一種新型多相雙凸極永磁電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型多相雙凸極永磁電機，該新型多相雙凸極永磁電機包括：定子鐵芯、電樞繞組、永磁體和轉子鐵芯，其中，所述的定子鐵芯由多個分段定子鐵芯組成，所述的分段定子鐵芯具有多個以一定的間隔分布的定子凸極，相鄰的定子凸極構成定子槽，所述的電樞繞組線匝嵌入于定子槽中，電樞繞組中相鄰的線匝段之間跨越三個及以上定子凸極，所述的分段定子鐵芯軛部之間有一個間隔，形成軛部槽，所述的永磁體固定于所述的軛部槽中，所述的轉子為凸極結構，無永磁體，無線圈繞組。
【專利說明】—種新型多相雙凸極永磁電機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁通切換電機，包括電動機和發(fā)電機，尤其涉及一種新型多相雙凸極永磁電機，屬于電氣設備驅動和電機制造領域。
[0002]
【背景技術】
[0003]電機驅動設備消耗著工業(yè)能源的絕大部分，為提倡節(jié)能，國際上不斷有新的電機標準出現(xiàn)，對效率和功率密度有更高的要求；目前異步電機在工業(yè)領域仍舊占據(jù)一定的地位，消耗著工業(yè)能源的大部分，要改進其效率，需要復雜的工藝；轉子永磁型永磁電機由于永磁體在轉子上，安裝復雜，且不易調磁，以上兩種交流電機都受限于調速范圍的限制，且制造工藝復雜，維護困難，因此亟待開發(fā)新型電機去改善以上出現(xiàn)的問題。
[0004]定子永磁式電機是近幾年出現(xiàn)的新型電驅動電動機，可交流和帶斬波直流運行，是一種新型調速電機，具有調速范圍寬，功率密度高等優(yōu)異特點，且相比較轉子永磁型電機更容易散熱，使永磁體降低受溫度的影響，而且，轉子上沒有永磁體和線圈繞組，為雙凸極結構，因此它的結構簡單堅固，系統(tǒng)可靠性高，由于永磁體置于定子，因此氣隙勵磁磁場得到加強的同時，亦易于調節(jié)，使得其非常適合于高效、調速和高速運行。
[0005]目前出現(xiàn)的定子永磁式雙凸極電機，一般為電樞繞組纏繞于定子凸極上，形成集中式繞組，通過電樞繞組的電動勢的作用，調節(jié)永磁勵磁通在不同凸極上的切換，然而，其存在槽滿率低的明顯問題，而且由于電樞繞組匝鏈的磁通為單極性，電感小，導致反電動勢小，這使得該種電機材料和空間利用率低。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明解決的技術問題是提供一種新型多相雙凸極永磁電機，其具有更高的功率密度、可靠性、效率以及材料和空間利用率。
[0007]為解決【背景技術】中所述的問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種新型多相雙凸極永磁電機(0)，其特征在于，包括:
定子鐵芯、電樞繞組、永磁體和轉子鐵芯，其中，所述的定子鐵芯為分段結構，由多個分段定子鐵芯組成；所述的多個分段定子鐵芯之間有一個間隔，該間隔形成了軛部槽，所述的永磁體內嵌固定于所述的軛部槽中；所述的分段定子鐵芯具有多個以一定間隔分布的定子凸極，相鄰的所述定子凸極和軛部構成無永磁定子槽，所述的電樞繞組嵌入于所述的無永磁定子槽中；由不同分段定子鐵芯凸極構成的定子槽為永磁定子槽；這樣，由分段定子鐵芯組成的定子鐵芯亦具有若干個以一定的間隙分布的定子凸極；
所述的轉子鐵芯為凸極結構，沒有永磁體，沒有線圈繞組；
所述的定子鐵芯和轉子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成。
[0008]所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，電機相電樞繞組為整距繞組，內嵌于無永磁定子槽中的電樞繞組相鄰線匝之間跨越三個和三個以上的定子凸極；永磁定子槽內無電樞繞組，以軛部槽以及內置于軛部槽內永磁體的延伸部分填充，因而增加永磁體積；優(yōu)選地，永磁定子槽內置有勵磁繞組，以加強和弱化永磁勵磁場功能，構成混合勵磁型多相多凸極永磁電機。
[0009]其中，內置于軛部槽內的永磁體充磁方向沿周向相反，致使分段定子鐵芯中的磁場極性為單極性。
[0010]其中，所述的永磁體為分段永磁體，即沿徑向分段；優(yōu)選地，可為整體式永磁體。
[0011]其中，所述的永磁體為鐵氧體和鋁鐵硼，或者其他永磁材料制成的永磁體模塊。
[0012]其中，優(yōu)選地，所述的分段定子鐵芯中的定子凸極方向可沿徑向向內或者向外，以及可沿軸向；
定子凸極方向沿徑向向內，則轉子凸極沿徑向向外，構成了內轉子雙凸極永磁電機； 定子凸極方向沿徑向向外，則轉子凸極沿徑向向內，構成了外轉子雙凸極永磁電機； 定子凸極方向沿軸向，則轉子凸極方向沿軸向，構成了盤式雙凸極永磁電機。
[0013]其中，所述的新型多相雙凸極永磁電機，該電機的定轉子凸極數(shù)為(2+2
.χ)、(2.χ)和(2XX+2)/ (2ΧΧ-2)，其中χ為大于I的整數(shù)，優(yōu)選地，定轉子凸極數(shù)可分別為(2.χ-2〕、(2.χ)和(2ΧΧ_2) / (2*χ+2)。
[0014]其中，所述的新型多相雙凸極永磁電機由驅動電路單元所驅動以及控制該驅動電路的控制單元，該驅動電路包括由半導體開關管組成的半橋式和全橋式結構電路，控制單元控制驅動電路單元中的半導體開關管按照轉子凸極位置以預定的邏輯動作。
[0015]其中，所述的新型多相雙凸極永磁電機，可用于電動和發(fā)電功能。
[0016]其中，為保持整個定子鐵芯的完整性，各個分段定子鐵芯有一個鐵芯橋，通過該鐵芯橋，多個分段定子鐵芯形成一個完整的定子鐵芯。
[0017]有意效果:
本發(fā)明為一種新型多相雙凸極電機，電樞繞組線匝內嵌于定子槽中，每相電樞繞組相鄰線匝之間跨越三個及三個以上定子凸極，這樣，定轉子凸極數(shù)可有多種混合形式，最常用的為6 (定子凸極數(shù))/4 (轉子凸極數(shù))、8 (定子凸極數(shù))/6 (轉子凸極數(shù))、12 (定子凸極數(shù))/8 (轉子凸極數(shù))，固定于定子軛部槽內的永磁體提供勵磁通，通過改變電樞繞組中的電流方向調節(jié)分段定子鐵芯中的單極性磁場，實現(xiàn)對外做功的目的，與現(xiàn)有定子內置永磁的雙凸極永磁電機相比，本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機具有以下有益效果:
1)更高的功率密度，而永磁用量少；
2)材料利用率更高；
3)槽滿率高，因而損耗分布均勻，且易于散熱，增強電機負載能力；
4)制造成本和控制成本低。
[0018]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機截面示意圖；
圖2是本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機電路驅動單元和控制單元示意圖；
圖3是圖1中的定子鐵芯不意圖； 圖4是圖1中的分段永磁體示意圖；
圖5是圖1中的一相電樞繞組結構示意圖 圖6是圖1中一種新型多相雙凸極永磁電機的磁通分布圖
圖7是為本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機永磁定子槽中內置有勵磁繞組的截面圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在將結合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明，附圖中給出了本發(fā)明的實例。
[0022]參考圖1，為本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機(O)的截面示意圖，包括:定子鐵芯(SC)、電樞繞組(A、B)、永磁體(M)和轉子鐵芯(R)，參考圖3，所述的定子鐵芯(SC)由四個形狀相同的分段定子鐵芯(SCS)組成，為保持定子鐵芯的完整性，四個形狀相同的分段定子鐵芯通過鐵芯橋(IB)連接為一體，不同相鄰分段定子鐵芯之間形成軛部槽(YS)，定子凸極和軛部形成無永磁定子槽(WS_1、WS_2)，由相鄰的不同分段定子鐵芯上的定子凸極構成永磁定子槽(MS)，繼續(xù)參考圖1，每個分段定子鐵芯(SCS)有三個以一定的間隔均布的定子凸極(35_1、55_2、55_3)，8相電樞繞組化1?財)的不同線匝段內嵌于無永磁定子槽WS_1中，A相電樞繞組(Al?A4)的不同線匝段內嵌于無永磁定子槽WS_2中，兩相中的相鄰不同線匝之間跨越三個定子凸極，例如:A1?A4和BI?B4之間分別跨越三個定子凸極；本具體實施例中，永磁定子槽中無電樞繞組，永磁體內置于軛部槽(YS)中，相鄰的永磁體充磁方向相反，即確保分段定子鐵芯中的磁場極性為單極性，為S或N。
[0023]繼續(xù)參考圖1，轉子為凸極結構(R)，沿圓周以方向向外均布有若干個凸極(RC)。
[0024]參考圖4，永磁體(M)可為分段永磁體(ml、m2、m3),以減少其中的渦流，最終降低損耗。
[0025]參考圖2，為一種新型多相雙凸極永磁電機的驅動電路模塊圖，由于是兩相(PHASE_A、PHASE_B)，所以相比較三相，使用的器件更少，只需要兩個電流傳感器(IA_SENSOR、IB_SENS0R)和兩個位置傳感器，通過控制單元(C0NTR0L_UNIT)處理后，輸出開關器件的門控信號(83七6_818的1)，開關器件中，S1、S2、S5、S6控制A相，S3、S4、S7、S8控制B相。續(xù)流二極管(D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8)與開關器件并聯(lián)，為相繞組關斷器件提供續(xù)流通道，以保護開關器件和回收能量。VDC為電流電源，C為儲能和濾波電容。
[0026]參考圖5，優(yōu)選地，相繞組結構為蛇形纏繞，四段線匝(Al、A2、A3、A4)內嵌于無永磁定子槽中。
[0027]參考圖6，為本發(fā)明一種新型多相雙凸極永磁電機的磁場分布圖，B相繞組線匝通負電的情形，大部分永磁勵磁磁通通過重合的凸極，因而工作氣隙磁通增加,勵磁磁通對外輸出做工。
[0028]參考圖7為本發(fā)明第二具體實施例的截面圖，永磁定子槽中內置有勵磁繞組的新型多相雙凸極永磁電機(HO )。
[0029]由定子鐵芯(HSC)、電樞繞組(HA、HB)永磁體(HM)和轉子鐵芯(HR)組成，所述的定子鐵芯(HSC)由四個形狀相同的分段定子鐵芯(HSCS)組成，每個分段定子鐵芯(SCS)有三個以一定的間隔均布的定子凸極(HSS_1、HSS_2、HSS_3), HB相電樞繞組(HBl?HB4)的不同線匝段內嵌于無永磁定子槽中，HA相電樞繞組(HAl?HA4)的不同線匝段內嵌于無永磁定子槽中，兩相中的相鄰不同線匝之間跨越三個定子凸極，例如:HA1?HA4和HBl?HB4之間分別跨越三個定子凸極；永磁體內置于軛部槽(YS)中，相鄰的永磁體充磁方向相反，即確保分段定子鐵芯中的磁場極性為單極性，為S或N ;和第一具體實施例不同，四個永磁定子槽中內置有勵磁繞組(FC_1、FC_2、FC_3、FC_4 )，改變勵磁繞組中的電流方向，實現(xiàn)勵磁磁場加強和減弱的功能；其他的和第一具體實施例相同，此處不再贅述。
[0030]另外，還需要說明的，盡管本發(fā)明的具體實施例揭露如上所述，但本發(fā)明可應用其他形式的雙凸極永磁電機，例如其他外轉子以及盤式轉子等結構，應用本發(fā)明的內外轉子以及軸向磁通切換盤式電機實施方式均與以上結構類似，這里不再贅述，定子和轉子的凸極組合亦可采用其他，例如6/4、8/6、12/8等，其具體原理和實施與以上類同，這里亦不再贅述。
[0031]雖然本發(fā)明的實施例已揭露如上，本發(fā)明并不受限于上述實施例，任何本【技術領域】內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的范圍內，當可作些許的改動與調整。
【權利要求】
1.一種新型多相雙凸極永磁電機(0)，其特征在于，包括: 定子鐵芯、電樞繞組、永磁體和轉子鐵芯，其中，所述的定子鐵芯為分段結構，由多個分段定子鐵芯組成；所述的多個分段定子鐵芯之間有一個間隔，該間隔形成了軛部槽，所述的永磁體固定于所述的軛部槽中；所述的分段定子鐵芯具有多個以一定間隔分布的定子凸極，相鄰的所述定子凸極和軛部構成無永磁定子槽，所述的電樞繞組嵌入于所述的無永磁定子槽中；由相鄰的不同分段定子鐵芯上的定子凸極構成的定子槽為永磁定子槽；這樣，由分段定子鐵芯組成的定子鐵芯亦具有若干個以一定的間隙分布的定子凸極，該定子凸極數(shù)為分段定子凸極數(shù)的整數(shù)倍； 所述的永磁體為鐵氧體和鋁鐵硼，或者其他永磁材料制成的永磁體； 所述的轉子鐵芯為凸極結構，沒有永磁體，沒有線圈繞組； 所述的定子鐵芯和轉子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，相電樞繞組為整距繞組，內嵌于無永磁定子槽中的相電樞繞組相鄰線匝之間跨越三個和三個以上的定子凸極。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，永磁定子槽內無電樞繞組，以軛部槽以及內置于軛部槽內永磁體的延伸部分填充。
4.根據(jù)權利要求1和3所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，優(yōu)選地，所述的永磁定子槽內內置有勵磁繞組。
5.根據(jù)權利要求1、3和4所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，內置于軛部槽內的永磁體充磁方向沿周向相反，致使分段定子鐵芯中的磁場極性為單極性。
6.根據(jù)權利要求1和5所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，所述的永磁體為分段永磁體，即沿徑向分段；優(yōu)選地，為整體式永磁體。
7.根據(jù)權利要求1所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，所述的分段定子鐵芯中的定子凸極方向可沿徑向向內或者向外，可沿軸向， 定子凸極方向沿徑向向內，則轉子凸極沿徑向向外，構成了內轉子雙凸極永磁電機； 定子凸極方向沿徑向向外，則轉子凸極沿徑向向內，構成了外轉子雙凸極永磁電機； 定子凸極方向沿軸向，則轉子凸極方向沿軸向，構成了盤式雙凸極永磁電機。
8.根據(jù)權利要求1-7所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，所述的新型多相雙凸極永磁電機，該電機的定轉子凸極結構為(2 X X+/-2 )/ (2 X X)，和(2*X+2 ) / (2*X_2)其中X為大于等于I的整數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1-8所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，所述的新型多相雙凸極永磁電機由驅動電路單元所驅動以及控制該驅動電路的控制單元，該驅動電路包括由半導體開關管組成的半橋式和全橋式結構電路，控制單元控制驅動電路單元中的半導體開關管按一定的邏輯動作。
10.根據(jù)權利要求1-9所述的新型多相雙凸極永磁電機，其特征在于，所述的新型多相雙凸極永磁電機，可用于電動和發(fā)電功能。
【文檔編號】H02K1/24GK103490579SQ201310402889
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權日:2013年9月9日
【發(fā)明者】周建忠, 何嘉穎, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:何嘉穎