[发明专利]一种双定子单转子轴向磁通混合励磁电机

说明书

本发明公开了一种双定子单转子轴向磁通混合励磁电机，包括两个定子、一个转子，转子固定在轴上，轴上安装有轴承，定子与转子转动配合。定子中的机座内嵌有导磁罩，机座、轴承和轴三者中至少有一个为不导磁材料。直流励磁单元置于定子铁心外圆侧，固连在机座内，直流励磁单元产生的直流励磁磁通路径经由软磁极、第一气隙、第一定子铁心、第一导磁罩、第二导磁罩、第二定子铁心、第二气隙的闭合回路，直流励磁磁通只通过两个气隙。本发明的电机制造容易，适合批量生产，在运行性能上具有宽转速运行区间及恒压发电调整能力，还具有功率密度大、永磁体退磁风险低、运行可靠性高的优点。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及双定子单转子轴向磁通混合励磁电机。

背景技术

相对其他类型结构电机，轴向磁通永磁同步电机不仅具有功率密度高、绕组端部短、散热好等优点，而且其扁平的结构有着良好地空间适应性。轴向磁通永磁同步电机在交通、风力发电、电动汽车以及航天等领域获得了一定的应用。由于永磁体产生的磁场不可调，使得轴向磁通永磁电机作电动机使用时调速范围较窄，限制了其应用场合；而轴向磁通永磁电机作发电机使用时，负载变化会导致输出电压不稳定，所以发电机不适合电压稳定性要求较高的场合。

为了调节永磁体在气隙当中产生的磁场强弱，专利(申请号CN200920189390.6)提出了一种轴向磁通切换型混合励磁同步发电机，励磁绕组缠绕在磁钢表面，对励磁绕组通入直流电产生周向磁场，该结构对磁钢产生的磁场起到增强或削弱作用，由于励磁绕组直接缠绕于磁钢表面，磁钢散热面减少的同时，又在磁钢表面增加了励磁绕组热源，不仅会使得磁钢温度上升可能带来不可逆退磁的问题，而且励磁绕组、磁钢、定子铁心拼接成圆周，对制造精度要求较高且安装过程比较复杂。专利(申请号CN201811226332.6)提出了一种双定子复合励磁非晶合金轴向磁通电机，每个定子铁心分成两部分，靠近内圆侧铁心齿上绕制直流线圈，靠近外圆侧铁心齿上绕制三相交流线圈，该方案虽能通过直流线圈增去磁，但两套线圈的绕组端部占用了太多空间，电机功率密度较低。专利(申请号US 2007/0046124A1)提出了一种双定子复合励磁轴向磁通电机，每个定子铁心又由两个子定子铁心组成，两个子定子铁心间有空隙，直流励磁线圈嵌入到两个子定子铁心间的空隙中，该电机不仅体积大，而且电机的漏抗也很大。

因此，需要设计新型拓扑结构来解决上述技术缺陷和传统轴向磁通永磁同步电机磁场难以调节的问题，增强其弱磁扩速能力，或提高其输出电压稳定性。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是解决传统轴向磁通永磁电机磁场不可调节、永磁体易发生不可逆退磁的问题，通过在传统轴向磁通永磁电机上复合电励磁实现轴向磁通永磁同步电机气隙磁场的调节，从而改善电机电动运行时的调速范围，或提高电机发电运行时端电压输出的稳定性。

技术方案：

一种双定子单转子轴向磁通混合励磁永磁电机，包括定子1和转子2，定子1为两个，分别为第一定子1A和第二定子1B；第一定子1A与第二定子1B设置在转子2两边，第一定子1A与第二定子1B由螺栓紧固在一起，两个定子1与转子2间均有气隙5，气隙5分别为第一气隙5A和第二气隙5B，转子2固定在轴7上，轴7两端安装有轴承6，定子1通过轴承6与轴7转动配合；

所述定子1包括定子铁心101、多相交流线圈102、机座103，定子铁心101固定在机座103上，多相交流线圈102安装在定子铁心101上；

所述转子2包括转子支架201、永磁体202与软磁极203，永磁体202和软磁极203嵌入转子支架201中。

所述机座103内嵌导磁罩104，机座103、轴承6和轴7三者中至少有一个为不导磁材料。

还包括直流励磁单元3，所述直流励磁单元3包括骨架301和励磁线圈302，励磁线圈302缠绕在骨架301上，直流励磁单元3固连在机座103内，直流励磁单元3置于定子铁心101的外圆。