混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机
2019-11-26

混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机

本发明的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机包括两个定子,永磁体(4),三相集中电枢绕组(6),单相集中励磁绕组(7)和转子(2)。每两个E形定子铁芯之间设有一个扇形永磁体,三相集中电枢线圈绕在两个定子齿上,励磁绕组绕在E形定子铁芯中间的齿上。使用电励磁绕组和电枢绕组提升了电机气隙磁场的调节与控制能力,有效拓宽了电机的调速范围,保证了该电机具有较强的转矩输出能力和较高的功率密度;使用永磁体和电励磁绕组提供的两套励磁源,极大提高了系统运行的可靠性,实现了电机的容错运行;简单的转子结构提高了电机运行的可靠性和电机的动态性能;该电机的轴向尺寸较小,很适合应用在严格要求薄型安装,如电动汽车用轮毂驱动电机等场合。

混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机

所述电机的定子由3个E形铁芯单元和3块永磁体单元组成,转子由5个转子极和非导磁圆环上组成,转子极嵌在非导磁圆环上构成基本电机;将基本电机的定子单元/转子极进行整数倍扩充,可得到定子6槽/转子10极、定子12槽/转子20极、定子18槽/转子30极......等结构电机。

第一定子、第二定子分别位于转子的两侧,每个定子上共有6个E形铁芯、6个电枢线圈,每两个电枢线圈顺次串联,构成三相电枢绕组,两个定子上的三相电枢绕组分别顺次串联组成整个电机的A相、B相、C相的三相集中电枢绕组;每个定子上共有6个励磁线圈,6个励磁线圈均为集中绕组,绕在定子E形铁芯中间的齿上,上述6个线圈依次顺序首尾串联连接,组成单相集中励磁绕组;

附图说明

本发明所提出的混合励磁E形铁芯永磁无刷电机包括:两个定子、扇形永磁体、三相集中电枢绕组,单相集中励磁绕组和转子;转子夹放在两个定子中间,定子与转子同轴安装,两者之间留有空气隙。转子两侧的定子结构完全一样,且位置关于转子对称;定子E形铁芯和永磁体交错放置构成圆盘形状,同一定子上相邻的两块永磁体的磁化方向相反,两个定子上相对的两块永磁体励磁方向相反;每个定子上共有6个集中电枢线圈,将径向相对的两个集中电枢线圈顺序串联,每个定子上形成三相(A相、B相、C相)电枢绕组,两个定子上的三相(A相、B相、C相)电枢绕组分别顺次串联构成整个电机的A相、B相、C相电枢绕组;每个定子上共有6个励磁线圈,6个励磁线圈均为集中绕组,绕在定子E形铁芯中间的齿上,6个励磁线圈依次顺序首尾串联连接,组成单相励磁绕组。电枢线圈绕在两个相邻的E形铁芯齿上,在两个E形铁芯齿中间嵌入永磁体,永磁体沿着圆周方向交替充磁。电机转子为直槽转子,转子上既无永磁体也无绕组,共有10个齿,均匀设置在转子非导磁圆环的外圆周上,称为10个转子极。E形定子铁芯的齿和转子极都是扇形齿。

每两个E形铁芯之间设有一个永磁体,三相集中电枢绕组绕在两个E形铁芯齿上;第一定子、第二定子上相对称的永磁体励磁方向相反;第一定子、第二定子上的永磁体沿着圆周方向交替充磁,相邻永磁体的磁化方向相反。

本发明提出的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷(HEAFFSPM)电机能够方便地调节磁场,通过设置电励磁绕组、改变励磁电流的大小实现气隙磁场的无级调节。相比传统的FSPM电机和电励磁电机,HEAFFSPM电机由于存在两个励磁源,其气隙磁场由电流励磁和永磁励磁共同产生。一方面,通过调节电励磁电流的大小和方向,实现了电机磁场的弱磁控制,增加了调速范围;另一方面,可以通过增磁控制,增加驱动转矩,满足低速、大转矩负载的驱动要求。HEAFFSPM电机融合了FSPM电机高功率密度以及电励磁电机宽调磁能力两方面的优点。