[发明专利]一种高速表面镶嵌式双转子轴向磁通永磁电机

说明书

本公开提出了一种高速表面镶嵌式双转子轴向磁通永磁电机，包括：两个转子和一个位于两个转子中间的定子；所述两转子内壁与所述定子外壁之间均设置有气隙，两个气隙距离相等且长度根据需求轴向调节；所述转子的铁心表面镶嵌有永磁体，所述永磁体被配置为月牙状态以实现磁链和反电动势的正弦化。该电机采用轴向磁通结构，具有高转矩密度、高功率密度、高效率以及高集成度等优点，散热性能优越，气隙磁场长度轴向可调且不受转子铁心厚度的影响，电机转轴不存在轴向磁拉力，轴承不受磁拉力影响，可有效增加电机可靠性和机械寿命。

技术领域

本公开属于电机设备技术领域，尤其涉及一种高速表面镶嵌式双转子轴向磁通永磁电机。

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。

高速电机具有体积小、转速高、功率密度大、动态响应迅速等诸多优点，并且可以直接与负载相连，省去了变速齿轮装置，进一步缩小整个驱动系统的体积和重量并提高传动效率，因此广泛应用于电动汽车、飞轮储能、高速磨床等工业领域中。

目前传统高速电机的研究主要集中于高速感应电机、高速永磁电机以及高速开关磁阻电机，但是，各类传统电机在高速应用场合中具备一定优点的同时本身存在诸多不足：

高速感应电机转子结构简单、转动惯量低、耐高温，能在高速条件下长时间运行，且易启动，易制造，成本较低。但其功率因数较低，叠片转子在高速工况下端环易损坏，实心转子涡流损耗较大，导致电机功率因数和效率低下。

高速永磁电机体积小，结构简单灵活，启动转矩大，效率和功率因数较高，有较宽的调速范围且可靠性较好。根据永磁体的位置不同，永磁电机又可分为表贴式、表面镶嵌式和内置式。表贴式永磁电机永磁体位于转子表面，为承受高速运行时巨大的离心力，必须采用转子护套以保护永磁体，导致一定的散热困难。

表面镶嵌式永磁电机永磁体镶嵌在转子铁心表面，无需护套，机械鲁棒性优于表贴式永磁电机，适合高速运转，同时由于凸极效应产生磁阻转矩，可进一步提升电机总的输出转矩。内置式永磁电机永磁体完全嵌入转子铁心中，机械强度最优，但转子结构复杂，制造成本较高。

因此，在高速领域应用中，表面镶嵌式永磁电机是一个折中的选择。高速开关磁阻电机具有结构简单、坚固耐用、成本低廉、绕组端部短及耐高温等优点，效率优于感应电机但低于永磁电机，且运行噪声高，转矩脉动及转子机械振动大，转子风摩损耗高，同时还需要精确的转子位置信息以控制转矩和电流，控制系统较为复杂。

通过上述分析可以看出，在高速工况下，永磁电机相较于其他两种类型的电机其综合性能更优异，现已成为高速电机领域的研究热点之一。根据电机拓扑结构的不同，永磁电机又可分为径向磁通、轴向磁通和横向磁通结构，传统高速永磁电机的优化设计一般都是基于径向磁通结构，无法从根本上解决电机散热性能差、齿槽转矩高以及效率低的缺点，因此在电动汽车等新型高速应用领域中难以取得很大进展。

横向磁通结构作为一种新型拓扑结构，具有转矩密度高的优点，但同时也具有漏磁较大和功率因数低的缺点，而且其所需电力电子变换器容量比传统电机大。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种高速表面镶嵌式双转子轴向磁通永磁电机,轴向磁通电机具有更高的转矩密度和功率密度、更好的散热能力和更紧凑的结构，对于空间有限的高速应用场合来说，轴向磁通电机具有更大的优势。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种高速表面镶嵌式双转子轴向磁通永磁电机，包括：

两个转子和一个位于两个转子中间的定子；

所述两转子内壁与所述定子外壁之间均设置有气隙，两个气隙距离相等且长度根据需求轴向调节；