[发明专利]宽弱磁扩速低转子损耗的非晶合金轴向磁通电机

说明书

一种宽弱磁扩速低转子损耗的的非晶合金轴向磁通电机，包括双定子结构和单转子结构，转子结构位于两个定子结构中间；定子包括非晶合金材料卷绕而成的定子轭部和定子齿部；定子轭部直接与端盖相接触；定子轭部和定子齿部共同构成定子铁心；机壳两端的端盖内设有周向盘型水道；双层分布式电枢绕组嵌入定子铁心内；转子结构为单盘结构，其中的永磁体与软磁极极对数相等；软磁极具体为低电导率的SMC软磁极；永磁体具体为烧结钕铁硼永磁体及其两侧的低电导率的粘结钕铁硼永磁体；转子支架套在电机轴上；具有较大的交直轴电感，较低的转子损耗，且可以充分利用轴向磁通电机交直轴电感不相等产生的磁阻转矩，具有更加宽广的弱磁扩速范围。

技术领域

本发明属于轴向磁通电机设计领域，主要是涉及一种宽弱磁扩速低转子损耗的非晶合金轴向磁通电机。

背景技术

非晶合金轴向磁通永磁同步电机因其结构紧凑、功率密度高、效率高等诸多优势，使得近几年获得了越来越多人的关注，促使它能够在电动汽车、风力发电等领域得到极大的应用。但是该电机永磁体和转子支架电导率高，转子涡流损耗较大，在高频高速时转子发热非常严重，且由于永磁材料本身固有的硬磁特性使得电机内气隙磁场基本保持恒定，传统轴向磁通永磁同步电机大多采用双边气隙拓扑结构，该拓扑结构气隙较大，且每相串联匝数较少、转子多为表贴式磁极，使得电机的电感较小，当采用传统增加直轴去磁电流以削弱气隙磁场方法时，其弱磁扩速能力有限，已经成为了制约非晶合金轴向磁通电机发展的一个瓶颈。

为了能够减小转子的涡流损耗，增大非晶合金轴向磁通永磁同步电机交直轴电感，有效地调节与控制气隙磁场，实现电机高效率的弱磁扩速，同时能利用交直轴电感不相等产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度，许多研究人员提出了采用不同种类的拓扑结构来解决传统永磁同步电机转子涡流损耗大、磁场难以调节、不利于弱磁扩速等问题，但均仍旧存在不同程度的缺陷：

（1）中国专利CN105680649A提出了本发明公开了一种轴向径向磁通双凸极永磁电机，包括下轴向转子、永磁环、下轴向定子、上轴向定子、径向转子、径向定子、上轴向转子以及转轴；径向转子设置于径向定子内，永磁环环绕镶嵌于径向定子内；转轴依次穿过上轴向定子、上轴向转子、径向转子、下轴向转子以及下轴向定子，且上轴向转子、径向转子和下轴向转子固定安装在转轴上；上轴向定子和下轴向定子分别固定安装在径向定子的上下端面上，转轴上下两端分别转动式安装在上轴向定子和下轴向定子上。本发明的电机内部形成一组径向磁通以及两组轴向磁通，结合了轴向磁通电机与双凸极电机的优点，转动惯量小、起动转矩大、起动电流小、出力大，增强了运行安全性。但是该电机电枢反应小，不利于应用电机的弱磁扩速，因此在宽转速的应用场合中该电机难以发挥其优势。

（2）中国专利CN103997145A提出了一种轴向磁通永磁同步电机。该电机包含一根转轴，转子装配到转轴上，至少一个永磁体装配到转子上，还包括定子组件，定子组件包含朝一个轴向方向的定子模块，每个定子模块包含一对由一个轭部分相连接的定子齿和多个绕组，每个绕组绕在一个定子模块上。该发明的特点是：轴向磁通电机使用低成本的铁氧体磁铁，并且齿槽转矩振动噪声都有所降低，但是在宽转速的应用场合中该电机难以发挥其优势。

（3）中国专利CN10530757A提出一种双交错混合励磁电机的拓扑结构，该电机包括前端盖、后端盖和机壳，转轴上设有转子轭，转子轭上固有永磁N极、永磁S极和铁极，机壳上均匀设有电枢铁心和励磁铁心，电枢铁心上有交流电枢绕组，励磁铁心上设有交流励磁绕组；转轴、转子轭、永磁N极、永磁S极和铁极构成转子；交流电枢绕组、电枢铁心、交流励磁绕组、励磁铁心和机壳构成定子。该发明的特点是：该电机是一种径向磁通的结构，采用交流电流调节气隙磁通，励磁磁动势与电枢磁动势为并联关系，通过调节磁通的分布来改变感应电势的大小，在变速电动场合可实现更宽广的调速范围，但是该电机制造工艺复杂，不适合应用在高频高速的场合。