[发明专利]绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁通切换电机，特别是涉及一种绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

传统定子永磁型磁通切换电机具有转矩密度与功率密度高的特点，定子与转子均为凸极结构，永磁体与电枢绕组均位于定子侧，转子侧既无电枢绕组也无永磁体，结构简单，机械强度高，适合高速运行，且能够运行于较恶劣的环境条件下。定子永磁型磁通切换电机每相永磁磁链为双极性，且由于绕组具有互补特性，每相永磁磁链与空载感应电势具有较好的正弦特性，适合作为交流调速系统的驱动元件。

传统定子永磁型磁通切换电机的定子磁极由永磁体及相邻的两个定子导磁齿构成，电枢绕组设置在定子磁极上。在电机工作过程中，电枢绕组内通入交流电，产生铜耗，使绕组发热；由于电枢绕组直接接触永磁体，绕组产生的热量将影响永磁体特性，甚至引起永磁体因发热退磁。此外，每相永磁磁链为双极性，永磁体相邻的两块定子导磁齿由于磁场交变而产生铁耗，产生的热量也会引起永磁体升温。

现有的技术手段为在定子铁心外设计并安装冷却系统，通过空气或冷却液进行冷却。但是，电枢绕组缠绕在定子磁极上，形成一个相对封闭的空间，减小了永磁体与冷却系统中空气或冷却液间的导热系数，不利于永磁体与冷却系统之间的热量传递。在电机工作过程中，由于定子磁极轴向中心温度最高，且散热困难，进而导致定子磁极中心部位的永磁体因温度过高而引起退磁，减小了输出转矩密度与功率密度。

发明内容

针对现有技术的不足，提出一种绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机，有效防止绕组发热引起永磁体温度过高而退磁，提高了电机运行的可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机，包括定子和转子，所述定子和转子均为凸极结构，且两者之间具有气隙；所述定子由若干个定子铁心、永磁体组合而成，所述定子铁心由一个容错齿、两个导磁齿构成，所述容错齿位于两个所述导磁齿之间构成“E”型铁心结构；其特征在于，相邻所述定子铁心之间嵌入所述永磁体，所述永磁体充磁方向为切向，且相邻所述永磁体的充磁方向相反；在所述容错齿上设置有电枢线圈，电枢线圈为集中绕组，采用半齿绕结构；每个电枢线圈与其圆心角分别相隔90°、180°和270°的三个电枢线圈构成一相电枢绕组；各相电枢绕组中的各个电枢线圈内的永磁磁链为单极性变化；各相电枢绕组中圆心角相隔180°的两个电枢线圈内的永磁磁链相位相同，且平均值相同，具有一致性，同时圆心角相隔90°的两个电枢线圈内的永磁磁链相位相差180^o，且平均值相同，具有互补性；各相电枢绕组中圆心角分别为0°和90°的两个电枢线圈顺向串联组成第一线圈组，圆心角分别为180°和270°的两个电枢线圈顺向串联组成第二线圈组，所述第一线圈组和所述第二线圈组顺向串联或并联。

所述转子由转子铁心和轴构成，所述转子铁心设置在定子铁心内部构成内转子结构，或者设置在定子铁心外部构成外转子结构。

所述转子铁心为直槽或斜槽结构。

所述定子铁心、容错齿、导磁齿与转子铁心均为硅钢片导磁材料。

所述永磁体为钕铁硼、钐钴、铁氧体永磁材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明的绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机具有高转矩密度，高功率密度，低损耗的优点。

2）本发明的绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机电枢绕组采用集中绕组，有效减小了端部绕组长度；与传统定子永磁型磁通切换电机相比，电枢绕组设置在容错齿上，端部绕组跨度减小，降低了端部电阻大小，提高了电机效率。

3）本发明的绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机每相电枢绕组各线圈内永磁磁链单极性变化，且每相电枢绕组中空间位置相差90^o的两个线圈所匝链的永磁磁链极性相反，且磁链变化具有互补特性，抵消了每相绕组中各线圈所匝链的永磁磁链的高次谐波尤其是偶次谐波以及永磁磁链中的直流分量，优化了永磁磁链的正弦特性，抑制了空载感应电动势的谐波含量。

4）本发明的绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机与传统定子永磁型磁通切换电机相比，定子铁心上设置有定子导磁齿与容错齿，电枢绕组设置在容错齿上，永磁体与电枢绕组分离，有效防止电机工作过程中，电枢绕组发热而引起定子磁极端部永磁体高温退磁。