Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN102005835A - Halbach外转子双凸极电机 - Google Patents

Halbach外转子双凸极电机 Download PDF

Info

Publication number
CN102005835A
CN102005835A CN 201010582481 CN201010582481A CN102005835A CN 102005835 A CN102005835 A CN 102005835A CN 201010582481 CN201010582481 CN 201010582481 CN 201010582481 A CN201010582481 A CN 201010582481A CN 102005835 A CN102005835 A CN 102005835A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
rotor
permanent magnet
salient pole
outer rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010582481
Other languages
English (en)
Inventor
袁龙生
赵朝会
李键
项峰
陈垒
张迪
李华平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Dianji University
Original Assignee
Shanghai Dianji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Dianji University filed Critical Shanghai Dianji University
Priority to CN 201010582481 priority Critical patent/CN102005835A/zh
Publication of CN102005835A publication Critical patent/CN102005835A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明提供一种径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,包括定子、转子、定转子间气隙及转轴等;所述定子包括:环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体,环绕永磁体设置的定子铁芯,所述永磁采用径向充磁或平行充磁方式,所述定子铁芯由定子铁芯组件组成,定子铁芯组件间具有气隙,永磁与定子铁芯组件接触且永磁体数与定子铁芯组件数相同。本发明采用径向/平行结构充磁磁体作为磁源,电机制造工艺简单、端部漏磁少,可广泛应用于风力发电和汽车的轮毂等领域。

Description

Halbach外转子双凸极电机
技术领域
本发明涉及电机领域,特别是涉及一种Halbach外转子双凸极电机。
背景技术
Halbach列是美国学者Klaus.Halbach针对永磁体结构提出的一种新颖的磁体排列方式,附图1显示Halbach列内转子永磁体的合成磁场,附图2显示Halbach列外转子永磁体的合成磁场。Halbach列应用于电机具有如下优点:① Halbach 列自屏蔽效应产生的单边磁场分布不再需要转子轭(对外磁场) 、定子外壳(对内磁场) 采用磁性材料为其提供通路,减小了涡流损耗,降低了转动惯量,提高了快速响应性能;② Halbach 列分解后切向磁场与径向磁场的相互重叠,使得气隙一侧的磁场强度大幅度提高,有效地减小了电机的体积重量,提高了电机的功率密度。
双凸极永磁电机(Doubly salient permanent magnet motor,简称DSPM)是随着功率电子学和微电子学的发展在上个世纪90年代出现的一种新型的交流调速系统。由双凸极电机、功率变换器、位置检测器和控制器四部分组成。主要优点是结构简单、控制灵活。按永磁体的安放位置不同,可分为定子永磁型双凸极电机和转子永磁型双凸极电机,定子永磁型又分为切向结构和径向结构。
中国专利申请号为200510037634.5的公布文件提出了一种Halbach内转子双凸极电机,但是,由于外转子电机具有转动惯量比常规电机大,且电枢铁芯直径可以做的较大,从而提高了在不稳定负载下电机的效率和输出功率,因此在某些场合外转子电机具有独特的优势,比如风力发电和汽车的轮毂等,因此提出漏磁少,损耗低,高功率密度新型外转子电机成为本领域的研究热点。
附图3所示为中国专利申请号200510094975.6提出的一种三相外转子双凸极永磁无刷发电机,其具有定子11、转子12、转轴13、电枢绕组14和永磁体15。附图4和附图5所示为中国专利申请号200720050797.1提出的一种双凸极永磁轮毂电机,图4显示该电极具有定子21、转子22、支架23、轴24、轴承26和轮毂25,图5进一步显示了该电机还具有永磁体27和电枢绕组28。以上两种电机永磁均采用切向式充磁,虽然功率密度有所提高,但由于切向式永磁体靠近轴部漏磁严重,永磁体支架要采用非导磁材料,增加了电机的制造工艺和成本。因此,提出轴部漏磁少、工艺简单、制造成本低的新型外转子双凸极电机成为当前首要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种漏磁少,气隙磁密高,功率密度高并且工艺简单的Halbach外转子双凸极电机。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种Halbach外转子双凸极电机,其特征在于,包括定子、转子、定转子间气隙及转轴;所述定子包括:环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体,环绕永磁体外壁设置的由定子铁芯组件组成的定子铁芯,定子铁芯组件之间具有气隙;所述转子在定子铁芯外,定子铁芯和转子铁芯均为凸极齿槽结构,所述永磁体为Halbach阵列。
所述定转子铁芯均为凸极齿槽式结构,定子齿上绕有集中式电枢绕组,转子齿上无绕组,定、转子齿均可为直齿或斜齿。
所述Halbach外转子双凸极电机还包括环绕转轴设置的定子永磁体支架。
所述定子永磁体支架根据Halbach外转子双凸极电机的设计及工艺需求被设计成不同的尺寸。
所述转子的转子铁芯上无绕组。
所述定子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿,所述转子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿。
所述定子永磁体支架采用导磁材料和非导磁材料中的一种。
所述Halbach外转子双凸极电机当为三相电机时满足:6K/4K结构,K为整数,K=1、2、3…。
所述Halbach外转子双凸极电机当为三相电机或多相电机时,定子极数 Ns 和转子齿数 Nr满足:
Figure 627117DEST_PATH_IMAGE001
其中m为电机的相数,K为正整数。
所述定子铁芯组件间气隙根据电机设计及工艺的需要,可以采用其他非导磁材料填充也可以不填充。
本发明所采用的技术方案的优点是:
本发明的Halbach外转子双凸极电机与现有双凸极电机相比,主要技术特点和积极效果是:采用外磁场Halbach陈列作为磁源,电机气隙磁密大、功率质量比高、气隙大、电枢反应小、过载能力强。
下面结合附图对本发明的实施和优点作进一步解释。
附图说明
附图1显示Halbach列内转子永磁体的合成磁场;
附图2显示Halbach列外转子永磁体的合成磁场
附图3是现有技术中的一种三相外转子双凸极永磁无刷发电机的结构示意图;
附图4是现有技术中的一种双凸极永磁轮毂电机的一个结构示意图;
附图5现有技术中的一种双凸极永磁轮毂电机的另一个结构示意图;
附图6显示本发明的Halbach外转子双凸极电机的结构示意图。
附图中的符号说明:
11,21定子                                     12,22转子
13转轴                                          14,28电枢绕组
15永磁体                                      23支架
24轴                                              25轮毂
26轴承                                          27永磁体
61定子铁芯组件间气隙               62转轴
63定子永磁体支架                       64定子铁芯组件
65定子凸极                                   66外磁场Halbach阵列
67转子铁芯                                  68转子凸极
69集中式电枢绕组。
具体实施方式
参见附图6,依据本发明的一种Halbach外转子双凸极电机,包含定子、转子、定转子间气隙及转轴62;所述定子包括:环绕转轴62设置的定子永磁体支架63、环绕定子永磁体支架63设置的永磁体66,环绕永磁体66设置的定子铁芯,所述定子铁芯由定子铁芯组件64组成,定子铁芯组件64之间具有气隙61;转子设置在定子铁芯外,定子铁芯和转子铁芯均为凸极齿槽结构,所述永磁体66为Halbach阵列。尽管该图显示的电机具有定子永磁体支架63,但实际上,根据电机设计及工艺的需要,定子永磁体支架63可以设计成不同的尺寸,或者不用定子永磁体支架63,将Halbach列永磁体66直接固定在定子铁芯组件64内壁。该定子永磁体支架63根据Halbach外转子双凸极电机的设计及工艺需求可以被设计成不同的尺寸。
继续参见图6。所述定、转子铁芯均为凸极齿槽式结构,定子齿上绕有集中式电枢绕组,转子铁芯上无绕组;所述定子铁芯和转子铁芯均可是直齿或斜齿。
本发明的Halbach外转子双凸极电机,可以是三相电机也可以是多相电机,当为三相电机时满足:6K/4K结构, K为正整数,定子铁芯由2K个相同的铁芯组件组成,每个组件上有三个齿,共6K个齿沿圆周均匀分布,转子为4K个齿。当K=1时为6/4结构,即定子铁芯为6个齿,转子铁芯为4个齿;K=2时为12/8结构,即定子铁芯为12个齿,转子铁芯为8个齿;本发明附图所示为K=4时的情况,即为24/16结构,定子铁芯为24个齿,转子铁芯为16个齿。 
本发明的Halbach外转子双凸极电机,当为三相电机或多相电机时,除了满足上述定、转子齿数关系外,同样满足:
Figure 481941DEST_PATH_IMAGE002
 ,式中:Ns为定子极数,Nr为转子极数,m为相数,K为正整数。
本发明的Halbach外转子双凸极电机,由于Halbach列产生的单边磁场,即外部磁场很强,内部磁场很弱,定子永磁体支架63可以采用导磁材料也可采用非导磁材料。
本发明的Halbach外转子双凸极电机,定子铁芯各组件64间具有气隙61,根据电机设计及工艺的需要,定子铁芯各组件间气隙61也可以灵活选用其他非导磁材料填充。
本发明的Halbach外转子双凸极电机,当电机为三相6K/4K结构时,外磁场Halbach列磁钢6的极数为K,如三相6/4结构极对数为1,三相12/8结构其极数为2,附图5所示为K等于4,即外磁场Halbach列磁钢的极对数为4。
本发明的Halbach外转子双凸极电机,可以作电动机也可以作发电机运行,能广泛应用于风力发电、汽车轮毂等领域。
当然,以上仅是本发明的具体应用范例,对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外,本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1. 一种径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,包括定子、转子、定转子间气隙及转轴;所述定子包括:环绕转轴设置的定子永磁体支架、环绕定子永磁体支架设置的永磁体和环绕永磁体设置的定子铁芯,所述定子铁芯由定子铁芯组件组成,定子铁芯组件间具有气隙,永磁体与定子铁芯组件接触且永磁体数与定子铁芯组件数相同。
2.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,定转子铁芯均为凸极齿槽式结构,定子齿上缠绕有集中式电枢绕组,转子上无绕组,定转子铁芯均可为直齿或斜齿。
3.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述永磁体为径向充磁和平行充磁中的一种。
4.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,当为三相电机满足6K/4K结构,K为整数,K=1、2、3…。
5.根据权利要求1或4所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述永磁体的块数与定子铁芯组件数相同,定子铁芯由2K个相同的铁芯组件组成,K为整数。
6.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述转子的转子铁芯上无绕组。
7.根据权利要求5所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述定子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿,所述转子铁芯或可呈直齿或可呈斜齿。
8.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述定子永磁体支架采用导磁材料。
9.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,当为三相电机或多相电机时,定子极数 Ns 和转子齿数 Nr满足:
Figure 2010105824813100001DEST_PATH_IMAGE002
其中m为电机的相数,K为正整数。
10.根据权利要求1所述的径向结构充磁外转子双凸极电机,其特征在于,所述定子铁芯组件间气隙中可以填充有非导磁材料也可以不填充。
CN 201010582481 2010-12-10 2010-12-10 Halbach外转子双凸极电机 Pending CN102005835A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010582481 CN102005835A (zh) 2010-12-10 2010-12-10 Halbach外转子双凸极电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010582481 CN102005835A (zh) 2010-12-10 2010-12-10 Halbach外转子双凸极电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102005835A true CN102005835A (zh) 2011-04-06

Family

ID=43812976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010582481 Pending CN102005835A (zh) 2010-12-10 2010-12-10 Halbach外转子双凸极电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102005835A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102035274A (zh) * 2010-12-10 2011-04-27 上海电机学院 径向结构充磁外转子双凸极电机
CN102324821A (zh) * 2011-08-30 2012-01-18 东南大学 一种同轴磁齿轮
CN102751831A (zh) * 2011-04-18 2012-10-24 西门子公司 一种同步永磁电机
CN104201854A (zh) * 2014-09-18 2014-12-10 同济大学 车用外转子永磁同步轮毂径向磁场电机电磁结构
CN104767357A (zh) * 2014-07-30 2015-07-08 江苏磁谷科技股份有限公司 一种绕组式永磁耦合传动装置
CN104917310A (zh) * 2015-06-29 2015-09-16 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种低速磁阻电动机及其制作方法
CN106230211A (zh) * 2016-09-09 2016-12-14 哈尔滨工程大学 H型单边聚磁型热备份飞轮储能用动发一体机
CN110048569A (zh) * 2019-04-10 2019-07-23 蚁人(苏州)机械科技有限公司 机器人用双层halbach阵列的定子无铁心伺服电机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1767316A (zh) * 2005-09-26 2006-05-03 南京航空航天大学 径向结构混合励磁同步电机
CN1773817A (zh) * 2005-11-11 2006-05-17 沈阳工业大学 基于Halbach阵列的交流盘式无铁心永磁同步电动机
CN1913290A (zh) * 2006-08-23 2007-02-14 南京航空航天大学 径向磁钢双凸极混合励磁电机
CN201118414Y (zh) * 2007-10-29 2008-09-17 深圳航天科技创新研究院 方波三相无刷永磁直流电动机
CN101572464A (zh) * 2009-06-02 2009-11-04 上海电机学院 Halbach阵列并列转子混合励磁无刷同步电机
CN201910679U (zh) * 2010-12-10 2011-07-27 上海电机学院 永磁外转子双凸极电机
CN201947073U (zh) * 2010-12-10 2011-08-24 上海电机学院 径向结构外转子双凸极电机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1767316A (zh) * 2005-09-26 2006-05-03 南京航空航天大学 径向结构混合励磁同步电机
CN1773817A (zh) * 2005-11-11 2006-05-17 沈阳工业大学 基于Halbach阵列的交流盘式无铁心永磁同步电动机
CN1913290A (zh) * 2006-08-23 2007-02-14 南京航空航天大学 径向磁钢双凸极混合励磁电机
CN201118414Y (zh) * 2007-10-29 2008-09-17 深圳航天科技创新研究院 方波三相无刷永磁直流电动机
CN101572464A (zh) * 2009-06-02 2009-11-04 上海电机学院 Halbach阵列并列转子混合励磁无刷同步电机
CN201910679U (zh) * 2010-12-10 2011-07-27 上海电机学院 永磁外转子双凸极电机
CN201947073U (zh) * 2010-12-10 2011-08-24 上海电机学院 径向结构外转子双凸极电机

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102035274A (zh) * 2010-12-10 2011-04-27 上海电机学院 径向结构充磁外转子双凸极电机
CN102751831A (zh) * 2011-04-18 2012-10-24 西门子公司 一种同步永磁电机
CN102751831B (zh) * 2011-04-18 2016-12-14 西门子公司 一种同步永磁电机
CN102324821A (zh) * 2011-08-30 2012-01-18 东南大学 一种同轴磁齿轮
CN102324821B (zh) * 2011-08-30 2013-10-09 东南大学 一种同轴磁齿轮
CN104767357A (zh) * 2014-07-30 2015-07-08 江苏磁谷科技股份有限公司 一种绕组式永磁耦合传动装置
CN104201854A (zh) * 2014-09-18 2014-12-10 同济大学 车用外转子永磁同步轮毂径向磁场电机电磁结构
CN104917310A (zh) * 2015-06-29 2015-09-16 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种低速磁阻电动机及其制作方法
CN106230211A (zh) * 2016-09-09 2016-12-14 哈尔滨工程大学 H型单边聚磁型热备份飞轮储能用动发一体机
CN110048569A (zh) * 2019-04-10 2019-07-23 蚁人(苏州)机械科技有限公司 机器人用双层halbach阵列的定子无铁心伺服电机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105245073B (zh) 定子永磁型双凸极盘式电机
CN102005835A (zh) Halbach外转子双凸极电机
CN201947073U (zh) 径向结构外转子双凸极电机
CN104578634B (zh) 一种无铁芯双气隙轴向磁通永磁风力发电机
CN105406669B (zh) 一种多气隙轴向磁通‑磁场调制永磁电机
CN102684365A (zh) 一种采用磁悬浮开关磁阻电机的飞轮储能装置
CN204131350U (zh) 双定子单绕组游标永磁电机
CN103178668A (zh) 径向磁场双定子游标电机
CN108880152B (zh) 一种双定子混合励磁磁悬浮开关磁阻电机
CN101577449A (zh) 磁通切换型横向磁通永磁风力发电机
CN102315741A (zh) 一种采用模块化非晶合金定子的轴向永磁电机
CN108050156A (zh) 一种六极混合磁轴承
CN110971099A (zh) 一种定子无铁心Halbach阵列无轴承永磁同步电机
CN110034649A (zh) 一种轴向磁场磁通切换式横向磁通永磁电机
CN104113173A (zh) 双定子单绕组游标永磁电机
CN105958679A (zh) 一种电动汽车驱动用混合磁通永磁轮毂电机
CN107959367B (zh) 一种双定子混合励磁涡流阻尼装置
Liu et al. Design and optimization of an external rotor ironless BLDCM used in a flywheel energy storage system
CN204361870U (zh) 一种无铁芯双气隙轴向磁通永磁风力发电机
CN107196474A (zh) 一种五相盘式非晶永磁电机
CN106374644B (zh) 一种静态密封高温超导励磁磁通切换电机
CN201910679U (zh) 永磁外转子双凸极电机
CN202309460U (zh) 大容量外转子三面定子横向磁通永磁风力发电机
CN101969241B (zh) 一种具有轴向和横向磁场特征的高功率密度电机
CN102355110B (zh) 大容量外转子三面定子横向磁通永磁风力发电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110406