[发明专利]径向磁场轴向并列复合电机

说明书

本发明涉及电机设计领域，公开了一种径向磁场轴向并列复合电机，在外壳内并列设置有同轴安装的径向磁场调速电机和径向磁场调矩电机，径向磁场调速电机包括转轴、环绕转轴的第一转子、环绕第一转子的第一定子；径向磁场调矩电机包括转轴、环绕转轴的第二转子、环绕第二转子的第二定子；第一定子与第一转子之间、第二定子与第二转子之间均设置有气隙；第一定子固定在外壳的端面内壁，并与转轴转动连接，第二定子和第一定子轴向转动连接，第一转子和第二转子通过隔磁环轴向固定连接，且二者的径向内缘固定在转轴上。本发明在提高永磁体运行可靠性的前提下，可满足驱动电机低速高转矩和宽调速范围运行的要求。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，特别涉及一种径向磁场轴向并列复合电机。

背景技术

高转矩密度、低速大转矩和宽调速范围是驱动电机尤其是直接驱动式电机的性能需求。得到广泛应用的开关磁阻电机具有较宽调速范围，且结构简单，定转子上均无永磁体，工作可靠性高，然而其转矩密度明显低于永磁电机。近年来，定子永磁型电机由于其高转矩密度和高效率而得到广泛研究，在该电机结构中，永磁体和绕组均放置在定子上，转子结构简单，提升了电机的可靠性和动态运行性能。但是，由于永磁体的固有特性，定子永磁电机运行时的气隙磁场基本保持恒定不变，电动运行时，电机励磁控制困难、调速范围有限。学者们多采用混合励磁方式来增加定子永磁电机的调速范围，在定子上除了永磁体，还设置了励磁绕组，实现双励磁源混合励磁方式，可提高磁场调节能力，拓宽转速运行范围。然而，这种电机调速过程中的高速弱磁调速会降低永磁体工作性能，严重时导致永磁体的不可逆退磁。此外，混合励磁定子永磁电机结构中定子同时存在永磁体和两套绕组（励磁绕组和电枢绕组），一方面磁路饱和程度高，另一方面约束了电枢绕组放置空间，在一定程度上限制了转矩输出能力，且由于热源均位于定子中，易导致定子绕组和永磁体温升过高，带来绕组绝缘损坏和永磁体不可逆退磁。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种径向磁场轴向并列复合电机，在提高永磁体运行可靠性、避免永磁体因弱磁调速导致的不可逆退磁的前提下，满足驱动电机低速高转矩和宽调速范围运行的要求。

技术方案：本发明提供了一种径向磁场轴向并列复合电机，在外壳内轴向并列设置有同轴安装的径向磁场调速电机和径向磁场调矩电机，所述径向磁场调速电机包括转轴、环绕所述转轴的第一转子以及环绕所述第一转子的第一定子；所述径向磁场调矩电机包括所述转轴、环绕所述转轴的第二转子以及环绕所述第二转子的第二定子；所述第一定子与所述第一转子之间以及所述第二定子与所述第二转子之间均设置有气隙；所述第一定子固定在所述外壳的端面内壁上，并与所述转轴转动连接；所述第二定子与所述第一定子轴向转动连接；所述第一转子和所述第二转子均固定在所述转轴上，且二者通过隔磁环轴向固定连接。

进一步地，所述第一定子与所述第一转子的相对侧以及所述第二定子与所述第二转子的相对侧均设置有凸极齿，且所述第一定子的凸极齿上设置有第一绕组，所述第二定子的凸极齿上设置有第二绕组和励磁装置。

优选地，所述励磁装置的充磁方向为沿所述第二定子圆周切向交替充磁。

优选地，所述励磁装置为永磁体或混合励磁装置。采用混合励磁装置时，电励磁源仅用于低速增磁时增加输出转矩能力，无高速弱磁工作模式。