[发明专利]一种模块化轴向磁场永磁电机

说明书

本发明涉及电机设计领域，具体的是一种模块化轴向磁场永磁电机两个对称设置的外转子和一个内定子，转子包括非导磁材料制成的转子支架、若干转子铁心模块、永磁体以及电机转轴，转子铁心模块、永磁体置于转子支架开设的扇形体凹槽内，定子包括定子铁心模块、电枢绕组和由非导磁材料制成的定子支架，定子铁心模块、电枢绕组置于定子支架内。本发明的模块化轴向磁场永磁电机结构，采用双转子中间定子，定子铁心、转子铁心模块化结构，缩短了磁通路径，减轻的定子铁心重量，增大电机的功率密度，降低了生产加工工艺难度和成本，适用于电动汽车、风力发电、电梯牵引等多种场合。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，具体的是一种模块化轴向磁场永磁电机。

背景技术

目前，功率密度已经成为电机设计中一个非常重要的设计指标。高功率密度电机由于体积小、重量轻、效率高等特点越来越受到研究者和厂家的关注。特别是在航空航天、潜艇、电动汽车等特殊应用场合中，由于空间的限制，要求使用的电动机体积更小、重量更轻、效率更高，也就是要求电机有较高的功率密度。

相比于常规径向磁场电机，轴向磁场永磁电机具有轴向长度短、转矩大与功率密度高等特点。传统的单转子单定子轴向磁场永磁电机通常具有较大的单边磁拉力。为了克服单边磁拉力，轴向磁场永磁电机通常设计为双边结构，即双定子中间转子结构或双转子中间定子结构。同时，现有的轴向磁场永磁电机转子铁心多为卷绕的硅钢片或者整体的复合软磁材料，当电机尺寸较大时制造难度大，为了保证电机功率密度的同时简化生产工艺，研发一种模块化轴向磁场永磁电机，具有重要工程应用价值。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种模块化轴向磁场永磁电机，本发明中的电机的定子铁心、转子铁心均为模块化结构，使得磁通路径缩短，增大了电机功率密度，简化了电机的制造难度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种模块化轴向磁场永磁电机，包括两个对称设置的外转子和一个内定子，所述转子包括非导磁材料制成的转子支架、若干转子铁心模块、永磁体以及电机转轴，转子支架安装在电机转轴上，转子铁心模块、永磁体置于转子支架开设的扇形体凹槽内；

所述定子包括定子铁心模块、电枢绕组和由非导磁材料制成的定子支架，定子铁心模块、电枢绕组置于定子支架内；

所述转子支架为圆环盘状结构，转子支架一侧均匀开有N_p个扇形体凹槽，永磁体置于相邻两转子铁心模块之间形成铁心-永磁体-铁心的独立单元。

进一步地，所述转子铁心模块、永磁体与转子支架上的凹槽在轴向方向上厚度相同。

进一步地，所述电机转子极对数P、转子铁心模块数N_r与转子永磁体个数N_p之比为1：2：1。

进一步地，所述永磁体的形状为扇形体，充磁方向为切向即沿着周向，且两转子永磁体的充磁方向相反，所述转子铁心模块的形状也为扇形体，转子铁心模块设置为沿径向叠压的硅钢片或复合软磁材料，转子支架为非导磁非导电材料。

进一步地，所述定子铁心模块包括中柱以及轴向两侧的齿冠，齿冠宽度大于中柱宽度且相邻定子铁心模块齿冠间形成平行的槽开口，相邻定子铁心模块的中柱间形成定子平行槽，中柱与齿冠之间形成过渡的斜肩。

进一步地，所述定子铁心模块沿周向依此等距排列形成定子槽，铜制电枢绕组直接缠绕在定子铁心模块的中柱上，绕组线圈形成的平面垂直于电机转轴。

进一步地，所述定子支架包括定子上支撑盘、定子下支撑盘、内环和外环，定子上支撑盘与定子下支撑盘形状完全相同且对称放置，且沿周向均开有Ns数量的槽，与定子铁心模块的齿冠配合设置，内环和外环分别设置在定子上支撑盘与定子下支撑盘的内侧和外侧。