定子轭永磁型双调制电机

1.本发明涉及电机技术领域，具体涉及定子轭永磁型双调制电机。


背景技术：

2.1957年，美国通用电气公司g.kronacher首次提出一种定转子多齿结构的磁阻电机，并命名为游标电机，其显著特点为：转子小幅度运动时气隙磁导轴线位置显著变化，进而引起磁场分布的大幅变化。游标电机以其结构简单、转矩脉动较低等优点，在点钞机、传真机等小功率场合得到了应用。但由于该电机转矩密度和功率因数相对较低，阻碍了其进一步工业应用，因此这种基于磁场调制原理的磁阻电机的相关研究陷入停滞。1999年，美国威斯康辛-麦迪逊大学t.a.lipo教授提出一种表贴式永磁游标(spm vernier,spmv)电机，采用磁动势-磁导法推导出转矩方程，理论上确认了该电机调制谐波使其转矩方程中存在“转矩放大因子”，因此具有较高的转矩密度。因此，这种基于磁场调制效应的永磁电机具有高转矩密度，较为适合低速高转矩应用场合。
3.根据永磁体设置位置，磁场调制永磁电机可简单分为转子永磁型和定子永磁型。目前，转子和定子永磁型磁场调制电机研究主要集中在不同永磁体结构(如表贴式和内置式)及绕组结构(集中绕组和分布式)设计上，即通过调整励磁磁动势(永磁体和电枢绕组)分布及气隙磁导来丰富气隙磁场谐波，从而实现电机转矩性能的提升。但传统的转子和定子永磁型磁场调制电机均存在永磁体漏磁较多，转矩能力提升受限等问题，使其转矩能力未能充分发掘。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出定子轭永磁型双调制电机，以较好的融合继承转子和定子永磁型磁场调制电机各自优点，实现双边永磁励磁、双磁场调制效应，从而进一步提升电机转矩输出能力。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.定子轭永磁型双调制电机，包括定子、定子永磁体、转子永磁体、转子和转轴；定子的内圈设置有转子，转子内设置有与转轴相适配的安装孔；
7.定子的定子轭中设置充磁方向相反的定子永磁体，转子永磁体均匀表嵌在转子中，且充磁方向相同。
8.作为本发明进一步的方案：定子包括定子轭和定子齿，定子轭的内圈环形阵列设置有多个定子齿。
9.作为本发明进一步的方案：定子永磁体极对数nspm与定子齿ns之间的关系为：
10.作为本发明进一步的方案：定子轭和定子齿之间形成空腔，用于设置三相电枢绕组。
11.作为本发明进一步的方案：转子包括转子轭和转子齿，在转子轭的外圈上环形阵列设置有多个转子齿。
12.作为本发明进一步的方案：转子永磁体与转子调制齿交替排列，使得转子外圈部分形成类凸极结构。
13.作为本发明进一步的方案：转子永磁体极对数nrpm与转子齿nr之间的关系为：n
rpm
＝nr。
14.本发明的有益效果：
15.本电机将传统定子轭永磁电机和转子交替极永磁电机相结合，在继承和融合各自原有电机优点的基础上，形成一种定子轭永磁型双调制电机，实现气隙磁场调制效应，可进一步提升电机转矩输出能力；
16.本电机解决了传统定子轭永磁电机和转子交替极永磁电机单侧气隙磁场调制效应带来的永磁体漏磁较大、永磁体利用率较低等问题，从而进一步丰富气隙磁场工作谐波，提高永磁体利用率；
17.本电机将传统单侧(定子或转子)永磁型电机相结合，充分利用电机设计空间，为进一步提升电机的小型化和轻量化设计提供一种解决方式。
附图说明
18.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
19.图1为本发明的电机二维结构示意图；
20.图2为本发明的电机的磁力线分布图(转子位置θ＝0
°
)；
21.图3为本发明的电机的磁力线分布图(转子位置θ＝180
°
)。
22.图中：1、定子；2、定子永磁体；3、电枢绕组；4、转子永磁体；5、转子；6、转轴；
23.1.1、定子轭；1.2、定子齿；
24.5.1、转子轭；5.2、转子调制齿。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1
27.请参阅图1所示，本发明为定子轭永磁型双调制电机，包括定子1、定子永磁体2、电枢绕组3、转子永磁体4、转子5和转轴6；定子1的内圈设置有转子5，转子5内设置有与转轴6相适配的安装孔，定子1上设置有定子永磁体2，该定子永磁体2环形阵列设置有多个，并位于定子1的外圈处，该定子永磁体2的充磁方向相反；转子5上设置有转子永磁体4，该转子永磁体4环形阵列设置有多个，并位于转子5的外圈处，该转子永磁体4的充磁方向相同；
28.其中，定子1包括定子轭1.1和定子齿1.2，定子轭1.1的内圈环形阵列设置有多个定子齿1.2；该定子永磁体2位于定子轭1.1上；定子永磁体2极对数nspm与定子齿1.2ns之间
的关系为：
29.定子轭1.1和定子齿1.2之间形成空腔，用于设置三相电枢绕组3；
30.转子5包括转子轭5.1和转子齿5.2，在转子轭5.1的外圈上环形阵列设置有多个转子齿5.2；转子永磁体4与转子调制齿5.2交替排列，使得转子5外圈部分可形成类凸极结构，定子1和转子5侧均设置永磁体，且定子1和转子5侧都存在凸极调制齿结构；转子永磁体4极对数nrpm与转子齿5.2nr之间的关系为：n
rpm
＝nr；
31.工作时，本发明在定子轭1.1中设置充磁方向相反的定子永磁体2，在转子永磁体4均匀表嵌在转子5中，且充磁方向相同，可有效增强永磁体的聚磁效果，提升电机转矩输出能力；以及定子1和转子5侧均设置永磁体，且定子1和转子5侧都存在凸极调制齿结构，可实现双边永磁的双调制效应。
32.实施例2
33.结合图2和图3所示，本实施所涉及的定子轭永磁型双调制电机运行原理为：在转子位置θ＝0
°
(电角度)时，磁力线从定子永磁体2出发，经过定子1.1到达定子齿1.2后，穿过转子永磁体4，再经过转子调制齿5.2，形成闭合磁路，此时永磁磁链穿过线圈a1，此时磁链最大；在转子位置θ＝180
°
(电角度)时，磁力线从定子永磁体2出发，到达定子轭1.1后进入定子齿1.2后，穿过转子调制齿5.2后经相邻转子调制齿5.2形成闭合回路，此时永磁磁链穿入线圈a1，此时磁链最小。上述表明：在转子旋转一个电周期时，感生的永磁磁链在线圈a1中感生出交变的永磁磁链，从而产生交变的感应电动势，因而可实现机电能量转换。
34.本发明的工作原理：定子永磁体2设置在定子轭1.1中，相邻永磁体充磁方向相反；转子永磁体4与转子齿交替设置在转子中，且转子永磁体4充磁方向相同；
35.定子1设置在转子5外部，包括定子轭1.1和定子齿1.2，电枢绕组3设置在定子1和转子5之间形成的空腔中。
36.定子永磁体2设置在定子轭1.1中，定子永磁体2极对数nspm与定子齿1.2ns之间的关系为：
[0037][0038]
转子5设置在定子1内侧，转子永磁体4与转子齿交替排列，转子5侧形成凸极调制齿，转子永磁体4极对数nrpm与转子齿5.2nr之间的关系为：
[0039]nrpm
＝nrꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0040]
定子轭永磁型双调制电机，其转子5和定子1侧均设置了永磁体，且均存在凸极调制齿结构，从而实现气隙磁场双调制效应。
[0041]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。