[实用新型]一种双速绕组定子表面贴装式双凸极永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机制造的技术领域，尤其涉及一种双速绕组和模块化转子的定子表面贴装式双凸极永磁电机。 

背景技术

随着能源危机的不断加剧，研究开发和推广应用新型结构的高效能稀土永磁电机以节省能源，具有重要的理论意义和实用价值。特别是目前广泛研究的混合动力汽车，要求其中的电机驱动系统体积小、重量轻、效率高、转矩出力大、调速范围宽等。定子表面贴装式双凸极永磁电机作为一种典型的定子永磁型双凸极无刷电机，其转子上既无永磁体也无绕组，永磁体和集中电枢绕组均位于定子上，依据“磁通反向”原理工作，具有接近方波或正弦波的空载感应电势、转子结构简单坚固、适合高速运行、功率密度高等优点，在工业驱动、电气调速、搅拌系统、电动汽车、家用电器、纺织机械等领域中已显示出强大的竞争力与广阔的应用前景。 

以电动汽车驱动系统为代表的应用场合要求电机系统能够实现恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行。然而，对常规的电机驱动系统而言，这两个要求很难同时满足。其原因在于低速区的大转矩输出与高速区的恒功率弱磁运行是一对无法调和的矛盾，在设计电机与控制器时通常只能兼顾两个区域的性能需求，而无法充分发挥各自区域的最大能力。具体而言，传统的定子表面贴装式双凸极（双凸极指定子和转子均为凸极结构）永磁电机定子上若干个齿均匀分布，齿形完全相同，绕组采用均匀绕法，即每个定子齿上都套有匝数相同且线径相同的集中式线圈，将一个定子槽分为两半，分属于不同相的两个线圈的圈边并列排布在同一个定子槽中。多相对称绕组线圈沿定子圆周均匀分布，若干个线圈根据性能需求串联、并联或者混联组成一相绕组，且电机某相工作时组成该相的所有线圈均通电。采用上述传统绕组结构的定子表面贴装式双凸极永磁电机只能在低速区或者高速区中的某一个运行区域内呈现出较好的性能，很难同时满足整个运行范围内的高性能要求，限制了其在电动汽车等要求短时低速大转矩输出能力强、高速恒功率区范围宽的应用场合的进一步推广和发展。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种可以同时实现恒转矩区的大转矩输出与恒功率区的宽调速运行的定子表面贴装式双凸极永磁电机。 

本实用新型的采用模块化转子的双速绕组定子表面贴装式双凸极永磁电机包括：该电机由定子铁芯、高速集中式电枢绕组（也称高速绕组）、低速集中式电枢绕组（也称低速绕组）、永磁体、U型转子导磁铁芯和隔磁机构；其特征在于：所述定子铁芯和转子铁芯均为凸极结构；所述定子齿分为两组，分别是在定子齿面向气隙的表面贴有永磁体的定子永磁齿和在定子齿面向气隙的表面无永磁体的定子铁芯齿；所述定子永磁齿和定子铁芯齿沿圆周交替分布成环状，所述高速集中式电枢绕组的各线圈分别横跨在各定子铁芯齿上，所述的低速集中式电枢绕组的各线圈分别横跨在一个定子永磁齿上；所述径向充磁的永磁体分别贴装于一个定低速定子齿面向转子的表面，且相邻两块永磁体的充磁方向相反；所述转子由U型转子导磁铁芯和隔磁机构组成，且各U型转子导磁铁芯的下端分别嵌于隔磁机构中；所述转子U形导磁单元之间可以通过连接桥连接在一起，连接桥内部磁场高度饱和，磁阻较大，可以有效的防止漏磁。 

所述定子铁芯和转子导磁铁芯均为凸极结构；所述永磁体、高速集中电枢绕组和低速集中电枢绕组均位于定子侧；所述转子包括U型转子导磁铁芯和隔磁机构。 

所述高速集中式电枢绕组线圈或所述低速集中式电枢绕组线圈可根据需要连接成三相或多相结构。 

所述径向充磁的永磁体分别贴装于一个定低速定子齿面向转子的表面，且相邻两块永磁体的充磁方向相反，相邻两块永磁体之间间隔有一个定子铁芯齿，所述永磁体的材料是铁氧体或者钕铁硼的永磁材料。 

电机两套绕组相互独立，且每套绕组各相之间的互感都较小。 

所述转子U型转子导磁铁芯通过连接桥连接成为一个整体，所述的连接桥内部磁场高度饱和，无导磁效果，只起到将各U转子导磁铁芯连接成一个整体的作用。 

转子U型导磁铁芯和隔磁机构可以位于定子的外部，变成外转子结构。 

所述定子铁芯、转子铁芯和连接桥的材料均为硅钢片等导磁材料。 

所述的永磁体可以是电励磁机构，或者由电励磁和永磁励磁组成的混合励磁机构。 

所述隔磁机构的材料是铜、铝或其他不导磁材料。 

所述电机可作为发电机或电动机运行。