[发明专利]一种增磁去耦型轴向磁通切换双转子电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁通切换电机，具体来说，涉及一种增磁去耦型轴向磁通切换双转子电机，属于永磁电机技术领域。

背景技术

轴向磁场电机又称盘式电机，相对于径向磁场电机，此类电机具有气隙为平面、载流导体呈径向放置、气隙磁场为轴向分布等特点，同时还可以克服径向磁场电机转子散热条件不好，转子铁心利用率不高等缺点。世界上第一台电机就是轴向磁场电机，但由于当时材料和制造工艺的限制，盘式电机未能得到进一步发展。随着现代材料科学的发展和制造工艺水平的提高，以往制约轴向磁场电机发展的问题得到逐步地改善和解决，再加上人们对电机及电器提出了小型化和薄形化的发展需求，轴向磁场电机近年来再一次得到了迅速发展，其应用领域也获得了进一步扩大。

然而，一般的轴向磁场永磁无刷电机，大多将永磁体放置在薄型转子的表面，构成表贴式转子。为了克服电机高速运转时产生的离心力，通常需要对转子永磁体采取特殊的加固措施。这就增加了转子结构的复杂性，同时也提高了电机的制造成本，使得轴向磁场电机的应用场合受到限制。

考虑到磁通切换电机转子结构简单，转子上既无绕组又无永磁体的特点，国内有学者将这一特点运用到轴向磁场电机，提出了磁通切换型轴向磁场永磁无刷电机，并获得了授权专利(专利号：ZL200810019783.2)。但是该专利所提出的轴向磁场磁通切换电机，永磁体仅存在于定子单元中间，所能容纳的永磁体体积很有限。为获得较大的气隙磁密，只能增加电机定子轴向长度，这样就导致电机轴向长度增大，永磁体漏磁增加，电机功率密度也难以提高。另有专利(申请号：201310252069.9)提出的双转子电机可以解决永磁体漏磁的问题，但对电机轴向长度增大的问题仍然未给出合理的解决方案。而且该专利中电机运行时两个转子磁路严重耦合，两个转子只能以相同的转速运行，无法实现两侧转子独立运行，本质上还是单转子，只是将转子分为两部分分布在定子两侧。

发明内容

针对传统轴向磁通切换电机存在的轴向尺寸较长和左右转子磁路耦合严重的问题，本发明提供了一种增磁去耦型轴向磁通切换双转子电机，该电机可以减小轴向尺寸，提高电 机的功率密度，并且可以减小左右转子磁路的耦合，实现两侧转子独立运行。

本发明的技术方案为：一种增磁去耦型轴向磁通切换双转子电机，包括转子，定子；

所述转子采用盘式带凸极结构，包括第一转子、第二转子、转子隔磁环；第一转子和第二转子关于电机轴向中心面对称，每个转子上带有两圈凸极，每圈凸极均匀分布在转子盘上，两圈凸极中间嵌有转子隔磁环，形成内环转子和外环转子，内环转子和外环转子凸极数量相等，且内环转子和外环转子凸极互差半个电周期；

所述定子嵌在第一转子、第二转子之间，包括定子铁芯、切向永磁体、增磁永磁体径向永磁体、电枢绕组，所述定子铁芯为凸极结构，共包括四个定子铁芯组，分别为内层左侧的定子铁芯组一、内层右侧的定子铁芯组二、外层左侧的定子铁芯组三、外层右侧的定子铁芯组四；每组定子铁芯包含N_s个沿圆周方向均匀排列的U型铁芯单元，U型铁芯单元的U形开口沿轴方向指向两侧转子，每个定子铁芯组相邻的两个U型铁芯单元的齿部侧面之间嵌有切向永磁体；

所述内层左侧的定子铁芯组一和内层右侧的定子铁芯组二之间、外层左侧的定子铁芯组三和外层右侧的定子铁芯组四之间分别嵌有增磁永磁体；

所述内层左侧的定子铁芯组一和外层左侧的定子铁芯组三之间、内层右侧的定子铁芯组二和外层右侧的定子铁芯组四之间分别嵌有径向永磁体；

所述电枢绕组采用三相集中式绕组，ABC三相依次相差120度，每相绕组包含4个线圈，每个线圈分别包绕在内层右侧的定子铁芯组二、外层右侧的定子铁芯组四的定子齿上，或者内层左侧的定子铁芯组一、外层左侧的定子铁芯组三的定子齿上。

进一步，所述切向永磁体为扇形柱状结构，与U型铁芯单元的齿部侧面紧密贴合，沿着电机圆周切向充磁，相邻的两个切向永磁体单元充磁方向相反；所述增磁永磁体为薄片扇形结构，与两个U型铁芯单元底部侧面紧密贴合，充磁方向为电机轴方向，且与切向永磁体相配合，使增磁永磁体在气隙产生的磁场方向与切向永磁体在气隙产生的磁场方向相同，抑制第一转子和第二转子的磁路的耦合；径向永磁体为薄片U型结构，每个增磁永磁体单元与两个U型铁芯单元底部侧面紧密贴合，其U形开口沿电机轴方向指向两侧转子，充磁方向为沿电机圆周半径方向，且与切向永磁体充磁方向相配合，使径向永磁体在气隙产生的磁场方向与切向永磁体在气隙产生的磁场方向相同，进而增大轴向磁通切换双转子电机的气隙磁密。