[发明专利]一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机

说明书

一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，由外至内依次包括定子、外层气隙、外转子、内层气隙及内转子，所述定子包括定子轭铁，在定子轭铁的内侧设有多个槽，在槽的两侧设有调节齿，在槽的中部设有辅助齿，在辅助齿两侧的槽内设有电枢绕组。本发明所要解决的技术问题是提供一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，通过在定子插入辅助齿来提高电机故障容错能力，并且改变永磁的形状以及充磁方式获得正弦度更好的气隙磁通密度波形，从而提高电机电磁转矩。

技术领域

本发明涉及容错电机技术领域领域，尤其是一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机。

背景技术

近年来，船舶推进器以其噪声小、损耗低以及可靠性高等优点受到国内外的广泛的关注。船舶推进系统一般用于驱动低速大转矩负载。目前，船舶推进器主要采用永磁同步电机或者永磁无刷直流电机。传统的永磁电机若要实现低速大转矩输出，一般采用增加定子的槽数和转子的极对数来增大电磁转矩，会导致电机成本增加，槽满率降低，从而增大电机的体积、降低电机的效率和转矩密度。此外，船舶推进电机通常是在水下复杂恶劣的环境中工作，因此容易发生电气故障，为了提高推进电机的可靠性，需要船舶推进电机具有故障容错能力。

与传统永磁电机相比，磁力变速电机属于磁场调制型电机，该类电机基于磁场调制原理工作，通过调磁齿对电枢磁场和永磁体磁场进行调制，使其相互耦合，实现低速大转矩输出。其主要的优点是减少电机的定子槽数，体积小，转矩密度高，从而降低电枢绕组的铜耗，提高电机的效率。为了进一步提高电机的可靠性和转矩密度，并且降低电机的转矩脉动，本发明提出了一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，该电机定子的辅助齿不仅具有调磁的作用，还可以相间隔离，从而提高电机的容错能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，通过在定子插入辅助齿来提高电机故障容错能力，并且改变永磁的形状以及充磁方式获得正弦度更好的气隙磁通密度波形，从而提高电机电磁转矩。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，由外至内依次包括定子、外层气隙、外转子、内层气隙及内转子，所述定子包括定子轭铁，在定子轭铁的内侧设有多个槽，在槽的两侧设有调节齿，在槽的中部设有辅助齿，在辅助齿两侧的槽内设有电枢绕组。

优选的，所述外转子包括交错设置的外转子轭铁及外转子永磁体。

优选的，所述外转子永磁体为Spoke切向极化结构。

优选的，所述内转子包括内转子轭铁以及标贴安装于内转子轭铁上的内转子永磁体。

优选的，所述内转子永磁体采用偏心结构且其充磁方式为Halbach阵列充磁。从而实现向气隙侧聚磁的功能。

优选的，所述定子轭铁、调节齿及辅助齿为一个整体，且为硅钢片堆叠制成。

本发明提供一种带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，具有以下有益效果：

1、本发明所提供的带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，定子插入辅助齿，该辅助齿不仅具有调磁的作用，还具有相间隔离的作用，从而提高电机的各种电气故障的容错能力。另外，该结构与传统型相比，定子槽数比较少，有利于降低电机的铜损。本发明所提供的带辅助齿非均匀气隙Halbach阵列磁力变速容错电机，改进了转子永磁体的结构，内转子永磁体采用偏心结构且为Halbach阵列充磁方式，该充磁方式使得内外层气隙磁密幅值更高，并且波形正弦更高，谐波含量更少，有利于提高电机的转矩密度。