[实用新型]一种模块化磁通切换永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机制造领域，具体涉及结构简单、坚固，具有较强转矩输出能力和较高功率密度的一种模块化磁通切换永磁电机。

背景技术

我国作为世界上稀土材料储藏量最大的国家，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种新型永磁电机，具有重要的理论意义和应用价值。无论作发电运行还是电动运行，具有高效率、大转矩(功率)密度和低损耗等特点的新型永磁电机正呈现出加速发展的趋势。迄今为止，国内、外的研究热点一直集中于以表面贴装式、插入式和内嵌式为代表的转子永磁型电机。然而，凡是将永磁体放置于转子的类型的电机在设计和运行过程中都会产成一系列问题，集中为以下三点：

1.对永磁体粘贴在转子表面或插入转子凸极之间的结构，为了克服高速运行所产生的离心力影响，通常需要制作辅助的永磁体固定装置，并且永磁体处于定子和转子之间，加大了气隙长度，既增加了电机体积，又会导致气隙磁密减弱，影响出力。

2.对永磁体埋入转子铁芯内部的内嵌式结构，会影响转子的机械强度，并且需要辅助磁桥，同样会增加制作工艺。

3.永磁体置于转子不利于该类型电机的冷却。

对转子永磁型电机而言，由于定子绕组产生的电枢反应磁通都会进入转子，与永磁体相互耦合，存在一定程度上的去磁危险；另一方面，无论是作为发电机还是电动机，为了获得正弦度较高的空载反电动势，通常在定子上安装分布绕组，会直接导致绕组端部较长，增加了导线长度和电阻，铜耗较大，降低了电机效率，更会使得电机体积增大，限制了转子永磁型结构在航天、航空、航海、电动汽车等对电机体积有严格要求的领域的应用。因此，研制出能够克服上述缺点的新型结构永磁电机，就成为电机工作者义不容辞的一个关键任务。

针对永磁体放置于定子的结构，目前国内、外也主要集中于双凸极永磁电机(本质为增加了永磁体的开关磁阻电机)与磁通反向永磁电机。而本实用新型所提出的模块化结构磁通切换电机还未见有公开发表。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种模块化磁通切换永磁电机，以解决上述技术问题。本实用新型的模块化磁通切换永磁电机包括定子和转子两个部分，根据不同的应用场合可以采取内转子或外转子两种形式，定子和转子 都为双凸极、槽结构，在定子上设置有磁性模块和集中电枢绕组，转子无永磁体也无绕组。

所述磁性模块由定子的一公一母两块导磁铁芯和一块镶嵌于其中的永磁体组合构成。

所述永磁体的材料可以是铁氧体、钐钴或者钕铁硼。

所述转子为直槽转子。

所述电机相数为m，定子槽数为4m，转子齿数为4m±2，则该电机一共有4m块永磁体，定子包括4m个磁性模块组成。

所述电机为三相，定子槽数为十二，转子齿数为十，则该电机一共有十二块永磁体，定子包括十二个磁性模块组成。

所述集中电枢绕组共有十二个电枢线圈组成三相绕组，任何一相的电枢绕组由四个线圈组成，且第一绕组线圈和第三绕组线圈径向相对，第二绕组线圈和第四绕组线圈径向相对；每个集中电枢绕组线圈绕制在磁性模块上，都横跨于一个磁性模块的左右两个定子槽中，且上述四个绕组线圈依次顺序首尾串联连接。

所述永磁体在与磁化方向垂直的两个表面上都各自开有一定深度的三角形小槽，相应的与永磁体相连的导磁铁芯表面则有凸出的三角形小齿。

本实用新型的有益效果是：

由于磁性模块和集中电枢绕组都设置于定子上，转子既无永磁体也无绕组，所以结构非常简单而坚固，而且有利于改善电机的冷却条件；

由于采用模块化结构，使得电机的绕组槽满率得到较大提高，结构紧凑，减小了体积；尽可能地减小了电阻和铜耗，效率较高；提高了线电荷密度、转矩输出能力和功率密度；

电机结构导致其具有聚磁效应，空载气隙磁密较大；电枢反应磁通和永磁磁通在空间上互相垂直，磁路上是并联关系，保证了该电机具有较强的抗去磁能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做详细说明。

图1为三相定子十二槽转子十齿模块化磁通切换永磁电机结构示意图；

图2为磁性模块结构示意图。其中图标：定子1、永磁体2、集中绕组3、转子4。

A相第一绕组线圈311、A相第二绕组线圈312、A相第三绕组线圈313、A相第四绕组线圈314；

B相第一绕组线圈321、B相第二绕组线圈322、B相第三绕组线圈323， B相第四绕组线圈324；

C相第一绕组线圈331、C相第二绕组线圈332、C相第三绕组线圈333、C相第四绕组线圈334。

具体实施方式