[发明专利]一种内外层永磁体错位的双定子电机

说明书

本发明公开了一种内外层永磁体错位的双定子电机，包括从外到内依次套接的外定子、转子和内定子，所述外定子包括外定子铁芯以及缠绕在外定子铁芯槽内的外定子线圈，所述内定子包括内定子铁芯以及缠绕在内定子铁芯槽内的内定子线圈；所述的转子包括圆环状的转子铁芯、均匀安装在转子铁芯外侧的若干个外层永磁体以及均匀安装在转子铁芯内侧的若干个内层永磁体，每个外层永磁体和对应的内层永磁体之间错位一定角度。利用本发明，可以减小电机的齿槽转矩和转矩波动，提升电机的稳态性能和运行可靠性。

技术领域

本发明属于电机领域，尤其是涉及一种内外层永磁体错位的双定子电机。

背景技术

双定子永磁电机与传统单定子电机不同，具有内、外两个定子，与转子之间存在内、外两个气隙。当电动运行时，内、外定子线圈中的有功电流产生的电磁转矩共同作用于转子上；发电运行时，内、外两个定子线圈中均有感应电压产生。因此具有功率密度高、过载能力强、材料利用率高等特点，在风力发电，数控机床等领域有很高的研究价值和意义。

但是现有的双定子永磁电机结构设计存在一些不足：目前为止，对于双定子永磁电机的转子设计来说，现有大多的转子内外层磁极均一致设计，如公开号为CN103780036A的中国专利文献公开的一种双定子结构的高温超导永磁风力发电机，这会造成电机的齿槽转矩和转矩波动较大，影响电机的稳态运行特性，而已有的内、外定子错位法虽然能抑制齿槽转矩和转矩波动，但是电机的安装和内、外定子错位角度的矫正上存在诸多不便。

公开号为CN104883016A的中国专利文献公开了一种双定子磁场调制型永磁电机，转子由相间排列的导磁体和非导磁体组成；外定子由外定子齿、径向充磁永磁体和电枢绕组构成，永磁体贴于外定子齿的内表面，同一定子齿上相邻永磁体的充磁方向相反；内定子仅由沿圆周方向开槽的内定子齿和置于槽内的电枢绕组构成，而无永磁体。该电机结构通过省去转子导磁轭部，减小转子尺寸，降低铁耗来提高了功率密度和效率，但是结构过于复杂。

因此，如何设计双定子电机的转子拓扑，使其能够有效抑制齿槽转矩和转矩波动，同时又便于生产和安装是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种内外层永磁体错位的双定子电机，可以减小电机的齿槽转矩和转矩波动，提升电机的稳态性能和运行可靠性。

本发明采用的技术方案是：

一种内外层永磁体错位的双定子电机，包括从外到内依次套接的外定子、转子和内定子，其特征在于，所述外定子包括外定子铁芯以及缠绕在外定子铁芯槽内的外定子线圈，所述内定子包括内定子铁芯以及缠绕在内定子铁芯槽内的内定子线圈；

所述的转子包括圆环状的转子铁芯、均匀安装在转子铁芯外侧的若干个外层永磁体以及均匀安装在转子铁芯内侧的若干个内层永磁体，每个外层永磁体和对应的内层永磁体之间错位一定角度。

本发明的电机结构，当外、内定子线圈绕组中通入三相交流电时，内、外定子侧产生了旋转的磁场，带动转子铁芯上内层永磁体和外层永磁体产生的转子侧磁场进行同步旋转，产生转矩从而实现电能-机械能的转化。外层永磁体和内层永磁体错位了一定角度，因此产生的转矩波动也相互错开了对应的角度，二者相加得到的总电磁转矩波动恰好相位相反可以抵消，减小了齿槽转矩和电磁转矩波动，从而提高了电机运行的稳态特性。

作为优选，每个外层永磁体和对应的内侧永磁体之间错位的角度为：

θ＝(1+2k)*π/N_L

其中，N_L为内、外定子槽数Q_s与转子极数2p(p为转子极对数)的最小公倍数，k为非负整数，使得转子内外磁极产生的转矩波动相互抵消，减小了电机的齿槽转矩和转矩波动。

作为优选，所述外定子铁芯和转子之间存在外气隙，所述转子和内定子铁芯之间存在内气隙，气隙均匀分布。