[发明专利]一种笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机

说明书

本发明公开了一种笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机，包括由转轴、轴承、端盖、压盖以及机壳共同构成的电机外壳、同轴固定的两个外转子和中间的凸极转子共同构成的电机转子、周向分布的多个模块化T形定子铁芯、绕组和铝环构成的电机定子。两个外转子均由外转子轭部、永磁体、鼠笼槽以及鼠笼环构成，永磁体排布采用组合式双向斜极结构，定子铁芯和铝环均与凸极转子同圆心，并按照转轴、凸极转子、定子铁芯、铝环、机壳的顺序从转轴向机壳依次排布。本发明中的笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机，能够提高槽满率、提高绕组端部利用率、改善转矩品质、提高转矩与功率密度、改善电机低速与高速运行性能以及提高电机整体运行效率。

技术领域

本发明属于电机技术领域，更具体地，涉及一种笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机。

背景技术

目前常用的永磁电机一般分为径向磁通和轴向磁通永磁电机两类，然而其端部利用率都较低，电机整体空间利用率不高，低速与高速运行性能无法兼顾，电机转矩密度和功率密度仍具有提升空间。

传统的电机设计中，对电机进行尺寸优化，例如在径向式永磁电机采用长径比大的结构，轴向式永磁电机采用长径比小的结构；采用分数集中绕组等技术来提高转矩密度，但其效果有限，且电机绕组端部都难以得到利用，所以人们寻求更加紧凑的电机结构。

实用新型专利201520407320.9提出了一种轴径向混合磁通永磁电机，其特点在于电机为外转子结构，定子铁芯的轴向两侧和径向外侧的机壳上都排布有永磁体，电机磁路经过机壳与定子铁芯闭合并形成轴径向混合磁路，每个定子铁芯上都设置有两个轴向和一个径向绕组。但其绕组接线与控制系统复杂，电机无法兼顾低速与高速运行性能，对电机全局效率有一定影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机，旨在解决现有轴径向混合磁通永磁电机启动转矩低，启动过程不平稳，无法兼顾低速与高速运行性能的技术问题。

本发明提供了一种笼型转子轴径向混合磁通多盘式永磁电机，包括电机外壳、定子和转子，电机外壳包括：转轴、轴承、端盖、压盖和机壳；机壳为圆筒形，机壳两端各有一个端盖通过螺丝固定在机壳上，两个端盖的外侧各有一个压盖通过螺丝固定在端盖上，端盖与压盖的圆心处均设置有圆形孔，端盖处圆形孔用于放置轴承，转轴通过圆形孔横穿压盖、端盖和轴承；定子包括：多个模块化T形定子铁芯、绕组和铝环，T形定子铁芯沿周向环绕排布在凸极转子外围，铝环处于T形定子铁芯外围并固定在机壳上，贯穿T形定子铁芯内部打有两个第一散热孔，每个T形定子铁芯对应的铝环处设置有第一定位孔和第二定位孔，铝环通过第一定位孔以螺栓固定在机壳上，T形定子铁芯通过第二定位孔以螺栓固定在铝环上；转子包括：同轴固定的两个外转子和设置在中间的凸极转子，凸极转子与两个外转子固定在转轴上；两个外转子均包括：外转子轭、永磁体、鼠笼槽和所述鼠笼环；外转子轭的内圆周侧打有所述第二散热孔，外转子内侧端面上沿着周向均匀间隔地排布设置有多个扇形所述永磁体，所述鼠笼环嵌入所述鼠笼槽内。

更进一步地，凸极转子与两个外转子均采用键连接的方式固定在所述转轴上。

更进一步地，同一外转子上的永磁体排布向同一方向倾斜，两个外转子上永磁体的倾斜方向相反，构成双向斜级结构。

更进一步地，外转子轭与永磁体之间、永磁体与鼠笼槽之间、鼠笼槽与所述鼠笼环之间均采用胶接的方式固定。

更进一步地，所述T形定子铁芯上绕组采用可变极扭环式单绕组，将定子绕组设置为倍极变极，采用双端级联驱动方式，其中一种极对数为p₁，另一种极对数为p₂，p₂＝2p₁。投入p₁变频电源时，转子鼠笼绕组失效，定子绕组运行在p₁模式，具有自启动永磁同步运行高速特性；投入p₂变频电源时，定子绕组运行在p₂模式，磁通不会穿过永磁体，电机呈现笼型感应电机特性。