[发明专利]一种永磁体横向分段错位的游标永磁电机

说明书

一种永磁体横向分段错位的游标永磁电机，属于电机领域，本发明为解决基于磁场调制原理的游标永磁电机存在空间利用率低且漏磁严重的问题。本发明包括定子和永磁转子；定子包括环形绕组、定子铁心和定子调制齿，环形绕组是一个m相定子绕组，当环形绕组通有m相交流电流时，会产生极对数为p_s的轴向电枢磁场；定子调制齿和永磁转子沿电机圆周方向采用单元电机转子的形式，单元电机数为n，永磁转子的极对数为n×p_PM，定子调制齿包括n×(p_m+1)×p_PM个导磁块，p_m为定子槽数；定子调制齿上n×(p_m+1)×p_PM个导磁块沿轴向方向等间距设置(p_m+1)圈、每圈n×p_PM个导磁块，(p_m+1)圈导磁块沿轴向阵列排布；同时满足条件p_s＝|ip_PM±kp_m|。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机本体结构，尤其是涉及一种磁场调制式游标永磁电机。

背景技术

随着全球能源危机和环境恶化问题的日趋严重，风力发电、电动汽车和舰船驱动等领域受到国内外学者们的广泛关注，而应用于这些领域的低速大转矩直驱式电机成为了目前的研究热点。

目前常见的低速大转矩实现方式包括：1)通过传统机械齿轮将高速转为低速，进而可相应地提高装置的转矩，但机械齿轮系统存在体积大、噪声大、机械磨损和可靠性低等问题；2)利用磁齿轮增加装置的转矩性能，与机械齿轮的原理相同，只是传动噪声更小且避免了机械磨损问题，但同样占据较大的空间且转矩密度比机械齿轮低；3)采用极对数高的永磁电机满足直驱需求，但该方式转矩密度低，对电机体积的要求很高；4)将永磁电机和磁齿轮结合构成磁齿轮电机，该结构具有很高的转矩密度，但结构比较复杂；5)磁场调制式游标永磁电机利用了磁齿轮传动效应，具有转矩密度高、结构简单等优点，是今后低速大转矩直驱电机领域发展的重要方向。

游标永磁电机是基于磁场调制原理进行工作的，其结构和传统永磁电机类似，但它的定转子极对数不同，且转子极对数一般是定子极对数的数倍，解决了传统永磁电机增大极对数使定子磁链同比例减少的问题，从而增加电机空载反电动势和转矩密度。横向磁通电机因其电负荷和磁负荷在空间上相互解耦，具有低速、大转矩、高功率密度等优点而适用于直驱系统，但现有的横向磁通电机存在空间利用率低的问题。本发明将结合游标永磁电机工作原理和横向磁通电机的结构特点，开发出一种具有更高转矩密度的直驱式新型电机结构。

发明内容

本发明目的是为了解决基于磁场调制原理的游标永磁电机存在空间利用率低且漏磁严重的问题，提供了一种永磁体横向分段错位的游标永磁电机。与传统游标永磁电机相比，它的定子绕组无端部，能够节省大量的轴向空间，减小了电机绕组铜耗；而永磁体分段错位结构同样减小了永磁体涡流损耗；并且利用横向磁通电机的结构特点实现电负荷与磁负荷在空间上的解耦，进一步提高电机的转矩密度和功率密度。

本发明所述一种永磁体横向分段错位的游标永磁电机，包括定子5和永磁转子6；定子5包括环形绕组5-1、定子铁心5-2和定子调制齿5-3，环形绕组5-1是一个m相定子绕组，当环形绕组5-1通有m相交流电流时，会产生极对数为p_s的轴向电枢磁场，m、p_s为正整数；

定子调制齿5-3和永磁转子6沿电机圆周方向采用单元电机转子的形式，单元电机数为n，n为正整数；

永磁转子6的极对数为n×p_PM，p_PM为正整数；