[发明专利]多相永磁同步驱动电机、应用及其方法

权利要求书

1.一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：包括径向定子、轴向定子和转子，其中，所述转子内设置有转子槽，转子槽以U形排布，所述转子槽内放置永磁体，所述转子槽内永磁体同极性相对，通过聚磁效应使转子上产生径向磁通和轴向磁通；

所述转子的端部也设置有永磁体，且端部的永磁体在转子铁芯内侧产生的极性和转子槽内永磁体在转子铁芯上产生的极性相同，两处的永磁体在转子上共同作用形成径向磁极和轴向磁极；

所述转子套装于径向定子内部，与径向定子同轴布设，所述转子的至少一个端部设置有轴向定子，轴向定子与转子同心布设，所述径向定子的定子槽内设置有径向绕组，所述轴向定子的定子槽内设置有轴向绕组；

转子上的磁通一部分沿电机的径向方向沿径向磁极通过径向气隙进入到径向定子当中，形成径向主磁通，另一部分沿电机的轴向方向沿轴向磁极通过轴向气隙进入到轴向定子当中，形成轴向主磁通；所述径向主磁通与径向绕组产生的磁场作用，所述轴向主磁通与轴向绕组产生的磁场作用，使得电机的径向、轴向均产生转矩。

2.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述径向绕组与轴向绕组所产生的三相磁势错开一定角度。

3.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述径向定子和转子外沿之间存在径向气隙，所述轴向定子和转子端部之间存在轴向气隙。

4.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述转子的端部设有扇环结构，扇环上放置有永磁体，所述扇环上表贴的永磁体在转子铁芯内侧产生的极性和转子槽内永磁体在转子铁芯上产生的极性相同。

5.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述电机在径向或轴向定子上的相数均大于等于三，极对数大于等于一，径向电枢绕组和轴向电枢绕组为单层绕组或双层绕组，径向电枢绕组产生的磁场的极数与径向磁极极数相等，轴向电枢绕组产生的磁场的极数与轴向磁极极数相等。

6.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述转子槽内永磁体与所述扇环上表贴的永磁体共同作用在转子上形成径向磁极和轴向磁极，轴向磁极的极数和径向磁极的极数相等。

7.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述径向定子，包括定子槽、定子齿和定子轭部，其中，定子轭部为圆环状，定子齿有多个，沿定子轭部圆周均匀分布，定子齿之间有定子槽，所述定子槽内放置有径向绕组。

8.如权利要求1所述的一种多相永磁同步驱动电机，其特征是：所述轴向定子包括轴向定子背轭、轴向定子槽和轴向定子齿，所述轴向定子背轭位于轴向定子的轴向的一侧，轴向定子齿设置在轴向定子背轭上，轴向定子齿之间设置有轴向定子槽，轴向定子槽内安放有轴向绕组。

9.一种驱动机构，其特征是：包括如权利要求1-8中任一项所述的多相永磁同步驱动电机。

10.基于权利要求1-8中任一项所述的电机的运行方法，其特征是：根据电机工作的额定转速、额定转矩以及性能要求，设置电机的径向气隙长度和轴向气隙长度，同时根据径向定子和轴向定子所需要产生的磁动势的关系，分布确定轴向电枢绕组和径向电枢绕组所需要的线圈匝数与额定电流，对径向电枢绕组和轴向电枢绕组使用单独的三相逆变器和驱动控制策略进行控制，并使轴向定子的磁势和径向定子的磁势错开一定的夹角，实现电机的多相运行。

11.基于权利要求1-8中任一项所述的的转矩驱动方法，其特征是：转子上的轴向磁通进入轴向定子中，轴向绕组通电流产生驱动转矩，所述转子上的径向磁通进入径向定子，径向绕组通电流后产生驱动转矩，所述径向定子和轴向定子所产生的合成磁势，根据其磁势之间的夹角分为多种双三相运行模式，具体包括：

对称六相电机运行方式：所述径向定子和所述轴向定子所产生的磁势进行合成，其相带角为60°；

不对称六相电机运行方式：所述轴向定子和所述径向定子所产生的磁势进行合成，其相带角为30°；

三相电机运行方式：所述轴向定子和所述径向定子所产生的磁势进行合成，使两者磁势夹角为0°。