[实用新型]一种具有多层复合三维磁极阵列的盘式电机

说明书

本实用新型公开了一种具有多层复合三维磁极阵列的盘式电机，其包括设于电机外壳内且沿电机转轴的轴向依次同轴套装的上层定子磁铁盘、上层转子线圈、中层定子磁铁盘、下层转子线圈、下层定子磁铁盘，上、下层定子磁铁盘上的永磁体均为轴向和切向交替排列的磁极阵列，中层定子磁铁盘上的永磁体为轴向的磁极阵列，三者的轴向永磁体一一相对且充磁方向相同，上、下层定子磁铁盘上的切向永磁体一一相对且充磁方向相反；上、下层转子线圈间隔地均布有多个绕组单元，相邻的两个绕组单元的通电方向相反；上、下层绕组单元一一相对且通电方向相同。采用本实用新型，能够确保电机中的气隙磁通密度足够大的同时，提高转子运动余度，提升电机动态性能。

技术领域

本实用新型涉及一种盘式电机，特别是涉及一种具有多层复合三维磁极阵列的盘式电机。

背景技术

盘式永磁电机又称轴向磁场电机，由于具有轴向尺寸短，体积小，重量轻等优点，成为电机研究领域的热点。

稀土永磁材料的应用改善了传统盘式电机铁心利用率低等问题，使得盘式电机得到了进一步的推广。与此同时，考虑到稀土永磁材料的储量少而需求量大的矛盾，我们需要充分利用永磁材料的磁性，在盘式永磁电机的设计过程中，在保证电机性能的前提下，应该尽可能地减少永磁材料的使用量，从而达到节约电机成本的目的。也就是说，用最少的永磁材料提高气隙磁通密度，来确保电机中的气隙磁通密度足够大。一般可以从两个方面提高永磁电机气隙磁通密度，一是选择性能更好的永磁材料，然而高性能的永磁材料，往往意味着更高的价格成本，这限制了永磁材料的选择。二是改变永磁体磁极阵列的排列结构从而提高气隙磁通密度，这是一项有效的措施。所以本实用新型提出了一种新型的三维磁极阵列的盘式电机，从自屏蔽、增强磁场和多动子输出等方面提升了盘式电机的性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种具有多层复合三维磁极阵列的盘式电机，能够确保电机中的气隙磁通密度足够大的同时，提高转子运动余度与独立性，并形成自屏蔽，降低电机质量，降低电机发热，提升电机动态性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有多层复合三维磁极阵列的盘式电机，其包括电机外壳、电机转轴以及设于所述电机外壳内且沿所述电机转轴的轴向依次同轴套装的上层定子磁铁盘、上层转子线圈、中层定子磁铁盘、下层转子线圈、下层定子磁铁盘，所述上层定子磁铁盘、中层定子磁铁盘和下层定子磁铁盘分别与所述电机外壳固定相连，所述上层转子线圈和下层转子线圈分别与所述电机转轴固定相连且能相对各个定子磁铁盘转动；

所述上层定子磁铁盘沿其圆周方向均布有多个上层永磁体，多个所述上层永磁体为轴向和切向交替排列的磁极阵列，所述上层永磁体包括上层轴向永磁体和上层切向永磁体；所述中层定子磁铁盘沿其圆周方向间隔地均布有多个中层永磁体，多个所述中层永磁体为轴向的磁极阵列，所述中层永磁体包括中层轴向永磁体；所述下层定子磁铁盘沿其圆周方向均布有多个下层永磁体，多个所述下层永磁体为轴向和切向交替排列的磁极阵列，所述下层永磁体包括下层轴向永磁体和下层切向永磁体；所述上层轴向永磁体、所述中层轴向永磁体和所述下层轴向永磁体一一相对且充磁方向相同；所述上层切向永磁体与所述下层切向永磁体一一相对且充磁方向相反；

所述上层转子线圈沿其圆周方向间隔地均布有多个上层绕组单元，相邻的两个所述上层绕组单元的通电方向相反；所述下层转子线圈沿其圆周方向间隔地均布有多个下层绕组单元，相邻的两个所述下层绕组单元的通电方向相反；所述上层绕组单元和所述下层绕组单元一一相对且通电方向相同。

作为本实用新型优选的方案，所述上层转子线圈和下层转子线圈的通电方式相互独立。

作为本实用新型优选的方案，所述上层定子磁铁盘、中层定子磁铁盘和下层定子磁铁盘均为圆盘式结构。

作为本实用新型优选的方案，所述上层转子线圈和下层转子线圈均为扇叶式结构。