[发明专利]一种内外定子轴向磁场磁通切换型混合永磁电机

说明书

本发明公开一种内外定子轴向磁场磁通切换型混合永磁电机，永磁电机采用轴向磁通盘式结构，永磁电机包括定子、转子和转轴，其中定子与转子同轴安装；转轴一端与转子嵌套连接，另一端贯穿定子内部；所述转子包括圆盘形的转子轭，转子轭上设有内转子凸极和外转子凸极，所述内转子凸极和外转子凸极均沿圆周方向均匀分布；所述内转子凸极和外转子凸极之间的角度为沿径向轴线错开45/n度，以减小电机的齿槽转矩、抑制电机的偶次谐波，其中n为正整数。本发明永磁电机通过内转子凸极和外转子凸极错开一定的角度大大降低了电机的齿槽转矩，同时抑制了电机中的偶次谐波，使得电机的反电势更加正弦，实现了电机的平稳控制。

技术领域

本发明涉及盘式永磁电机技术领域，具体是一种内外定子轴向磁场磁通切换型混合永磁电机。

背景技术

与传统的电励磁电机相比，永磁电机具有体积小、效率高、形状和尺寸灵活等优点。然而，由于转子永磁结构，大多数永磁电机在高速运行时存在不可逆退磁和机械不稳定的风险。为解决这一问题，在双凸极永磁电机的基础上，提出了磁通切换永磁电机。磁通切换永磁电机不仅结合了永磁和定子永磁结构的优点，而且具有相对正弦的双极磁链，可以提高反电动势常数和输出转矩。虽然目前提出了许多新的磁通切换永磁电机拓扑结构和不同的定子槽/转子极组合，但研究重点主要集中在10极或更高极的磁通切换永磁电机。这些器件所产生的高基频将对高速磁通切换永磁电机提出新的挑战。因此，少极磁通切换永磁电机需要引起更多的重视。

为了使得磁通切换电机能够运用于高速状态，采用少量磁极来降低给速度基频的方案成为一种更优的选择。6/4极磁通切换永磁电机由于其本身固有的特性，使得电机磁链和反电势中存在偶次谐波，这增大了电机的控制难度。目前对于抑制6/4极磁通切换永磁电机偶次谐波多采用双转子单定子或者双定子单转子的轴向磁通永磁电机，这种将两套转子(定子)轴向分布的方式，不仅增加了电机的轴向，还增大了电机安装的难度。同时现有永磁电机多采用高矫顽力的永磁体来提高电机的功率密度，这使得电机的成本不断提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内外定子轴向磁场磁通切换型混合永磁电机，该电机不仅结构简单、易于加工，同时具有高转矩密度、高功率密度、高效率、低成本、短轴向长度等优点。本发明通过将转子内外凸极齿错开一定的角度，来抑制磁链和反电势中的偶次谐波，使得电机的反电势波形更加正弦，改善了电机的控制性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种内外定子轴向磁场磁通切换型混合永磁电机，永磁电机采用轴向磁通盘式结构，永磁电机包括定子、转子和转轴，其中定子与转子同轴安装；转轴一端与转子嵌套连接，另一端贯穿定子内部；

所述转子包括圆盘形的转子轭，转子轭上设有内转子凸极和外转子凸极，所述内转子凸极和外转子凸极均沿圆周方向均匀分布；

所述内转子凸极和外转子凸极之间的角度为沿径向轴线错开45/n度，以减小电机的齿槽转矩、抑制电机的偶次谐波，其中n为正整数；

所述内转子凸极和外转子凸极均沿周向方向均匀分布，均为扇形结构，所对应圆心角均为30/n度。

进一步的，所述定子还包括径向充磁永磁体和外定子，内定子、径向充磁永磁体和外定子为同圆心嵌套连接，径向充磁永磁体位于内定子与外定子之间；

所述定子包含内定子，所述内定子包括内定子凸极、工字型内定子轭、内定子周向充磁永磁体和内定子绕组线圈；

所述工字型内定子轭两侧分别放置有一个内定子凸极以组成一个内定子双齿导磁铁心单元；

所述内定子周向充磁永磁体放置于相邻内定子双齿导磁铁心单元之间，相邻的两个内定子周向充磁永磁体的充磁方向相反；

所述内转子凸极与内定子凸极相互对齐，外定子凸极对齐；

所述外定子包括外定子凸极、工字型外定子轭、外定子周向充磁永磁体和外定子绕组线圈。