呈放射線狀均勻排列，軸向相對兩端永磁體5具有相同極性，且與其徑向永磁體4極性相反，從而可以形成軸徑向混合磁通，使電機結構更為緊湊、轉矩密度和功率密度得到提升。轉子鐵芯7的兩側端面分別通過一個軸承6與軸9之間實現(xiàn)轉動連接，如圖2所示。定子鐵芯1-1內外側為與軸9同心的圓弧面，12個定子鐵芯模塊10圍繞著軸9均勻排列構成定子鐵芯1-1，如圖3所示。
[0029]徑向永磁體4與定子之間留有氣隙LI，轉子鐵芯7的兩側端面上的軸向永磁體5分別與定子之間留有氣隙L2、L3。
[0030]定子鐵芯模塊10的材質采用軟磁復合材料(SMC)經(jīng)粉末冶金的方法加工而成；轉子鐵芯7的材質采用導磁性良好的鋼或由渦流損耗很小的硅鋼片疊加組合而成。
[0031]本發(fā)明的外轉子部分可以看成，將外轉子徑向磁通圓筒式電機的外轉子軸向兩端各取一段長度，分別沿圓筒外徑向軸所在的方向折疊而成，如圖2所示；圖3是定子鐵芯結構示意圖，定子鐵芯由12個定子鐵芯模塊構成，定子鐵芯模塊結構形狀如圖4a、4b、4c、4d所示，定子鐵芯部分可以看成，將外轉子徑向磁通圓筒式電機的定子鐵芯近軸端取一段長度，分為兩個等大支路，分別沿電機軸向兩端延伸而成。這樣，相對于傳統(tǒng)徑向電機軸兩端的端部繞組更接近中心軸，綜合了傳統(tǒng)徑向電機和傳統(tǒng)盤式電機的特點，減小了電機的軸向長度和外徑，結構緊湊，利于轉矩密度和功率密度的提升，從有限元分析來看，相比于傳統(tǒng)電機提高了 11%以上。此外，按圖5中NS極性的設定進行分析，其磁路為軸向磁鐵N—軸向氣隙一軸向鐵芯端一鐵芯中部一徑向鐵芯端一徑向氣隙一徑向磁鐵S—轉子鐵芯一徑向磁鐵N—徑向氣隙一徑向鐵芯端一鐵芯中部一軸向鐵芯端一軸向氣隙一軸向磁鐵S—轉子鐵芯一軸向磁鐵N，以此提供軸徑向混合磁通，其不同于一般軸徑向式電機的軸徑向獨立磁通，使磁負荷得到優(yōu)化。
[0032]本發(fā)明中存在軸向兩組和徑向一組共三組繞組，每組均為三相，其接線方式:9根ABC相導線直接通過電機軸9引出機外，形成三個獨立的三相繞組。該繞組的連接方式使得整個電機存在兩種工作模式:①徑向繞組3和兩端軸向繞組2共同工作，滿負荷工作模式；②徑向繞組3和一端軸向繞組2共同工作，半負荷工作模式。兩種工作模式的存在，使得電機控制更靈活、調節(jié)裕度更大。
[0033]盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種軸徑向混合磁通永磁電機，包括定子(I)、轉子(11)和軸(9)，其特征在于， 所述定子(I)由定子鐵芯(1-1)、固定連接軸(8)、軸(9)、軸向繞組(2)、徑向繞組(3)組成，定子鐵芯(1-1)內外側為與軸(9)同心的圓弧面；定子鐵芯(1-1)通過固定連接軸(8)固定在軸(9)上；軸向繞組(2)和徑向繞組(3)采用集中式繞組方式，徑向繞組(3) —組，繞制在徑向端，軸向繞組(2)兩組，分別繞制在軸向兩端； 所述轉子(11)由轉子鐵芯(7)、多個徑向永磁體(4)和多個軸向永磁體(5)組成；多個徑向永磁體(4)均勻表貼在轉子鐵芯(7)的內圓壁面上，圍繞著軸(9)均勻排列；多個軸向永磁體(5)圍繞著軸(9)呈放射線狀均勻排列，軸向相對兩端永磁體(5)具有相同極性，其與徑向永磁體(4)極對數(shù)相同且極性相反； 所述多個徑向永磁體(4)與定子之間留有氣隙(LI);所述轉子鐵芯(7)的兩側端面上的軸向永磁體(5)分別與定子之間留有氣隙(L2)、(L3); 所述轉子鐵芯(7)的兩側端面分別通過一個軸承(6)與軸(9)之間轉動連接。2.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于所述定子鐵芯(1-1)由多個定子鐵芯模塊(10)環(huán)繞著軸(9)均勻排列組成，所述定子鐵芯模塊(10)由一個T形鐵芯和一個工字形鐵芯鑄成整體部件，T形鐵芯下部形成徑向齒(10-1)用于繞制徑向繞組(3)，工字鐵芯兩端形成兩個軸向齒(10-2)用于繞制軸向繞組(2)，各個定子鐵芯模塊通過工字形鐵芯部位以焊接或膠接方式固定在固定連接軸(8)上。3.根據(jù)權利要求1-2所述的電機，其特征在于所述定子鐵芯模塊(10)、徑向永磁體(4)和軸向永磁體(5)的數(shù)量根據(jù)具體的電機極槽配合而定，而電機的極槽配合由所設計電機的轉速和繞組的電源頻率來決定。4.根據(jù)權利要求1-2所述的電機，其特征在于所述的定子鐵芯模塊(10)的材質采用軟磁復合材料經(jīng)粉末冶金的方法加工而成，轉子鐵芯(7)的材質采用鋼材料。5.根據(jù)權利要求1-2所述的電機，其特征在于所述的兩個軸向和一個徑向繞組均為3相，9根相線直接通過軸(9)引出機外，形成三個獨立的三相繞組。6.根據(jù)權利要求1-2所述的電機，其特征在于，通過機體外的控制器，使三個獨立的三相繞組可以采用徑向繞組(3)和兩端軸向繞組(2)共同工作模式，或徑向繞組(3)和一端軸向繞組⑵共同工作模式。
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種軸徑向混合磁通永磁電機，屬于永磁電機領域。本發(fā)明包括定子、轉子和軸，定子通過固定連接固定在軸上，轉子設置在定子的外部，轉子與軸之間通過軸承轉動連接，定子鐵芯由多個定子鐵芯模塊沿軸均勻環(huán)形排列構成，每個定子鐵芯模塊有一個徑向齒和兩個軸向齒，均設置有定子繞組，轉子的內圓壁面上均布有多個徑向永磁體，并圍繞著軸均勻排列，轉子的兩側端面上的內表面上分別呈放射線狀均布有多個軸向永磁體。本發(fā)明的應用可有效解決目前永磁電機的空間有效利用率較小，電機結構不緊湊，加工裝配難度大，不能有效地提高轉矩密度和功率密度的問題。
【IPC分類】H02K21/22, H02K1/14, H02K1/27, H02K21/02
【公開號】CN104883018
【申請?zhí)枴緾N201510323643
【發(fā)明人】楊凱, 魏續(xù)彪, 吳冇
【申請人】華中科技大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月12日