【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机，特别涉及一种分裂齿永磁游标电机及包含其的风力发电机。
技术介绍
1、永磁游标电机是基于磁场调制原理的一种电机，其可将转速较低的转子永磁体调制成转速较高的定子气隙磁场，从而达到“自增速”的效果，实现更好的输出转矩密度和更高的传递可靠性，在许多低速直驱的应用场合，如电动汽车驱动、风力发电驱动等领域，区别于一般的永磁同步电机，永磁游标电机可省略变速箱、齿轮箱等机械传动装置，直接驱动，有着较大的应用场景。
2、常规的永磁游标电机，转子极对数多，且与定子齿数接近，而定子极对数相对很少。定子的多齿少极结构，使得常规永磁游标电机的定子绕组在采用整数槽分布绕组时，绕组端部跨距过长，使损耗增加，效率降低，同时也增加了绕组的重量和成本。采用分裂齿永磁游标电机可以利用定子极靴上的分裂出的小齿作为调制极，从而减少电枢绕组的槽数，并利用集中绕组解决端部绕组跨距大的问题。
3、集中绕组式分裂齿永磁游标电机大多为单边型电机，多数极对数磁场，经由分裂齿调磁铁块的调制作用，产生出旋转的低极对数磁场和电枢绕组耦合，然而调制作用也会产生大量未被利用的谐波磁场，丰富的谐波磁场均经由定子电枢齿、定子轭部构成闭合磁路，从而使其定子电枢齿和定子轭部设计的较宽以避免铁芯饱和，尤其在大功率(兆瓦级以上)的应用上，电枢磁场作用强，谐波畸变更加严重，使得铁芯饱和加剧，定子电枢齿和定子轭部不得不设计的更宽，电机的重量进一步增大，此外较宽的定子电枢齿和定子轭部也压缩了定子槽的有效空间，使电机的电负荷减小，如果保证电负荷不变，无疑会使得电机铜耗
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中分裂齿永磁游标电机为了避免铁芯饱和，其重量以及散热难度均会增加的缺陷，提供一种分裂齿永磁游标电机及包含其的风力发电机。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、一种分裂齿永磁游标电机，包括有内定子和外转子，所述内定子和所述外转子之间设置有气隙，其特点在于：
4、所述内定子包括若干成对设置的定子铁芯和电枢绕组，所述定子铁芯包括有定子电枢齿和定子调制齿，所述电枢绕组环绕设置在对应的所述定子电枢齿上，所述定子电枢齿沿其径向方向向所述外转子一侧分裂出成对的所述定子调制齿，成对的所述定子调制齿之间形成有第一调制槽，所述第一调制槽在其槽底边缘位置设置有倒角。
5、在该分裂齿永磁游标电机中，内定子的电枢绕组环绕设置在对应的定子电枢齿上，在通电状态下，电枢绕组中的电流产生相应的磁场与外转子旋转时的磁场相互作用，从而产生扭矩促使电机进行旋转，并在此过程中，利用定子电枢齿向外转子一侧分裂出成对的定子调制齿作为调制极，减少电枢绕组的槽数，解决端部绕组跨距大的问题；同时，成对的定子调制齿之间可以形成第一调制槽，在第一调制槽的槽底边缘位置设置有倒角，不仅有利于工艺上的制造，而且还可以增加该位置处的磁路，进而使得定子铁芯在该处的磁密分布相对稀疏，缓解定子铁芯的饱和程度，避免定子电枢齿设计尺寸较宽从而增加电机的整体重量，并且还可以利用第一调制槽对应减轻电机的整体重量，有助于降低电机的散热难度。
6、进一步的，相邻所述定子铁芯的所述定子电枢齿之间开设有电枢槽，所述电枢绕组在所述电枢槽内环绕设置在对应的所述定子电枢齿上；
7、在所述定子铁芯的周向方向上，所述定子调制齿的宽度尺寸为d1，所述倒角与邻近位置的所述电枢槽之间的最小距离为d2；其中，d1＜d2＜1.2d1；
8、和/或，在所述定子铁芯的径向方向上，所述定子调制齿的延伸尺寸为s1，所述第一调制槽的深度尺寸为s2；其中，0.48s1＜s2＜0.56s1。
9、在本方案中，电枢绕组具体设置在电枢槽内环绕设置在对应的定子电枢齿上，通过将第一调制槽内设置的倒角与邻近电枢槽之间的最小距离，设置为定子调制齿宽度尺寸的一定比例，利用倒角增加第一调制槽在其槽底边缘位置的磁路，使得定子电枢齿对应的磁路可以均匀的过渡到定子调制齿，在降低电机整体重量的情况下，避免定子铁芯的磁密分布变化程度过大，从而尽可能的缓解定子铁芯的饱和程度；同时，在定子铁芯的径向方向上，第一调制槽的深度尺寸设置为定子调制齿延伸尺寸的一定比例，避免第一调制槽的深度过深，导致其槽底距离对应电枢槽的距离过小，从而使得定子铁芯在该位置处的磁密分布较为密集。
10、进一步的，相邻所述定子铁芯中，邻近的所述定子调制齿之间开设有第二调制槽，所述第二调制槽的位置对应于相同所述定子调制齿之间的所述电枢槽设置，所述第二调制槽与对应的所述电枢槽连通。
11、在本方案中，通过在定子铁芯上对应电枢槽的位置开设第二调制槽，并使第二调制槽与对应位置的电枢槽连通，更方便将电枢绕组环绕设置在定子电枢齿的外围，同时也可以利用开设的第二调制槽进一步降低电机的整体重量，并有助于降低电机的散热难度。
12、进一步的，所述定子电枢齿上分裂出的成对所述定子调制齿，以同一所述定子电枢齿的中心轴线呈对称设置。
13、在本方案中，通过将定子电枢齿上分裂出的定子调制齿，以该定子电枢齿的中心轴线呈对称分布，以使得定子铁芯的磁密分布更加均匀且对称，更有利于电机运行的稳定性。
14、进一步的，所述定子铁芯所对应圆心角为θ1，成对所述定子调制齿之间的跨距对应的圆心角为θ2，所述定子调制齿朝向所述外转子一侧的外缘面均为圆弧面，所述圆弧面对应的圆心角为θ3；其中，0.75θ1＜θ2＜0.82θ1，0.45θ2＜2θ3＜0.55θ2。
15、在本方案中，通过将成对定子调制齿之间的跨距对应的圆心角，设置为定子铁芯对应圆心角的一定比例，以避免相邻定子铁芯中邻近的定子调制齿之间的间距过大或者过小，以在不损害电机原有性能的情况下，尽可能的降低电机的整体重量，以及提高电机的整体散热性能；同时再将每一个定子调制齿外缘面对应的圆心角，设置为成对定子调制齿之间的跨距对应圆心角的一定比例，以避免每一个定子调制齿外缘面对应尺寸相对较小，从而在其外缘面位置处减少磁路，使得该处的磁密分布较为密集，反而加重了定子铁芯的饱和程度。
16、进一步的，所述定子电枢齿上在靠近所述外转子的一侧端部还开设有齿部减重槽，所述齿部减重槽与同一所述定子电枢齿上形成的所述第一调制槽连通。
17、在本方案中，通过在定子电枢齿上进一步开设齿部减重槽，并将齿部减重槽与同一定子电枢齿上的第一调制槽连通，以进一步降低定子铁芯的用量，从而进一步的降低电机的整体重量，降低电机的散热难度。
18、进一步的，所述齿部减重槽与对应的所述第一调制槽互相配合形成一“t”型槽，所述“t”型槽为对称结构，且所述“t”型槽的对称轴线与所述定子电枢齿的中心轴线重合。
19、在本方案中，由于定子电枢齿在其对称中心轴位置处的磁密分布相对较为稀疏，因此通过调整齿部减重槽的位置，使得齿部减重槽与对应第一调制槽结合形成的“t”型槽，能够以定子电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分裂齿永磁游标电机，包括有内定子和外转子，所述内定子和所述外转子之间设置有气隙，其特征在于：
2.如权利要求1所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，相邻所述定子铁芯的所述定子电枢齿之间开设有电枢槽，所述电枢绕组在所述电枢槽内环绕设置在对应的所述定子电枢齿上；
3.如权利要求2所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，相邻所述定子铁芯中，邻近的所述定子调制齿之间开设有第二调制槽，所述第二调制槽的位置对应于相同所述定子调制齿之间的所述电枢槽设置，所述第二调制槽与对应的所述电枢槽连通。
4.如权利要求1所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子电枢齿上分裂出的成对所述定子调制齿，以同一所述定子电枢齿的中心轴线呈对称设置。
5.如权利要求4所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子铁芯所对应圆心角为θ1，成对所述定子调制齿之间的跨距对应的圆心角为θ2，所述定子调制齿朝向所述外转子一侧的外缘面均为圆弧面，所述圆弧面对应的圆心角为θ3；其中，0.75θ1＜θ2＜0.82θ1，0.45θ2＜2θ3＜0.55θ2。
6.如权
7.如权利要求6所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述齿部减重槽与对应的所述第一调制槽互相配合形成一“T”型槽，所述“T”型槽为对称结构，且所述“T”型槽的对称轴线与所述定子电枢齿的中心轴线重合。
8.如权利要求6所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子铁芯还包括定子铁轭，所述定子铁轭设置于所述定子电枢齿沿其径向方向远离所述外转子的一侧，且所述定子铁轭远离所述定子电枢齿的内侧壁上对应于所述齿部减重槽开设有轭部减重槽。
9.如权利要求8所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述轭部减重槽的截面形状为半圆形状，所述半圆形状的圆心位于对应所述定子电枢齿的中心轴线与所述定子铁轭的内侧壁所在圆弧的交点位置处；
10.如权利要求8所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，相邻所述定子铁芯的所述定子电枢齿之间开设有电枢槽，所述电枢绕组在所述电枢槽内环绕设置在对应的所述定子电枢齿上；
11.如权利要求1所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述外转子包括转子铁芯和若干块永磁体，若干块所述永磁体沿所述转子铁芯的周向方向上固定在所述转子铁芯上，并形成转子极对数为Pr，所述电枢绕组形成的极对数为Ps，所述定子调制齿的数目为Ns；其中，Ns＝Pr+Ps。
12.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括有如权利要求1-11中任意一项所述的分裂齿永磁游标电机。
...【技术特征摘要】
1.一种分裂齿永磁游标电机，包括有内定子和外转子，所述内定子和所述外转子之间设置有气隙，其特征在于：
2.如权利要求1所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，相邻所述定子铁芯的所述定子电枢齿之间开设有电枢槽，所述电枢绕组在所述电枢槽内环绕设置在对应的所述定子电枢齿上；
3.如权利要求2所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，相邻所述定子铁芯中，邻近的所述定子调制齿之间开设有第二调制槽，所述第二调制槽的位置对应于相同所述定子调制齿之间的所述电枢槽设置，所述第二调制槽与对应的所述电枢槽连通。
4.如权利要求1所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子电枢齿上分裂出的成对所述定子调制齿，以同一所述定子电枢齿的中心轴线呈对称设置。
5.如权利要求4所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子铁芯所对应圆心角为θ1，成对所述定子调制齿之间的跨距对应的圆心角为θ2，所述定子调制齿朝向所述外转子一侧的外缘面均为圆弧面，所述圆弧面对应的圆心角为θ3；其中，0.75θ1＜θ2＜0.82θ1，0.45θ2＜2θ3＜0.55θ2。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的分裂齿永磁游标电机，其特征在于，所述定子电枢齿上在靠近所述外转子的一侧端部还开设有齿部减重槽，所述齿部减重槽与同一所述定子电枢齿上形成的所述第一调制槽连通。
7.如权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：许移庆，张振洋，王文婷，吴立建，赵大文，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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