[发明专利]一种错位双转子磁通切换型永磁电机及发电设备

说明书

本公开提供了一种错位双转子磁通切换型永磁电机及发电设备。其中，错位双转子磁通切换型永磁电机包括：定子，其包括多个定子H型铁心单元、定子绕组和永磁体；所述定子绕组采用相组线圈集中式绕组，所述组线圈集中式绕组分别位于定子内外两侧，可独立控制；所述永磁体内置于相邻两个定子H型铁心单元之间；双转子，其包括分别位于定子内侧和外侧的内转子和外转子，内转子和外转子周向互错一个转子齿部弧宽。本公开解决了现有磁通切换型永磁电机的转矩密度提升和转矩脉动抑制间存在的不协调问题，大幅提高了转矩密度、运行效率以及故障容错能力，大幅度降低齿槽转矩和转矩脉动，减少了运行时的振动和噪声。

技术领域

本公开属于电机设计制造领域，尤其涉及一种错位双转子磁通切换型永磁电机及发电设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着全球能源危机的影响日益扩大，高效节能电机受到广泛关注。其中永磁电机由于其高功率密度、高效率等优点，越来越受到工业界的重视。基于永磁体的安放位置，永磁电机分为转子永磁型电机和定子永磁型电机。其中转子永磁型电机主要分为表贴式和内置式两种类型，目前在大多工业应用中占据主导地位。然而转子永磁型电机的电枢反应磁场直接通过转子永磁体，在低速大转矩的运行状态时，永磁体面临着很高的不可逆退磁风险。另一方面，转子永磁型电机由于永磁体位于旋转转子上，散热较为困难，转子的温升是限制该类型电机过载能力的主要因素之一。相反的，定子永磁型电机的电枢反应磁场不直接通过永磁体，并且永磁体位于静止的定子上，安装及散热方便，并可以方便的在定子上外加强制冷却系统，因此定子永磁型电机不可逆退磁风险小，过载能力大。磁通切换型电机作为其中一种定子永磁型电机是一种替代转子永磁型电机的优选方案。传统的磁通切换型永磁电机的定子通常由多个U型铁心单元依次紧贴拼装而成，每两块U型铁心单元之间嵌有一块永磁体，转子仅由硅钢片叠压构成，U型铁心单元的槽内放置两个集中电枢绕组的各一个线圈边，结构简单，运行可靠。

另外，磁通切换型永磁电机的绕组具有一致性和互补性，互相抵消了每个线圈的反电动势和永磁磁链中的偶数次谐波分量，可以得到高度正弦的磁链和反电动势。同时，磁通切换型永磁电机采用轮辐式永磁体结构，可以产生的较高的气隙磁通密度，从而获得相对较高的转矩(功率)密度，但与此同时该类电机具有高齿槽转矩、高转矩脉动的缺点，不可避免地产生振动和噪音。发明人发现，利用传统的方法，例如倾斜永磁体和优化齿部形状或采用复杂的控制算法，可以一定程度上减小齿槽转矩和转矩脉动，但这些方法也不可避免地造成电机性能下降并且增加制造难度。

发明内容

为了解决现有磁通切换型永磁电机的转矩密度提升和转矩脉动抑制存在的不协调问题，本公开提供一种错位双转子磁通切换型永磁电机，定子通过相组线圈集中式绕组实现模块化设计，双转子周向互错一个转子齿部弧宽实现磁通交替聚合和转矩脉动抑制效果，内侧绕组和外侧绕组可独立控制，使电机具有高功率密度，强过载能力，低齿槽转矩，低转矩脉动和适合模块化制造等优点。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种错位双转子磁通切换型永磁电机，包括：

定子，其包括多个定子H型铁心单元、定子绕组和永磁体；所述定子绕组采用相组线圈集中式绕组，相组线圈集中式绕组分别位于定子内外两侧，可独立控制；所述永磁体内置于相邻两个定子H型铁心单元之间；

双转子，其包括分别位于定子内侧和外侧的内转子和外转子，内转子和外转子周向互错一个转子齿部弧宽。

作为一种实施方式，所述双转子为同心套筒结构，采取错开一个转子齿弧宽方式装配，通过双转子连接件连接内转子和外转子，且内转子和外转子的旋转方向和旋转速度相同。