[发明专利]一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机

权利要求书

1.一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，包括定子及转子，所述定子包括由定子背轭和多个定子槽轭组成的定子轭，定子背轭与每个定子槽轭之间设有永磁体，每个定子槽轭的两端分别设置有定子齿，定子齿之间为电枢槽，所述电枢槽内安放有一套电枢绕组；

所述转子包括多个转子齿，相邻两个转子齿之间设有转子槽，每个转子齿与定子齿之间设有主气隙；

电机运行时，控制一套电枢绕组的电流大小和方向，电枢电流磁场和永磁体产生的磁场相互作用使得定子齿上的磁通相互增强或者抵消，定子磁场在某个方向上连续开通或者关断，利用定子和转子间磁阻变化产生转矩。

2.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，所述电枢绕组从一个电枢绕组所在电枢槽穿入，从相邻的电枢槽穿出，相邻两个电枢槽内的绕组组成一个电枢线圈，每个电枢线圈横跨两个定子齿距，相邻两个电枢槽内绕组的电流大小相同，方向相反。

3.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，当电枢绕组不通电时，所述永磁体产生的磁通经过定子槽轭、定子齿和主气隙沿电机径向流入转子齿，再经过相邻的转子齿流出到主气隙到达相邻另一个定子槽轭下的永磁体，再经过定子背轭闭合，形成电机的主磁通。

4.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，所述电机定子齿的个数n_s满足：n_s＝2*n，其中n是大于等于2的自然数；

所述电机转子齿的个数n_r和电机定子齿的个数n_s满足：nr＝n_s/2；

所述永磁体的块数n_pm和电机定子齿的个数n_s满足：n_pm/m＝0.5*n_s，m为大于等于1的自然数。

5.如权利要求4所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，当电枢绕组通电时，电枢绕组电流产生的磁场使得电枢绕组所在电枢槽两侧的定子齿分别呈现不同的极性，与永磁体产生的磁场作用叠加，使得一个定子齿显示极性，有主磁通磁通经过，相邻的另一个定子齿没有极性，无磁通流过，电机内有一半的定子齿具有极性，一半的定子齿没有极性，根据磁阻最小原理，将使转子旋转到使转子齿与具有极性的定子齿重合，由于转子齿数为定子齿数的一半，此时每个转子齿均与定子齿正对，这个位置为转子齿和定子齿的对齐位置，这个位置对应的磁阻最小。

6.如权利要求5所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，若转子继续旋转，需改变电枢绕组内电流的方向，使得不具有极性的定子齿显示极性，而原先有极性的定子齿不显示极性，这时，根据磁阻最小原理，转子齿将有旋转到与现在四个有极性定子齿对齐的趋势，因而转子将受力旋转，当转子齿与定子再次重合后，继续改变电枢绕组电流的方向，这个过程将一直重复，转子将持续旋转。

7.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，所述永磁体为平行充磁或者径向充磁，每块永磁体既可以由一整块永磁体充磁而成，也可以由多块宽度较窄的永磁体拼接而成，所述永磁体的极弧宽度可以相同，也可以不同。

8.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，同一个定子槽轭上的永磁体的充磁方向相同，相邻两个定子槽轭部上的永磁体的充磁方向相反；相邻两块永磁体产生的磁通经过主气隙进入转子形成主磁通。

9.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，两个相邻的定子齿通过定子槽轭连接，每两个定子齿和之间的定子槽轭形成一块整体铁芯，电机内该整体铁芯块数n_c满足n_c＝n_r，n_r为电机转子齿的个数。

10.如权利要求1所述的一种单绕组低成本高功率密度永磁电动机，其特征是，所述电机的永磁体的极弧宽度可以根据永磁体的磁能积或者剩磁密度确定，根据电机的气隙磁密确定永磁体的剩磁密度，再通过改变永磁体的极弧系数来确定永磁体的磁能积。