[发明专利]一种自增速永磁直驱电机有效
申请号: | 201110028201.9 | 申请日: | 2011-01-26 |
公开(公告)号: | CN102118072A | 公开(公告)日: | 2011-07-06 |
发明(设计)人: | 程明;杜怿;邹国棠;樊英;丁石川;李祥林 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | H02K1/16 | 分类号: | H02K1/16;H02K1/17;H02K1/24 |
代理公司: | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人: | 柏尚春 |
地址: | 210096*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 增速 永磁 电机 | ||
技术领域
本发明涉及一种新型自增速永磁电机,具体是适用于低速场合的直驱永磁电机,本发明涉及电工、电机领域。
背景技术
根据电机设计原理,在额定功率确定的情况下,转子旋转速度越高,电机的体积、重量和制造成本就越小。在很多诸如风力发电、电动汽车驱动等低速场合,通常利用体积庞大的齿轮箱等机械装置进行变速驱动,以兼顾高速电机的设计要求与低转速大转矩需要之间的矛盾。而大量机械装置的使用将不可避免的带来噪声、机械损耗以及需要定期维护等问题,并将明显增加结构的复杂性以及体积和重量。
直驱电机可以直接用于低速工况,省去了额外的齿轮箱等中间转换装置,大大简化了系统结构,减小整个系统的体积和重量,同时,系统的可靠性、效率和功率密度等必将得到有效地提高,因此,直驱电机逐渐成为国内外学者的研究热点。但是,由于直驱电机运行速度低,通常传统直驱电机具有体积大,定子和转子均有很多对极等特点,给电机制造和安装带来很大的困难,制造成本较高。
发明内容
技术问题:本发明针对现有技术的不足进行设计,提出了一种自增速永磁直驱电机,目的在于提高低速大转矩应用情况下电机系统的功率密度,简化系统结构,提高运行效率。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供的自增速永磁直驱电机由电机定子和电机转子构成,该电机定子包括设有线槽的定子铁心、嵌入定子铁心线槽内的电枢绕组、定子极靴以及安装于定子极靴表面的永磁体;永磁体沿电机径向充磁,永磁体沿着电机气隙的圆周依次排列。所述电机转子包括转子铁心和转子凸极;电机定子和电机转子之间设有气隙;所述电机定子固定不动,电机转子作旋转运动。该自增速永磁直驱电机包括内转子结构或外转子结构。所述的每个极靴上的永磁体沿电机径向充磁,且相邻永磁体充磁方向相反,构成N-S交替充磁结构,使气隙内的磁通密度成类正弦分布。所述的永磁体布满整个内转子结构电机定子内表面,或外转子结构定子外表面,设计成闭口槽结构;所述的永磁体贴装于极靴表面,设计成开口槽结构,且每个定子极靴的宽度与永磁体的极距之比为大于1的自然数或分数。
所述电枢绕组可绕制成集中或分布形式。
该自增速永磁直驱电机可以用作电动机,也可以用作发电机。
有益效果:
1)利用特殊的电机定转子结构,通过调制电机的气隙磁阻分布,使电机定子内永磁磁通的旋转速度成倍于电机转子转速,实现自增速的效果,以提高电机额定输出转矩和功率密度;
2)永磁体和绕组均被安装于电机定子上,便于电机的冷却;
3)电枢绕组不限制为集中绕组,电机极数配比更具多样性;
4)每个极靴上的永磁体块数不限制为偶数,为电机设计带来很大的灵活性,同时便于通过设计合理的永磁体和转子凸极数量,以减小电机定位力,避免使用斜槽等措施,降低制造难度和成本;
5)电机转子仅为带有凸极的铁心结构,机械强度大,适用于大转矩输出工况;
附图说明
图1为结构一:自增速永磁直驱电机闭口槽结构示意图。
图2为结构二:自增速永磁直驱电机开口槽结构(极靴宽度与永磁体极距之比为分数)示意图。
图3为结构三:自增速永磁直驱电机开口槽结构(极靴宽度与永磁体极距之比为自然数)示意图。
图中有:定子铁心1,电枢绕组2,定子极靴3,永磁体4,气隙5,转子铁心6,转子凸极7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明提供的新型自增速直驱电机适用于低速大转矩工况,可以作为直驱电机运行于电动或发电状态,其结构包括电机定子和电机转子,该电机定子包括设有线槽的定子铁心、电枢绕组、定子极靴和永磁体,电枢绕组嵌入定子铁心线槽内,永磁体安装于定子极靴表面;电机转子包括转子铁心和转子凸极;在电机定子永磁体和转子凸极之间设有气隙。
所述的定子铁心和次级铁心由硅钢叠片或其他导磁材料构成。
所述的每个极靴上的有多个永磁体沿着气隙圆周依次排列,这些永磁体沿电机径向充磁,且相邻永磁体充磁方向相反,构成N-S交替充磁结构,使气隙内的磁通密度成类正弦分布。
所述的永磁体可以布满整个电机定子气隙侧表面,设计成闭口槽结构;或所述的永磁体仅仅贴装于极靴表面,设计成开口槽结构,且每个定子极靴的宽度与永磁体的极距之比为大于1的自然数或分数,不同于现有技术要求定子极靴宽度与永磁体极距之比必须为偶数。
所述电枢绕组可绕制成集中或分布形式,不同于现有技术要求必须为集中绕组。
所述电机定子固定不动,电机转子作旋转运动。
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