[发明专利]一种轴径向混合磁通永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种轴向径向混合磁通永磁电机。

背景技术

目前常用的永磁电机可分为轴向磁通和径向磁通永磁电机两大类，而他们的端部都难以利用，电机整个空间有效利用率偏低，电机结构不紧凑，电机仍具有提升转矩密度和功率密度的空间。

在传统中设计中，对电机进行尺寸优化，比如在径向式永磁电机采用长径比大的结构，轴向永磁电机采用长径比小的结构；采用分数集中绕组等等技术措施来提高电机的转矩密度，但其提升都是有限的，电机绕组端部都难以得以利用，在此人们寻求更紧凑的结构，结合轴向磁通和径向磁通永磁电机的拓扑结构和性能特点，采用两个轴向磁通永磁电机和一个径向磁通永磁电机进行组合成一个混合磁通永磁电机，其充分利用电机的闲置空间，结构更加紧凑，有效地提高了电机功率和转矩密度，然而，其提出的结构定子铁芯中轴向径向磁通相互独立，为达到定子铁芯模块化、减少定子轭部材料、便于加工等目的，其定子铁芯材料需采用软磁复合材料或者导磁性能良好的钢，且其加工工艺复杂，转矩密度不高。

发明内容

本发明的目的在于提升现有的永磁电机的空间利用率，进一步提升电机的转矩密度和功率密度等技术指标，简化装配工艺。

为实现上述目的，本发明提出了轴径向混合磁通永磁电机，采用的技术方案如下：

一种轴径向混合磁通永磁电机，包括定子(1)、转子(11)和轴(9)，其特征在于，

所述定子(1)由定子铁芯(1-1)、固定连接轴(8)、轴(9)、轴向绕组(2)、径向绕组(3)组成，定子铁芯(1-1)内外侧为与轴(9)同心的圆弧面；定子铁芯(1-1)通过固定连接轴(8)固定在轴(9)上；轴向绕组(2)和径向绕组(3)采用集中式绕组方式，径向绕组(3)一组，绕制在径向端，轴向绕组(2)两组，分别绕制在轴向两端；

所述转子(11)由转子铁芯(7)、多个径向永磁体(4)和多个轴向永磁体(5)组成；多个径向永磁体(4)均匀表贴在转子铁芯(7)的内圆壁面上，围绕着轴(9)均匀排列；多个轴向永磁体(5)围绕着轴(9)呈放射线状均匀排列，轴向相对两端永磁体(5)具有相同极性，其与径向永磁体(4)极对数相同且极性相反；

所述多个径向永磁体(4)与定子之间留有气隙(L1)；所述转子铁芯(7)的两侧端面上的轴向永磁体(5)分别与定子之间留有气隙(L2)、(L3)；

所述转子铁芯(7)的两侧端面分别通过一个轴承(6)与轴(9)之间转动连接。

进一步的，所述定子铁芯(1-1)由多个定子铁芯模块(10)环绕着轴(9)均匀排列组成，所述定子铁芯模块(10)由一个T形铁芯和一个工字形铁芯铸成整体部件，T形铁芯下部形成径向齿(10-1)用于绕制径向绕组(3)，工字铁芯两端形成两个轴向齿(10-2)用于绕制轴向绕组(2)，各个定子铁芯模块通过工字形铁芯部位以焊接或胶接方式固定在固定连接轴(8)上。

进一步的，所述定子铁芯模块10、径向永磁体4和轴向永磁体5的数量根据具体的电机极槽配合而定，而电机的极槽配合由所设计电机的转速和绕组的电源频率来决定。

进一步的，所述的定子铁芯模块10的材质采用软磁复合材料经粉末冶金的方法加工而成，转子铁芯7的材质采用钢材料。

进一步的，所述的两个轴向和一个径向绕组均为3相，9根相线直接通过机轴9引出机外，形成三个独立的三相绕组。

进一步的，所述电机通过机体外的控制器，使三个独立的三相绕组可以采用径向绕组3和两端轴向绕组2共同工作模式，或径向绕组3和一端轴向绕组2共同工作模式。

本发明综合了传统径向电机和传统盘式电机的特点，减小了电机的轴向长度和外径，结构紧凑，所取得的有益效果如下：

1、轴径向混合磁通永磁电机相对于传统轴向永磁电机和径向永磁电机，充分地同时在轴向和径向利用了电机铁芯，使得电机更加紧凑，从而使电机的转矩密度提高了20％左右。

2、由于采用定子模块，定子铁芯材料利用率提高，同时实现了定子模块化，便于加工和维修。

本发明还采用了三个独立绕组的控制结构，使电机控制更灵活、调节裕度更大。

附图说明

图1为本发明轴径向混合磁通永磁电机结构示意图

图2为本发明轴径向混合磁通永磁电机外转子结构示意图

图3为本发明轴径向混合磁通永磁电机定子铁芯结构示意图

图4a、4b、4c、4d分别为本发明轴径向混合磁通永磁电机定子铁芯模块示意图、正视图、侧视图、俯视图