[发明专利]一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法

说明书

本发明公开了一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法，包括一个定子，内转子和外转子，定子介于两个转子之间，永磁体以辐射状嵌于定子轭部，充磁方向为圆周切向且N极和S极交替排列；内外两个转子在位置上相差半个转子极距，且旋转方向和转速相同。电枢绕组采用集中绕组方式。本发明将两个双凸极结构的电机合并而成，同一相线圈磁链是互补的，单线圈磁链是单极性的，合成绕组磁链是双极性的；还有该电机结构具有磁场调制效应，因此该电机较常规的凸极结构电机具有更高的反电势和转矩性能；电枢加载后，产生的电枢磁场不会经过永磁体，保证了永磁体不会因为电流过大而退磁。此电机转子仅由凸极结构的硅钢片叠压而成，具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及双转子电机，磁场调制电机和定子永磁型电机。适用于对电机体积和转矩能力要求较高的应用场合，如：电动汽车，航空航天等。

背景技术

随着科学技术的发展，现阶段很多场合需要应用到一些体积小但转矩高的电机来驱动，现阶段的永磁电机所用的稀土永磁体具有高磁能积，能在气隙中产生高磁密，因此其与电励磁电机相比，结构更加紧凑，转矩密度更高。在永磁电机中，根据永磁体排布位置的不同可以分为转子永磁型电机，定子永磁型电机和定转子型永磁电机。

中国发明专利申请号201610967790.X公开了一种转子永磁型磁通切换轮毂电机，与传统的磁通切换电机相比，该发明将永磁体从定子侧转移到转子侧，避免了永磁体占用绕组空间；但是永磁体在转子上不利于永磁体散热，而且作为轮毂电机，其转子鲁棒性较差。

中国发明专利申请号201220732260.4公开了一种定子永磁型电机，其结构就是磁通切换电机，定子采用E型结构的硅钢片材料，能将相绕组之间相互隔离；另外转子是简单的凸极结构，具有良好的鲁棒性。定子上的永磁体材料进行了分块处理，块与块之间还加入了直流励磁绕组，这就增加了电机的加工难度，而且增大了电机的铜耗；与常规的磁通切换电机相同，公开的电机也需要工作在铁芯磁场饱和的情况下，这就导致电机的过载性能比较差。

中国发明专利申请号201310615118.0公开了一种定转子永磁型电机结构，该种电机结构定转子上都排布有永磁体材料，定子虚槽内排布有Halbach阵列的永磁体，其具有聚磁效应，能减少电机的漏磁；转子上的槽内都排布着单励磁方向的永磁体，这能有效地增加电机气隙中的磁场强度，提升电机性能；但是，其永磁体用量较大，增加了电机的制造成本，转子上排布永磁体材料，不利于转子永磁体的散热；另外该电机属于游标电机结构，其功率因数偏低。

中国发明专利申请号201410594571.2公开了一种绕组互补型多相半齿绕磁通切换电机，该电机具有单相绕组的线圈互相补充，永磁体在单个线圈上形成的磁链的是单极性的，各相绕组中圆心角相隔180°的两个线圈内的永磁磁链极性和相位都相同，但是相差90°的两个线圈内的永磁磁链极性相反且相位相差180°，因此电机的绕组线圈具备互补型。但是这种电机与传统的磁通切换电机一样，永磁体用量较大，制造成本较高。另外该电机中用到的E型定子减少槽面积，降低绕组匝数。

现阶段，高磁能积的稀土永磁体高温易退磁，由于转子永磁型电机的散热条件较差，更容易造成高温条件，因此在磁场高速变化情况下更倾向于选择定子永磁型电机；关于减少稀土永磁体用量，并且保持电机性能在较高水平，即提升单位永磁体的利用效率的研究专利还比较少。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法，目的在于提高定子永磁型电机的永磁体利用率，提升电机的转矩密度；满足1+12的性能放大效果。

为解决上述的问题，本发明的电机的技术方案如下：