[发明专利]聚磁型无源转子横向磁通单相电机

说明书

技术领域

本发明公开了聚磁型无源转子横向磁通单相电机，属于横向磁通电机的技术领域。

背景技术

横向磁通永磁电机是由德国H.Web教授于二十世纪八十年代提出的一种新型电机，相比于传统永磁电机，该电机磁场呈三维分布，与绕组处于不同平面，可以兼顾绕组的横截面积与定子齿极的横截面积，提高了电机的转矩密度。他提出的原型电机和后面的几种改型电机均是属于表贴永磁体结构，永磁体数量多，而且利用率不高。

罗-罗公司的双边聚磁结构TFM采用了C形定子铁心，设计的电机力密度达到120kN/m²。[A.Mitcham,Transverse flux motors for electric propulsion of ships,in1997IEE Colloquium on New Topologies for Permanent Magnet Machines,3/1-3/6]

上海大学设计的横向磁通电机是对定子C形铁心的改进，其定子具有环形公共联接铁心，其内、外定子铁心可以插入到环形公共联接铁心中，便于加工。该电机的永磁体利用率高，但定子铁心为悬臂梁结构，需要设置足够的气隙来保证转子不扫膛。[李永斌,袁琼,江建中.一种新型聚磁式横向磁通永磁电机研究.电工技术学报.2003,18(5):46～49]

华中科技大学辜承林教授提出的新拓扑结构横向磁通电机为外转子结构，轴向充磁的永磁体沿转子内表面均匀分布，定子铁心为U型，主气隙为轴向，位于定子铁心与永磁体磁极之间。U形定子铁心以两倍极距均匀分布，固定在非磁性支架上。该拓扑结构具有磁路短，气隙磁密高的优点，但是永磁体的利用率没有得到提高。而且，转子上固定永磁体的套环需要是非金属材料以减小涡流损耗。[陈金涛，辜承林.新型横向磁通永磁电机研究[J].中国电机工程学报，2005，25(15)：155-160]

哈尔滨工业大学寇宝泉教授提出的双向交链横向磁通永磁同步电机，其转子采用了表贴永磁体结构，定子上通过铁心结构与绕组的巧妙设计，提高了永磁体的利用率。其不足之处在于定子铁心结构的加工与安装均较复杂，而且曲折走向的铁心占用了绕组位置。[G.Yang,D.Cheng,H.Zhang,and B.Kou,“Bidirectional Cross-Linking Transverse Flux Permanent Magnet Synchronous Motor,”IEEE Trans.Magn.,vol.49,no.3,pp.1242–1248,Mar.2013.]

清华大学的横向磁通电机转子采用轴向背靠背内埋式永磁体三面墙结构，以减小永磁体漏磁，实现更大的气隙磁场。该结构很好利用了三块永磁体的聚磁作用，但永磁体用量偏多，转子的结构较复杂。[陶果，邱阿瑞，李大雷.新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机[J].清华大学学报(自然科学版)，2007，47(10)：1562-1565]

以上几种横向磁通电机的转子上均有永磁体，在一些应用场合，永磁体的振动与散热问题比较严重。于是人们又提出了无源转子横向磁通电机。

加拿大Alberta大学的B.E.Hasubek教授等提出的一种无源转子横向磁通电机，永磁体和绕组均在定子上，其转子上只有铁心，而且转子铁心采用分块结构，每块铁心倾斜一个极距。以达到了简化转子加工工艺的目的。该电机定子内径部分制约了励磁磁通，故只适合应用在电机内外径均较大的场合。此外，转子各导磁结构没有导磁材料相连接，使得磁路磁阻较大，限制了磁路磁通。[Hasubek,B.E.；Nowicki,E.P.Two dimensional finite element analysis of passive rotor transverse flux motors with slanted rotor design[C].Proc.IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering,Alberta,Canada,1999(2)：1199-1204]