[发明专利]一种具有径向分区定子的电励磁磁通切换电机

说明书

本发明公开了一种具有径向分区定子的电励磁磁通切换电机，由分区定子、凸极转子以及气隙构成。其中，分区定子包括电枢区定子以及励磁区定子，所述电枢区定子由若干沿圆周等距间隔排列的U型定子铁心以及绕制在相邻U型铁心齿上的电枢绕组构成，所述励磁区定子由定子轭部以及沿轭部径向内侧延伸出若干沿圆周等距间隔排列的左右凸极组成，单体环形励磁线圈位于定子轭部以及左右凸极之间。凸极内转子上仅由铁心构成，加工简单，鲁棒性高，适合于汽车等高性能需求场合。同时作为汽车发电机，分区定子结构避免了励磁线圈与电枢绕组设计空间冲突的问题，提高电机功率密度，而且分区定子的设计有利于线圈散热，提高电机稳定性。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种具有径向分区定子的电励磁磁通切换电机。

背景技术

定子电励磁型磁通切换电机相比于传统转子励磁型电机，其转子没有装配永磁体以及任何形式绕组，结构极为简单，坚固耐用且易于加工制造，特别适用于汽车发电机，在汽车高速巡航状态以及低速大转矩场合具有优异表现。由于特殊的绕组互补结构，使得该电机具有高度正弦的永磁磁链和空载感应电动势，较好的转矩输出能力与功率密度。

但由于传统定子电励磁型磁通切换电机的定子U型铁心齿上同时放置有电枢绕组以及励磁绕组，造成二者设计空间冲突，限制了其在汽车等高性能需求场合的应用。通过合理地改变电机定子拓扑结构，多自由度定子铁心设计，可实现电枢绕组以及励磁绕组空间隔离。因此克服了传统定子电励磁型磁通切换电机无法施加较大励磁电流的缺陷，从而获得较好调磁能力以及功率密度。

因此，采用分区定子设计既保留传统定子电励磁型磁通切换电机转子结构简单的优点并且克服其空间设计紧张的问题，提高电机各项性能，特别适合作为汽车用电机驱动系统，具有重要的理论研究和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有径向分区定子的电励磁磁通切换电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有径向分区定子的电励磁磁通切换电机，该电机包括具有径向分区的定子，沿径向从内到外依次为电枢区定子以及励磁区定子，在所述电枢区定子内同轴设有一个凸极转子，所述分区定子与凸极转子之间设置有气隙；

所述电枢区定子由若干沿圆周等距间隔排列的U型铁心磁轭以及放置在相邻U型铁心磁轭齿上的电枢绕组组成，其中U型铁心在径向方向上外宽内窄，使得相邻U型铁心磁轭齿形成平行齿结构；

所述励磁区定子由环形定子铁轭，在环形定子铁轭轴向左侧沿径向向内等距间隔延伸出的若干左凸极以及在环形定子铁轭轴向右侧沿径向向内等距间隔延伸出的若干右凸极构成，励磁线圈放置在由环形定子铁轭、左凸极和右凸极构成的环形空腔内；

所述凸极转子由与径向分区定子同轴的环形转子铁轭以及若干等距间隔分布于转子铁轭外缘圆周且沿径向向外的转子凸极组成。

优选的，所述励磁区定子上的左凸极和右凸极在轴向空间位置呈现交替非对齐排布形式且各自沿圆周等距间隔设置，所述左凸极和所述右凸极各自沿径向与电枢区定子U型铁心磁轭连接，每个所述左凸极和每个所述右凸极在圆周方向所占的弧度以及电枢区定子U型铁心磁轭在圆周方向所占的弧度相等。

优选的，所述励磁区定子上左凸极个数与右凸极个数相等，且所述左凸极个数与所述右凸极个数之和等于电枢区定子中U型铁心磁轭个数。

优选的，所述电枢区定子的轴向长度和励磁区定子的轴向长度相等。

优选的，所述励磁线圈采用多匝单体环形线圈构成，通入直流电实现励磁。

优选的，所述电枢区定子以及转子采用硅钢片叠压而成，励磁区定子直接整体切割而成，均由铁磁性材料构成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：