[发明专利]一种复合式磁通切换永磁电机

说明书

技术领域

本发明属于电机制造及其应用的领域，涉及一种复合式磁通切换永磁电机，适合于任意相数、任意定转子齿槽数配合、任意励磁方式的磁通切换电机。

背景技术

随着能源危机的不断加剧，采用永磁励磁取代电励磁以节省能源消耗已成为全世界的共识。同时，由于我国是世界上稀土资源最丰富的国家，开放研究和推广应用新型结构的稀土永磁电机，可以显著提高电机的效率和功率密度，具有重要的理论意义和使用价值。尤其是近年来出现的定子永磁型电机，由于永磁体和电枢绕组均位于定子上，使得该类型电机的转子上既无绕组也无电刷，导致电机结构非常坚固、紧凑，鲁棒性高，十分适合于高速运行。磁通切换永磁电机作为定子永磁型电机的主要代表，具有感应电势正弦度高、效率高、功率密度高、结构坚固可靠、转矩出力大的优点，非常适合于低速大扭转、高速宽调速运行的应用场合。因此，磁通切换永磁电机具备十分广泛的应用潜力，在工业调速系统、家用电器、电气传动等方面已展现出较强的竞争力，特别是在电动汽车领域，它所具备的高功率密度、容错性能强等优势，更成为目前国内外的研究热点。

然而，目前所提出的磁通切换永磁电机主要都是一个定子、一个转子的结构，其中应用最多是内转子结构，该类结构在某些场合并不能产生足够的功率密度和调控灵活性。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种具备更高功率密度和调控灵活性的复合式磁通切换永磁电机。

技术方案：本发明的复合式磁通切换永磁电机，包括内转子、环绕内转子的定子、环绕定子的外转子，两个转子与定子之间均设置有气隙；内转子和外转子朝向定子的一侧均设置有无绕组的凸极，定子的内外两侧均设置有凸极，定子内外两侧的凸极上分别套有内侧绕组和外侧绕组，定子的轭部嵌有隔磁环，定子内外两侧的凸极齿中均设置有励磁装置，励磁装置的充磁方向为沿定子圆周切向，且在定子的同一侧，两相邻凸极齿中励磁装置的充磁方向相反。

本发明中，励磁装置为永磁体、电励磁装置或混合励磁装置。

本发明中，内侧绕组和外侧绕组均为多相集中式电枢绕组。

本发明中，定子外侧的凸极齿数为P_so，外侧绕组由对称分布的P_so个套在定子外侧凸极齿上的线圈构成，外侧绕组为m相集中绕组，满足P_so=2k_om，其中k_o为正整数，外侧绕组的每相线圈数为P_so/m，外转子的凸极齿数为P_ro，满足P_ro=P_so±2；定子内侧的凸极齿数为P_si，内侧绕组由对称分布的P_si个套在定子内侧凸极齿上的线圈构成，内侧绕组为n相集中绕组，满足P_si=2k_in，其中k_i为正整数，内侧绕组的每相线圈数为P_si/n，内转子的凸极齿数为P_ri，满足P_ri=P_si±2。     

本发明的复合式磁通切换永磁电机，内转子和定子的内侧组成内电机，由外转子和定子的外侧组成外电机，内外两个电机完全独立，无电磁耦合，有两条功率流动通道。内电机与外电机的磁路可以通过隔磁环隔离。因此，可以将该新型复合式磁通切换永磁电机看作为两台互不影响、独立运行的电机，仅仅依靠定子部分实现机械上的集成，但无磁路与电路的耦合。内电机和外电机均可采用其他的定子永磁型电机结构，如内电机和外电机之一或者两者都可以采用磁通反向电机、双凸极永磁电机等。

需要指出的是本发明提出的新型复合式磁通切换电机的内电机和外电机定转子齿槽配合、相数、励磁方式等均可以依据系统性能要求灵活调整。