[发明专利]Halbach外转子双凸极电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及一种Halbach外转子双凸极电机。

背景技术

Halbach列是美国学者Klaus.Halbach针对永磁体结构提出的一种新颖的磁体排列方式，附图1显示Halbach列内转子永磁体的合成磁场，附图2显示Halbach列外转子永磁体的合成磁场。Halbach列应用于电机具有如下优点：① Halbach 列自屏蔽效应产生的单边磁场分布不再需要转子轭(对外磁场) 、定子外壳(对内磁场) 采用磁性材料为其提供通路，减小了涡流损耗，降低了转动惯量，提高了快速响应性能；② Halbach 列分解后切向磁场与径向磁场的相互重叠，使得气隙一侧的磁场强度大幅度提高，有效地减小了电机的体积重量，提高了电机的功率密度。

双凸极永磁电机（Doubly salient permanent magnet motor,简称DSPM）是随着功率电子学和微电子学的发展在上个世纪90年代出现的一种新型的交流调速系统。由双凸极电机、功率变换器、位置检测器和控制器四部分组成。主要优点是结构简单、控制灵活。按永磁体的安放位置不同，可分为定子永磁型双凸极电机和转子永磁型双凸极电机，定子永磁型又分为切向结构和径向结构。

中国专利申请号为200510037634.5的公布文件提出了一种Halbach内转子双凸极电机，但是，由于外转子电机具有转动惯量比常规电机大，且电枢铁芯直径可以做的较大，从而提高了在不稳定负载下电机的效率和输出功率，因此在某些场合外转子电机具有独特的优势，比如风力发电和汽车的轮毂等，因此提出漏磁少，损耗低，高功率密度新型外转子电机成为本领域的研究热点。

附图3所示为中国专利申请号200510094975.6提出的一种三相外转子双凸极永磁无刷发电机，其具有定子11、转子12、转轴13、电枢绕组14和永磁体15。附图4和附图5所示为中国专利申请号200720050797.1提出的一种双凸极永磁轮毂电机，图4显示该电极具有定子21、转子22、支架23、轴24、轴承26和轮毂25，图5进一步显示了该电机还具有永磁体27和电枢绕组28。以上两种电机永磁均采用切向式充磁，虽然功率密度有所提高，但由于切向式永磁体靠近轴部漏磁严重，永磁体支架要采用非导磁材料，增加了电机的制造工艺和成本。因此，提出轴部漏磁少、工艺简单、制造成本低的新型外转子双凸极电机成为当前首要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种漏磁少，气隙磁密高，功率密度高并且工艺简单的Halbach外转子双凸极电机。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Halbach外转子双凸极电机，其特征在于，包括定子、转子、定转子间气隙及转轴；所述定子包括：环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体，环绕永磁体外壁设置的由定子铁芯组件组成的定子铁芯，定子铁芯组件之间具有气隙；所述转子在定子铁芯外，定子铁芯和转子铁芯均为凸极齿槽结构，所述永磁体为Halbach阵列。

所述定转子铁芯均为凸极齿槽式结构，定子齿上绕有集中式电枢绕组，转子齿上无绕组，定、转子齿均可为直齿或斜齿。

所述Halbach外转子双凸极电机还包括环绕转轴设置的定子永磁体支架。

所述定子永磁体支架根据Halbach外转子双凸极电机的设计及工艺需求被设计成不同的尺寸。

所述转子的转子铁芯上无绕组。

所述定子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿，所述转子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿。

所述定子永磁体支架采用导磁材料和非导磁材料中的一种。

所述Halbach外转子双凸极电机当为三相电机时满足：6K/4K结构，K为整数，K=1、2、3…。

所述Halbach外转子双凸极电机当为三相电机或多相电机时，定子极数 Ns 和转子齿数 Nr满足：

其中m为电机的相数，K为正整数。

所述定子铁芯组件间气隙根据电机设计及工艺的需要，可以采用其他非导磁材料填充也可以不填充。

本发明所采用的技术方案的优点是：

本发明的Halbach外转子双凸极电机与现有双凸极电机相比，主要技术特点和积极效果是：采用外磁场Halbach陈列作为磁源，电机气隙磁密大、功率质量比高、气隙大、电枢反应小、过载能力强。

下面结合附图对本发明的实施和优点作进一步解释。

附图说明

附图1显示Halbach列内转子永磁体的合成磁场；