[发明专利]一种爪极游标永磁电机

说明书

本发明公开了一种爪极游标永磁电机，包括定子以及爪极转子，爪极转子包括第一爪极、第二爪极以及爪指永磁体；第一爪极包括多个第一爪指和一个第一爪盘，每个第一爪指与第一爪盘连接，第二爪极包括多个第二爪指和一个第二爪盘，每个第二爪指均与第二爪盘连接，第二爪极位于两个相邻的第一爪指之间，一个爪指永磁体位于相邻的第一爪指和第二爪指之间，且爪指永磁体切向充磁；两个相邻的爪指永磁体充磁方向不同。通过第一爪盘使多个第一爪指相互连通，第二爪盘使多个第二爪指连通，使少极磁场中对着槽爪指的磁通导向同极性的对着齿的爪指，提升少极磁密。使电机的空载反电势有较大地提高，以此获得高的转矩密度和较高的功率因数；且结构简单。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，更具体地，涉及一种爪极游标永磁电机。

背景技术

在应用电机传动的领域，尤其是转矩需求较大的应用场合下，大多会采用电机加齿轮箱变速的配合来满足所需要输出的转矩。而由于工业生产和应用中对电机的高效率、低噪声和高可靠性等要求，去除齿轮箱的低速大转矩直接驱动电机的需求日益增长，比如汽车用直驱轮毂电机，直驱式风力发电机，舰船驱动电机，油田钻井中使用的直驱式泥浆泵电机等，包括而不仅限于上述应用场合。

表贴式永磁游标电机由于其结构简单和转矩密度高的特点成为低速大转矩直驱电机的常用拓扑。图1为表贴式游标电机正对齿和槽的磁通路径示意图；由于游标永磁电机采用磁场调制原理，其定子槽为开口槽，由于对着槽口的磁极产生的磁通会减小电机空载少极磁密的幅值，使空载反电势下降，传统的表贴式永磁游标电机功率因数低的问题十分严重。其有效气隙磁密比较有限，通常在1T以下，功率因数可能低至0.2～0.3，这将造成电机稳态运行电流过大，运行可靠性低，效率降低等问题。

径向内置式永磁游标电机由于其聚磁式的励磁结构具有很强的励磁能力，且由于转子各极之间在磁路上无连接，所以电枢反应弱，功率因数高。然而，高极比时，径向内置式结构同时也大幅降低了空载下气隙少极磁密的幅值，导致游标电机转矩密度提高并不明显。

为了提高游标电机的功率因数，同时保持高转矩密度，有学者提出了双定子聚磁式永磁游标电机，如专利文献CN103178668A公开了一种径向磁场双定子游标电机，其含有两个直径不同，齿数相同，齿槽位置相互错开半个槽距。圆环形转子位于两定子之间。该结构巧妙地利用了传统表贴式游标电机少极磁场中的反向磁通，大幅提高了游标电机的功率因数和功率密度。但是，由于该结构具有两个定子，两层气隙，制造和装配难度都比较大，导致成本增加。结构的复杂性也使电机运行的可靠性下降。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种爪极游标永磁电机，旨在解决现有的永磁游标电机采用双定子结构提高功率因素和功率密度导致游标电机结构复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种爪极游标永磁电机，包括：

定子，其内表面开有Z个开口槽，开口槽内设有极对数为P_A的绕组；以及

爪极转子，包括第一爪极、第二爪极以及P_m对爪指永磁体，且P_A＝Z-P_m；

第一爪极包括P_m个第一爪指和一个第一爪盘，每个第一爪指与第一爪盘连接，第二爪极结构同第一爪极结构相同；

第二爪指位于两个相邻的第一爪指之间，一个爪指永磁体位于相邻的第一爪指和第二爪指之间，且P_m对爪指永磁体切向充磁；两个相邻的爪指永磁体充磁方向不同。

优选地，通过第一爪盘将P_m个第一爪指连通，通过第二爪盘将P_m个第二爪指连通，使对着槽的爪指磁通通过爪盘导向同极性的对着齿的爪指，提升少极磁密。