[发明专利]航空航天领域用高功率密度轴横向磁通外转子永磁电机

说明书

本发明公开了一种航空航天领域用高功率密度轴横向磁通外转子永磁电机，所述轴横向磁通外转子永磁电机包括轴横向磁通复合外转子、“凹”字形铁芯复合内定子和气隙，其中：轴横向磁通复合外转子包括轴向磁路转子和横向磁路转子；轴向磁路转子对称分布于“凹”字形铁芯复合内定子两侧；横向磁路转子沿外圆周分布且位于“凹”字形铁芯复合内定子外侧；“凹”字形铁芯复合内定子包括复合式定子铁芯和集中式定子绕组；复合式定子铁芯由多个“凹”字形铁芯拼装而成；集中式定子绕组斜跨绕过每个“凹”字形铁芯，集中式定子绕组端部与横向磁路耦合输出转矩。该电机具有体积小、重量轻等优点，可以满足航空航天等领域的性能需求。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机，具体涉及一种高功率密度的轴横向磁通外转子永磁电机。

背景技术

在磁路形式方面，轴向磁通的永磁电机具有轴向长度短、输出转矩大等优点，因而在功率密度方面具有优势；横向磁通的永磁电机磁路特殊，具有电磁负荷相互解耦、绕组安置灵活的特点。在电机结构方面，外转子电机具有转动惯量大、功率密度高的特点。因此，这几种形式的电机在对功率密度要求较高的航空航天领域都得到了广泛的应用。但随着航空航天领域对功率密度要求的进一步提高，在电机新型材料未取得重大进展的情况下，传统几种结构的永磁电机已逐渐难以满足更高功率密度的应用需求。在此背景下，将轴向磁通和横向磁通的磁路形式以及外转子的结构形式进行结合，综合发挥其优势，对提高电机功率密度具有较好的前景。就目前的技术和现有产品，尚无一种高功率密度的轴横向磁通外转子的永磁电机。

发明内容

本发明的目的是通过特殊永磁磁路设计、定转子拓扑设计和特殊绕组设计，提供一种航空航天领域用高功率密度轴横向磁通外转子永磁电机。该电机不存在定子铁芯轭部，并且绕组端部与横向磁路耦合而输出功率，在功率密度方面具有较大潜力，在满足航空航天等领域对高功率密度电机的应用需求方面具有优势。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种航空航天领域用高功率密度轴横向磁通外转子永磁电机，包括轴横向磁通复合外转子、“凹”字形铁芯复合内定子和气隙，其中：

所述轴横向磁通复合外转子包括轴向磁路转子和横向磁路转子；

所述轴向磁路转子为双转子结构，双转子结构对称分布于“凹”字形铁芯复合内定子两侧，双转子结构与“凹”字形铁芯复合内定子之间构成轴向磁路气隙，“凹”字形铁芯复合内定子两侧的转子端面上分别安置有形成轴向磁路的轴向磁钢，同一转子上相邻轴向磁钢磁性相反，相对两个转子上轴向相对的轴向磁钢磁性相反；

所述横向磁路转子沿外圆周分布且位于“凹”字形铁芯复合内定子外侧，横向磁路转子与内定子之间构成横向磁路气隙，横向磁路转子上左右两侧安置有形成横向磁路的两排横向磁钢，同一排上相邻横向磁钢磁性相反，两排轴向相对的横向磁钢磁性相反，且横向磁钢极性与相近的轴向磁钢极性相同；

所述“凹”字形铁芯复合内定子包括复合式定子铁芯和集中式定子绕组；

所述复合式定子铁芯由多个“凹”字形铁芯拼装而成；

所述集中式定子绕组为节距为1的双层绕组形式，集中式定子绕组斜跨绕过每个“凹”字形铁芯，外径侧的绕组端部安置在“凹”字形铁芯的中间凹槽内，集中式定子绕组端部与横向磁路耦合输出转矩。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明设计了一种可以满足较高功率密度需求的轴横向磁通结构的永磁盘式电机，适用于航空飞行器的驱动系统。

2、电机拓扑中增加了横向磁路与定子绕组耦合，提高了电机输出功率。

3、采用了外转子无定子铁芯轭部的结构，降低了电机的重量。

4、该电机作为电动汽车或航空飞行器的驱动单元，具有体积小、重量轻等优点，可以满足航空航天等领域的性能需求。