[发明专利]定子永磁型双极性聚磁式横向磁通永磁同步电机

说明书

本发明的一种定子永磁型双极性聚磁式横向磁通永磁同步电机，可解决现有横向磁通电机定子空间利用率低、永磁材料利用率低、齿槽转矩较高的技术问题。转子部分包括转子支撑体、转子铁芯和转子轴，转子铁芯嵌入转子支撑体外表面；每相转子单元包含沿着圆周以等腰三角波的形状均匀分布的p个转子铁芯，p个转子铁芯与1个转子支撑体组成一相转子单元，总共m个相同该单元沿轴向排列成m相转子单元；定子部分包括定子铁芯、永磁体、线圈绕组和机座外壳；每相定子单元包含p个定子铁芯、p个永磁体与1个绕组，总共m个相同该单元沿轴向排列成m相定子单元；本发明结构简单，转矩密度及功率密度较高，齿槽转矩小，永磁体材料得到充分利用，性价比高。

技术领域

本发明涉及横向磁通永磁电机技术领域，具体涉及一种定子永磁型双极性聚磁式横向磁通永磁同步电机。

背景技术

自世界上诞生第一台电机以来，电机工业已经经历了将近两百年的发展历史。在这两百年中，随着社会经济和科学技术的发展，不论是工农业生产、航空航天、国防、交通运输，还是家用电器等不同领域，无处不有电机的身影，而且随着科技的进步和人们环保意识的增强，电机的应用范围也在日益扩大，如原先使用发动机的汽车正在被使用电机的汽车所代替，使用各种联合动力装置机械推进的舰船正在被全电力推进舰船代替。

在我国，随着国民经济的迅速发展，能源供应已经处于并将长期处于相对短缺的阶段，要解决这一矛盾，除了采用开发新的可利用能源和增加发电能力外，就是研制新的节能设备，提高能源的利用率。作为我国工业企业和民用行业中被广泛使用的用电设备——电机，据统计其用电量占到全年发电总量的80％以上，因此，进一步提高电动机效率，使电机具有更高的转矩密度、功率密度等特性，可以极大的缓解经济发展过程中能源供应相对短缺的矛盾，并进而实现节能环保之目的，为此各国的电机研究者不断的努力着。但传统的径向和轴向磁通电机，由于齿槽位于同一平面，受电机温升限制，电机的绕组槽截面和磁通齿截面相互制约，因此电机的性能总是难以有效提高。

20世纪80年代，德国Brunswick理工大学的Herbert Weh教授等人提出了一种横向磁通电机(Transverse Flux Motor，简称TFM)，由于这种电机的线圈槽和铁芯齿在空间上相互垂直，实现了电负荷和磁负荷的解耦，避免了传统径向电机和轴向电机齿槽截面的相互竞争，对线圈截面积和磁路尺寸的调整具有极高的自由度，从而获得了比传统电机更高的功率密度和转矩密度，并且由于相间相互独立(所谓相间相互独立，是指一相运行时对其他相运行无影响，即不影响另外一相输入的电流、感应电动势等)，使得设计多相电机实现容错冗余运行变得较为方便。可以预见：横向磁通电机将具有广阔的应用前景。但是，值得一提的是：现有结构的横向磁通电机多属于单极性磁通，定子空间利用率低，尚存齿槽转矩大、成本较高等不足，即使实现了双极性磁通，但仅有一半的永磁体材料得到利用，导致电机成本增高，性价比低，极大限制了横向磁通永磁电机在工农业生产、航空航天、国防、交通运输、新能源汽车领域和家电领域的进一步应用。

发明内容

本发明提出的一种定子永磁型双极性聚磁式横向磁通永磁同步电机，可解决现有的横向磁通电机多属于单极性磁通，定子空间利用率低，齿槽转矩大、成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种定子永磁型双极性聚磁式横向磁通永磁同步电机，包括转子部分和定子部分，其中：

转子部分包括转子支撑体及嵌入转子支撑体外表面的转子铁芯和转子轴，每相转子单元包含p个转子铁芯(p为偶数)，p个转子铁芯沿着圆周以等腰三角波的形状均匀分布，p个转子铁芯和1个支撑体组成一相转子单元，总共m个相同该单元沿轴向排列成m相转子单元；