專利名稱：一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)涞闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)拓?fù)?，尤其是涉及一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)洹?
背景技術(shù)：
橫向磁通永磁電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度高的特點(diǎn)，在低速推進(jìn)和發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在目前眾多的橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)渲?，以英?guó)人提出的定子斜極C型結(jié)構(gòu)兼有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單和轉(zhuǎn)矩密度高的優(yōu)點(diǎn)，并采用此結(jié)構(gòu)制造了 3MW樣機(jī)以及設(shè)計(jì)了 20MW樣機(jī)方案。目前的定子斜極C型結(jié)構(gòu)有兩個(gè)缺點(diǎn)一是其定子鐵芯兩端必須扭斜一個(gè)極距， 這種形狀的鐵芯磁極難以用硅鋼片疊壓制造，一般采用軟鐵經(jīng)機(jī)械加工或由粉末軟磁復(fù)合材料SMC壓制而成，這兩種材料的磁性能都比硅鋼片差，SMC復(fù)合材料的磁導(dǎo)率只有硅鋼片的10%，而軟鐵的渦流損耗較高，造成高導(dǎo)磁率和低鐵耗難以兼得，電磁效果差；二是其定轉(zhuǎn)子磁極都是在徑向分層排列的，由于內(nèi)外圓直徑相差過(guò)大但極數(shù)相同，會(huì)造成內(nèi)圓的極弧長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于外圓極弧長(zhǎng)度，從而存在內(nèi)圓鐵芯飽和、安裝空間緊張等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題。提供了一種基于現(xiàn)有單層結(jié)構(gòu)中由于內(nèi)外徑相差過(guò)大，造成的鐵芯飽和及內(nèi)圓安裝空間緊張問(wèn)題的新型拓?fù)浣鉀Q方案， 該拓?fù)浞桨缚梢猿浞掷秒姍C(jī)內(nèi)部空間，特別適合直徑較大轉(zhuǎn)矩密度要求高的永磁電機(jī)應(yīng)用。提出了一種解決原定子斜極C型結(jié)構(gòu)定子難以采用疊片結(jié)構(gòu)，造成高導(dǎo)磁率和低鐵耗難以兼得，電磁效果差等問(wèn)題的解決方案。特別適合大直徑高效率要求的橫向磁通永磁電機(jī)應(yīng)用。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的
一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，包括至少兩層定子鐵芯以及設(shè)置在所述定子鐵芯內(nèi)的轉(zhuǎn)子永磁磁極，所述轉(zhuǎn)子為斜極，所述徑向由多層定轉(zhuǎn)子磁極組成，其中外層定子內(nèi)部鐵芯和內(nèi)層定子外部鐵芯共用一個(gè)過(guò)渡鐵芯，內(nèi)外層磁路為串聯(lián)。本發(fā)明在保證定轉(zhuǎn)子磁極扭轉(zhuǎn)錯(cuò)位一個(gè)極距的前提下，將原來(lái)的定子斜一個(gè)極距、轉(zhuǎn)子不斜極改進(jìn)為定子不斜極、轉(zhuǎn)子斜一個(gè)極距的結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)子斜極C型結(jié)構(gòu)既保持 C型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，又能在定子鐵芯部分采用疊片。這種結(jié)構(gòu)的磁通有兩個(gè)獨(dú)立的分量即短路徑分量和長(zhǎng)路徑分量，短路徑磁通通過(guò)正對(duì)定子磁極的轉(zhuǎn)子單塊磁鋼，而長(zhǎng)路徑磁通通過(guò)所有奇數(shù)磁鋼和定子鐵芯，其磁路特點(diǎn)與原定子斜極C型結(jié)構(gòu)完全一樣。從圖1中可看到，定子磁極鐵芯是一個(gè)矩形的C型(雙層時(shí)為E型)鐵芯，可以采用整體疊片結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子鐵芯需要扭轉(zhuǎn)一個(gè)磁極，但由于轉(zhuǎn)子磁極只有軸向疊片一個(gè)方向，仍可以采用疊片結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述定子鐵芯為三層，分別為外層、內(nèi)層以及中間層，定子鐵芯截面為E 型，所述E型的定子鐵芯的外層寬度大于內(nèi)層較寬，其中間層為T型，所述的為外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵芯共用一個(gè)軛部。
3
作為優(yōu)選，所述定子鐵芯相鄰兩層之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子磁極，分為外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極，所述外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極相互獨(dú)立，上述外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵芯和內(nèi)、外層轉(zhuǎn)子磁極共形成了沿徑向的四個(gè)電磁氣隙。作為優(yōu)選，還包括定子線圈，繞制在定子鐵芯相鄰兩層之間。作為優(yōu)選，所述的定子鐵芯為n+1層時(shí)，轉(zhuǎn)子為η層，共形成沿徑向2η個(gè)電磁氣隙。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)解決了單層結(jié)構(gòu)中由于內(nèi)外徑相差過(guò)大，造成的鐵芯飽和及內(nèi)圓安裝空間緊張的問(wèn)題，可以充分利用電機(jī)內(nèi)部空間，特別適合直徑較大的電機(jī)用以提高轉(zhuǎn)矩密度；解決了原定子斜極C型結(jié)構(gòu)定子難以采用疊片結(jié)構(gòu)，造成電磁性能差的問(wèn)題，提高了電機(jī)效率。


圖1為雙層轉(zhuǎn)子斜極C型結(jié)構(gòu)二維結(jié)構(gòu)圖； 圖2為雙層轉(zhuǎn)子斜極C型結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例
圖1為雙層轉(zhuǎn)子斜極C型拓?fù)涠S結(jié)構(gòu)圖，圖中，1-定子外層磁極、2-轉(zhuǎn)子外層磁極、3-轉(zhuǎn)子外層磁鋼、4-定子中間層磁極、5-定子內(nèi)層磁極、6-轉(zhuǎn)子內(nèi)層磁鋼、7-轉(zhuǎn)子內(nèi)層磁極。所述轉(zhuǎn)子為斜極，所述徑向由多層定轉(zhuǎn)子磁極組成，其中外層定子內(nèi)部鐵芯和內(nèi)層定子外部鐵芯共用一個(gè)過(guò)渡鐵芯，內(nèi)外層磁路為串聯(lián)。定子鐵芯為三層，分別為外層、內(nèi)層以及中間層，定子鐵芯截面為E型，所述E型的定子鐵芯的外層寬度大于內(nèi)層較寬，其中間層為T型，所述的為外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵芯共用一個(gè)軛部，定子E型鐵芯可采用沿圓周方向疊片結(jié)構(gòu)，采用兩種沖片可形成T型效果。定子鐵芯相鄰兩層之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子磁極，分為外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極，所述外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極相互獨(dú)立，上述外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵芯和內(nèi)、外層轉(zhuǎn)子磁極共形成了沿徑向的四個(gè)電磁氣隙，定子線圈，繞制在定子鐵芯相鄰兩層之間。轉(zhuǎn)子由扭斜一個(gè)極距的鐵芯、傾斜放置的永磁體組成，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)是定子極數(shù)的兩倍，轉(zhuǎn)子鐵芯可采用軸向疊片結(jié)構(gòu)。雙層轉(zhuǎn)子間相互獨(dú)立，內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極尺寸較小，三層定子磁極和雙層轉(zhuǎn)子磁極共形成了四個(gè)電磁氣隙。不失一般性的，定子鐵芯可以為n+1層，轉(zhuǎn)子相應(yīng)的為η層，共形成沿周向2η個(gè)電
磁氣隙。
權(quán)利要求
1.一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，其特征在于，包括至少兩層定子鐵心以及設(shè)置在所述定子鐵芯內(nèi)的轉(zhuǎn)子永磁磁極，所述轉(zhuǎn)子為斜極，所述轉(zhuǎn)子周向由多層定轉(zhuǎn)子磁極組成，其中外層定子內(nèi)部鐵心和內(nèi)層定子外部鐵心共用一個(gè)過(guò)渡鐵心，內(nèi)外層磁路為串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，其特征在于，所述定子鐵心為三層，分別為外層、內(nèi)層以及中間層，定子鐵心截面為E型，所述E型的定子鐵心的外層寬度大于內(nèi)層較寬，其中間層為T型，所述的為外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵心共用一個(gè)軛部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，其特征在于，所述定子鐵心相鄰兩層之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子磁極，分為外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極，所述外層轉(zhuǎn)子磁極以及內(nèi)層轉(zhuǎn)子磁極相互獨(dú)立，上述外層、內(nèi)層以及中間層定子鐵心和內(nèi)、外層轉(zhuǎn)子磁極共形成了沿徑向的四個(gè)電磁氣隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，其特征在于，還包括定子線圈， 繞制在定子鐵心相鄰兩層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)洌涮卣髟谟?，所述的定子鐵心為n+1層，轉(zhuǎn)子為η層，共形成沿周向2η個(gè)電磁氣隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)拓?fù)洌绕涫巧婕耙环N橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?。一種橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)?，包括至少兩層定子鐵心以及設(shè)置在所述定子鐵芯內(nèi)的轉(zhuǎn)子永磁磁極，所述轉(zhuǎn)子為斜極，所述轉(zhuǎn)子周向由多層定轉(zhuǎn)子磁極組成，其中外層定子內(nèi)部鐵心和內(nèi)層定子外部鐵心共用一個(gè)過(guò)渡鐵心，內(nèi)外層磁路為串聯(lián)。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)解決了單層結(jié)構(gòu)中由于內(nèi)外徑相差過(guò)大，造成的鐵芯飽和及內(nèi)圓安裝空間緊張的問(wèn)題，可以充分利用電機(jī)內(nèi)部空間，特別適合直徑較大的電機(jī)用以提高轉(zhuǎn)矩密度；解決了原定子斜極C型結(jié)構(gòu)定子難以采用疊片結(jié)構(gòu)，造成電磁性能差的問(wèn)題，提高了電機(jī)效率。
文檔編號(hào)H02K1/24GK102522870SQ20121000006
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月1日
發(fā)明者呂長(zhǎng)朋, 吳海鷹, 張立春, 柳長(zhǎng)江, 蔡憑, 郝清亮 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所