两端延伸的轴向凸起（2-4），第一端柱（1-3）连接在轴向凸起（2-4）上；若干副定子铁心（2-1）呈环形等距分布；相邻的副定子铁心（2-1）间隔设置；所述副线圈（11）绕制在第二端柱（2-3）上。
7.根据权利要求6所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述第二端柱（2-3）远离第二弧形面（2-2）一端呈尖状。
8.根据权利要求4所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述转轴（6）包括轴体（6-1）和连接盘（6-2），轴体（6-1）同轴设置在连接盘（6-2）上；所述第一端柱（1-3）连接在连接盘（6-2）上。
9.根据权利要求3所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述转子铁心（3-1）轴向上呈锥形，转子铁心（3-1）的厚度随着靠近连接环（4）逐渐增加；所述转子铁心（3-1）内侧壁从永磁体（5）内端至转子铁心（3-1）内端设有斜面（3-3），所述斜面（3-3）随着远离永磁体（5）逐渐向转子铁心（3-1）径向外侧倾斜，斜面（3-3）与转子铁心（3-1）轴线的夹角为3-20°。
10.根据权利要求9所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述转子铁心（3-1）的内侧壁在斜面（3-3）靠近永磁体（5）侧设有凹槽（3-4）。
...【技术特征摘要】
1.一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：包括两个主定子（1）、一个副定子（2）、两个转子（3）和一个连接环（4），所述副定子（2）外径大于主定子（1）外径，两个主定子（1）对称连接在副定子（2）的两侧；所述连接环（4）的内径大于副定子（2）的外径，两个转子（3）对称连接在连接环（4）的两侧；转子（3）内侧壁设有若干永磁体（5）；主定子（1）远离副定子（2）的一端连接有转轴（6），转子（3）远离连接环（4）一端连接有端盖（7），所述转轴（6）穿过转子（3）内部转动连接在端盖（7）上；所述永磁体（5）内侧壁与主定子（1）外侧壁正相对；永磁体（5）内侧壁与主定子（1）外侧壁之间设有径向间隙（8）；转子（3）内端面与副定子（2）相对的端面之间设有轴向间隙（9）；所述主定子（1）和副定子（2）上分别绕有主线圈（10）和副线圈（11）。
2.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述主定子（1）、副定子（2）、转子（3）、连接环（4）、转轴（6）和端盖（7）同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述转子（3）包括若干分瓣式的转子铁心（3-1） ，所述转子铁心（3-1）轴线垂直于连接环（4）端面；永磁体（5）设置在转子铁心（3-1）内侧壁上；所述转子铁心（3-1）靠近连接环（4）一端设有径向凸起面（3-2），所述凸起面（3-2）连接在连接环（4）的端面上；若干转子铁心（3-1）沿连接环（4）端面环形等距分布；相邻转子铁心（3-1）间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一种分瓣式低磁阻补偿气隙外转子永磁电动机，其特征在于：所述主定子（1）包括若干分瓣式的主定子铁心（1-1），所述主定子铁心（1-1）包括第一弧形面（1-2）和第一端柱（1-3），所述第一端柱（1-3）连接在第一弧形面（1-2）中间；主定子铁心（1-1）整体呈t型；第一端柱（1-3）连接在副定子（2）上，若干主定子铁心（1-1）呈环形等距分布；相邻主定子铁心（1-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹政耀，付香梅，吴钟鸣，罗璐，米子怡，祝凯新，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：
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