[发明专利]一种无铁芯双定子电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种无铁芯双定子电机。

背景技术

永磁双定子电机是随着优异的磁性能的永磁材料钕铁硼的发展而得以发展起来的一种新型电机。目前常用的结构形式有盘式、同心式两种。盘式双定子永磁电机的研究最为广泛，有多种结构形式，采用双定子中间转子组成的双定子双气隙结构可使电机获得最小的转动惯量和最优的散热条件。在同体积永磁体情况下，不但改善了极面下气隙磁密的均匀性，而且采用双边永磁体结构比单边永磁体结构的气隙磁密可高出10％左右。但这种电机会由于轴向产生磁拉力使电机发生震颤，影响其运行的稳定性，所以一般应用在小功率场合。同心式结构的双定子电机是在单定子永磁电机基础上增加了一套内定子,转子做成空心杯形，转子在内外定子之间旋转。其中无铁芯转子结构，杯型转子采用不导磁材料，通过滚轴固定在两边支架上，转子在内外定子之间旋转。永磁体安装在转子上，并加永磁体护套以确保其旋转运动时的可靠性。对于小型多极电机，电机的定子槽数较少，存在着磁动势空间谐波较大的缺陷，进而导致了转矩脉动较大、转矩密度低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高次谐波含量小，谐波漏抗小的交流无铁芯双定子电机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种无铁芯双定子电机，包括内定子、外定子和转子，所述内定子和外定子的槽数均为Z,极对数均为P,所述外定子上布置有相互串联的绕组线圈节距分别为y₁和y₂的两套绕组，第一套绕组线圈节距y₁与第二套绕组线圈节距y₂不相等、且同一套绕组线圈的两个线圈边的相位差为90～270度电角度。

所述外定子上线圈边的相位差通过线圈节距y₁和y₂的取值确定，则y₁的取值满足公式：π/2＜2πpy₁/z＜3π/2；y₂的取值满足公式：π/2＜2πpy₂/z＜3π/2。

所述内定子上布置有相互串联的两套绕组，该绕组线圈节距与所述外定子上绕组线圈节距相同。

所述外定子上两套绕组线圈的匝数分别为N₁和N₂，则内定子上两套绕组线圈的匝数N₃和N₄分别满足关系式：N₃＝N₁/K，N₄＝N₂/K，其中K为正整数。

所述转子为杯状无铁芯结构，杯体由高强度非铁磁材料制作而成，所述转子上均匀布置有径向充磁的永磁体，所述转子永磁体的两个径向面分别直接面向内、外电机气隙。

本发明的有益效果是：本发明所述的无铁芯双定子电机，依据谐波原理，将现有的单节距等匝数的定子绕组改为双节距不等匝数的定子绕组，从而减小了定子绕组磁动势谐波中与基波相近的谐波的磁动势幅值，因此使用本发明的线圈分布方法的定子绕组具有气隙密谐波含量较低的优点，使得电机转矩密度增大、转矩脉动降低。通过永磁体的设置减少了原有电机的辅助器件，提高了电机的转动性能。

附图说明

图1为本发明无铁芯双定子电机工作原理示意图；

图2为本发明无铁芯双定子电机的第一种实施方式的槽号相位图与三相槽号相位分布图；

图3为本发明无铁芯双定子电机的第一种实施方式外定子的三相绕组接线图；

图4为本发明无铁芯双定子电机的第一种实施方式内定子的三相绕组接线图；

图5为本发明无铁芯双定子电机的第二种实施方式的槽号相位图与三相槽号相位分布图；

图6为本发明无铁芯双定子电机的第二种实施方式的外定子的三相绕组接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明所述的无铁芯双定子电机，包括内定子2、外定子1和转子，外定子包括线圈槽12和设置在线圈槽12内的线圈11，该线圈11由两套绕组相互串联组成；内定子2包括线圈槽22和设置在线圈槽22内的线圈21，该线圈21由两套绕组相互串联组成；在内定子2和外定子1之间的转子上均匀布置有径向充磁的永磁体4，该转子永磁体4的两个径向面分别直接面向内、外电机气隙处。所述转子为杯状无铁芯结构，杯体由高强度非铁磁材料制作而成。