[实用新型]聚磁结构四相横向磁场永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁电机，特别是涉及一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机。

背景技术

在传统的径向磁场电机中，磁力线所在平面均与电机运动方向在同一平面内，通过增加齿宽度或者增大槽面积的方式可提高转矩密度。但由于电机中定子齿与槽处于同一个剖面内，当定子外径一定时，如果增大齿宽度，则槽面积减小，反之亦然。因此，不论改变电机的齿宽度，还是改变电机的槽面积，转矩密度都得不到有效提升。

1986年，德国布伦瑞克理工大学的H.Weh.教授提出了横向磁场永磁电机结构思想，在结构设计上使电机的电路和磁路不在同一平面，以此克服槽宽度和齿宽度间相互制约的矛盾。横向磁场永磁电机的主磁路和电机运动方向垂直，因此既不不存在导电和齿面积间矛盾，也不存在导磁和槽面积间矛盾。因而，可通过调整轴向磁路长度和线圈窗口面积，以改变气隙磁通量和绕组磁势的大小，从而实现高转矩密度。

横向磁场永磁电机是一种新型电机结构形式，电机转矩得到了根本性的提高，具有转距大，输出力密度大，电磁负荷解耦，设计灵活，控制简单；转速不高，取消齿轮传动机构，提高了整个装置的精度和可靠性。这些优点使TFPM电机可以适合低速、大转矩、直接驱动等应用场合，应该得到广泛应用，但是由于横向磁场永磁电机结构和其他因素的存在，使得横向磁场永磁电机的漏磁大、脉动转矩大，生产复杂，这些缺点使其存在很大的局限性，严重制约着横向磁场电机的广泛应用和发展。大量研究者通过理论和实验论证了磁场漏磁是横向磁场永磁电机功率因数降低的主要原因，如上海大学江建中教授提出了屏蔽横向磁阻电机漏磁通的方法，该方法在一定程度上减少了漏磁，但还存在这很大的漏磁。气隙中的最大磁场强度为1.13T。

发明内容

为了克服现有横向磁场永磁电机漏磁大的不足，本实用新型提供一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机。该聚磁结构四相横向磁场永磁电机由四相构成，每相包括转子单元和定子单元，转子单元包括聚磁结构转子部分，定子单元包括聚磁结构定子部分。四相结构的每一相结构对应部分是相同的，各转子单元之间由绝缘环隔离。由于采用聚磁结构将漏磁通聚集在一起，通过定子齿表面、气隙、转子永磁体，转化为有效气隙磁通，可以增强气隙磁场强度。该结构在不改变电机整体结构的基础上，只需增加少量永磁体构成聚磁结构，就可以减少漏磁，提高气隙的磁场密度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机，包括永磁体1、转子环2、绝缘环3、定子齿4、绕组7和定子槽10，其特点是还包括转子永磁体8、定子永磁体9和绝缘板11；永磁体1、转子环2和转子永磁体8构成电机的聚磁结构转子单元，永磁体1固连在转子环2的内侧壁，相邻两块永磁体1磁性相反；转子永磁体8分别嵌放于永磁体1的两侧，其磁化方向平行于电机轴向，永磁体1与转子永磁体8的端面平齐；两侧转子单元通过轴承12与电机轴6相连接；定子齿4、定子永磁体9、定子槽10和辅助铁芯13构成电机的聚磁结构定子单元；定子永磁体9放置于定子齿4端部四周，定子永磁体9的充磁方向为径向磁化，定子齿4端面与定子永磁体9的上端面平齐，绕组7嵌放于定子槽10中；绝缘板11上分布多个辅助孔14和沉头孔15；辅助孔14用于固定辅助铁芯13，沉头孔15用于固定叠层硅钢片；每相聚磁结构转子单元间设有绝缘环3，每相聚磁结构定子单元间设有绝缘板11；端盖5将定子单元固定于电机轴6。

所述定子槽10由十二个硅钢片构成。

所述辅助铁芯13由十二个硅钢片构成。

所述辅助铁芯13的硅钢片是长方形。

所述绝缘环3是尼龙材料制成。

所述绝缘板11是尼龙材料制成。

本实用新型的有益效果是：由于采用聚磁结构，永磁电机的最大气隙磁场强度由背景技术的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系数由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力仅为单相时的18％，而变化周期从单相时的180°缩短至四相时的45°，在很大程度上减小了电机转矩脉动，提高了电机性能。

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。

附图说明

图1是本实用新型聚磁结构四相横向磁场永磁电机的纵截面示意图。

图2是图1中聚磁结构转子单元的局部放大图。

图3是图1中聚磁结构定子单元的结构示意图。

图4是图1中绝缘板的结构示意图。