[发明专利]轴向磁场复合PCB定子有铁心永磁同步电机有效

专利信息
申请号: 202010100324.8 申请日: 2020-02-18
公开(公告)号: CN111293798B 公开(公告)日: 2022-07-12
发明(设计)人: 高鹏;王晓远 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: H02K1/12 分类号: H02K1/12;H02K1/2793;H02K1/2798;H02K3/26;H02K16/02;H02K1/18
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 吴学颖
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 轴向 磁场 复合 pcb 定子 铁心 永磁 同步电机
【说明书】:

发明公开了一种轴向磁场复合PCB定子有铁心永磁同步电机,包括电机轴、PCB定子和转子,电机轴外圆设置两个用于固定PCB定子的PCB定子支架,PCB定子由两个外叠加PCB定子板和一个PCB定子中心板叠加组成,外叠加PCB定子板布有外板线圈,PCB定子中心板布有中心板线圈和导磁铁心;转子包括两个电机机壳,电机机壳和电机轴之间设置轴承,电机机壳相对面设置转子背铁,转子背铁相对面设置永磁体,PCB定子位于两个永磁体之间。本发明易于控制且转矩密度和功率密度得以提升,适用于限定电机为扁平结构的驱动场合。

技术领域

本发明涉及同步电机领域,更具体的说,是涉及一种轴向磁场复合PCB定子有铁心永磁同步电机。

背景技术

轴向磁场永磁电机,也称盘式永磁电机,具有轴向尺寸短、效率高、功率密度大特点。

印制电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)定子绕组,是一种在良好的绝缘材料上按预设定子绕组排布路径铺设铜箔而制成,其结构呈扁平状,可与轴向磁场电机的磁路结构完美配合。

基于PCB定子绕组的轴向磁场电机,可设计为高扁平比的盘式结构,适用于对电机结构要求为扁平状的应用场合,而传统的基于铜线绕组的永磁同步电机难以实现高扁平比设计和制造。与传统绕线式定子结构永磁电机相比,PCB定子线圈定位精准、加工工艺灵活、一致性好且适用于大批量生产加工。PCB定子的应用,也使得基于PCB定子的永磁同步电机结构紧凑,电机特性更加优异,例如无齿槽转矩、损耗低、效率高、参数线性及过载倍数高等。

然而,由于PCB绕组的应用使得电机绕组的电感值很小,使得基于电压型的控制器加载在绕组内的电流不能连续,导致电机的电磁转矩也不连续,从而产生较大的电磁转矩脉动。基于现有控制电路和控制策略,PCB绕组永磁同步电机还不能成熟应用,导致此类电机很少作为电动机应用到驱动系统中。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有基于PCB定子绕组的轴向磁场电机技术的不足,提出一种轴向磁场复合PCB定子有铁心永磁同步电机,将PCB定子设计为三层叠加结构,中间层PCB板上设置导磁材料放置孔并放置导磁材料,三个叠加PCB板构成了有铁心的PCB定子,易于控制且转矩密度和功率密度得以提升。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明轴向磁场复合PCB定子有铁心永磁同步电机,包括电机轴、PCB定子和转子,所述电机轴外圆对称设置有两个PCB定子支架,两个PCB定子支架之间固定有PCB定子,所述PCB定子由三个PCB板依次叠加组成,包括两个对称设置且完全相同的外叠加PCB定子板和一个PCB定子中心板,两个所述外叠加PCB定子板的相对面均布有外板线圈,所述PCB定子中心板均布有中心板线圈,每个中心板线圈内均设置有导磁材料放置孔,且每个导磁材料放置孔内均设置有导磁铁心;

所述转子包括对称设置于电机轴外圆的两个电机机壳,所述电机机壳和电机轴之间设置有轴承,两个电机机壳相对面均设置有转子背铁,两个转子背铁相对面均设置有永磁体,所述PCB定子位于两个永磁体之间。

所述PCB定子、PCB定子支架、转子均套设于电机轴外圆周,所述PCB定子、PCB定子支架、转子、电机轴具有相同的轴线;所述电机机壳、转子背铁、永磁体和PCB定子支架均关于同一条直径线镜面对称设置。

所述PCB定子和PCB定子支架通过PCB定子固定螺栓固定连接。

所述PCB定子中心板和外叠加PCB定子板均设置为圆环形,所述PCB定子中心板厚度大于外叠加PCB定子板厚度。

所述PCB定子中心板采用分数槽绕组形式设计,所述外叠加PCB定子板采用分数槽集中绕组形式或分布绕组形式设计;所述PCB定子中心板上的各中心板线圈彼此间串联连接,所述外叠加PCB定子板上的各外板线圈彼此间串联连接,所述PCB定子中心板上的中心板线圈与两个外叠加PCB定子板上的外板线圈采用串联连接。

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