專利名稱：一種新型定子永磁型電機及其定子結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機，尤其涉及一種新型定子永磁型磁通切換電機及其定子結構，屬于電力驅動設備領域。
背景技術：
由于能源危機，通過永磁體勵磁代替電勵磁實現(xiàn)節(jié)能已是大勢所趨，世界共識，目前一般的永磁電機，由于永磁體處于轉子上，使得其氣隙磁場難以調節(jié)，這導致了其固有矛盾的產生，即最大轉矩和恒功率區(qū)的最高轉速之間的矛盾，這亦限制其被推廣應用。磁通切換電機是近幾年出現(xiàn)的新型電驅動電動機，可交流和帶斬波交流運行，是一種新型調速電機，具有調速范圍寬，功率密度高等優(yōu)異特點，且相比較轉子永磁型電機更容易散熱，使永磁體降低受溫度的影響，而且，轉子上沒有永磁體和線圈繞組，為雙凸極結構，因此它的結構簡單堅固，系統(tǒng)可靠性高，由于永磁體置于定子，因此氣隙磁場易于調節(jié)，使得其非常適合于調速和高速運行。為調節(jié)氣隙磁場，目前出現(xiàn)的磁通切換型電機采用永磁勵磁和電勵磁以及混合勵磁的技術方案，永磁勵磁，具有磁通不可調節(jié)，且端部漏磁大等缺陷，電勵磁具有較大的電流流通損耗，目前的混合勵磁技術方案，為實現(xiàn)勵磁調節(jié)，皆以增加主磁路飽和為代價，從而增加損耗，且目前的技術方案中，置于U型定子段之間的永磁體帶有較大的渦流損耗，除此，永磁體磁通一直經過氣隙閉合，造成很大的靜態(tài)扭矩，此亦是扭矩波動的主要源泉之一；亦由于電樞繞組交流工作，置于定子段槽中的線圈繞組不易散熱，相互影響，亦限制其負載能力，除此，目前的永磁勵磁和混合勵磁以及電勵磁的技術方案中，端部漏磁較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是提供一種新型定子內置永磁型電機及其定子結構，其可提供多種工作模式、提高容錯運行、弱磁能力和負載能力、增加功率密度和降低振動。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案
一種新型定子內置永磁型電機(0)，包括
定子(I);
所述的定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體(M)組成，所述的定子鐵芯，由E型定子段(SI S12)或雙E型定子段(Ell- E12- E13 -E14 -E15-E16)和飽和鐵芯磁橋(10)組成，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋位于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個E型定子段之間的間隙中或于定子鐵芯中相鄰E型定子段之間的間隙中交替布置，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段(Ell E12 E13 E14 E15 E16)，位置為靠近氣隙處、中間或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的外側齒以一定的間隙形成定子凸極(SP2 SP4 SP6 SP8 SPlO SP12 SPl SP3 SP5 SP7 SP9 SP11);所述的內置永磁體(M)，為分段永磁體(Mil M22 M33 M44 M55，M66 M77 M88)，以降低交變的電樞繞組磁場在永磁體中產生的渦流損耗，以極性相同排列內置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體的永磁勵磁定子凸極(SP2 SP4 SP6 SP8 SPlO SP12)，內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組在于軸垂直的方向上空間相互垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組(PCl PC5，PClI PC13)，所述的冗余勵磁繞組依賴交變的電樞繞組磁場產生感應電流,因而達致勵磁功能,維持永磁體中的磁通穩(wěn)定。所述的飽和鐵芯磁橋(10)處于飽和或高飽和狀態(tài)，在飽和狀態(tài)時，調節(jié)氣隙磁通，高飽和狀態(tài)時，由于其磁導率和空氣幾乎相同，其功能和內置永磁體勵磁一樣；
所述的勵磁繞組(FC)纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋(10)上，以致形成了勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SPl SP3 SP5 SP7 SP9 SP11)；
所述的電樞繞組(C2 C4 C6 C8 CIO C12 Cl C3 C5 C7 C9 Cll)中，電樞繞組(C2 C4 C6C8 CIO C12)纏繞于永磁勵磁定子凸極(SP2 SP4 SP6 SP8 SPlO SP12)上，電樞繞組(Cl C3C5 C7 C9 Cll)纏繞于勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SPl SP3 SP5 SP7 SP9 SP11)上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中；
其中，所述的E型定子段之間可布置多個飽和鐵芯磁橋，以增強勵磁調節(jié)性能；
其中所述的飽和鐵芯磁橋為“H”型(H)；
其中，所述的E型定子段中的中間齒(9)沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式，以輔助電樞繞組散熱以及優(yōu)化氣隙磁場以降低振動；
其中，所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成；所述的內置永磁體為鐵氧體或者鋁鐵硼等磁鋼；
其中，定子和轉子可構成內轉子、外轉子結構和軸向盤式電機結構，
內轉子結構，轉子凸極方向向外，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
外轉子結構中，轉子凸極方向向內，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
軸向盤式電機結構中，轉子凸極方向沿軸向，定子槽口沿軸向靠近氣隙，因此，可選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機。其中，所述的定子結構可徑向、軸向布置和與軸平行的橫向布置。轉子(R);
所述的轉子為凸極結構，具有多個沿圓周均勻布置的轉子凸極，轉子上的凸極靠近氣隙處兩端為二次曲面形狀(3)，且向兩端突出，從而形成定子凸極的氣隙極面兩端和轉子凸極的氣隙極面兩端間的氣隙為梯變結構，有利于降低扭矩波動以及振動。其中，所述的轉子由導磁材料制成的沖片疊壓而成。一種新型定子內置永磁型電機(01)，包括
定子(21)；
所述的定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體和halbach永磁體環(huán)組成，所述的定子鐵芯，由E型定子段或雙E型定子段(El 11- E121- E131 -E141-E151 -E161)和飽和鐵芯磁橋(101)組成，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋(101)位于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個 E 型定子段(Sill S121 S131 S141 S151 S161 S171 S181 S191 S201 S211S221)之間中的間隙中或于定子鐵心中相鄰E型定子段之間的間隙中交替布置，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段(Elll- E121- E131 -E141 -E151 -E161)，位置為靠近氣隙處、中間或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的兩個外側齒以一定的間隙相互形成定子凸極(SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31SP32);所述的內置永磁體(MO)，為分段永磁體(MOl M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，以降低交變的電樞繞組磁場在永磁體中產生的渦流損耗，按照極性方向相同排列內置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體的永磁勵磁定子凸極(SP22SP24 SP26 SP28 SP30 SP32)，永磁體的充磁方向為與電樞繞組在與軸垂直的方向上空間相互垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組(PC10 PC20 PC30 PC40 PC50, PCllOPC120 PC130)，所述的冗余勵磁繞組依賴交變的電樞繞組磁場產生感應電流，因而達致勵磁功能，維持內置永磁體中的磁通穩(wěn)定；所述的halbach永磁體環(huán)(011)固定于定子鐵芯軛部，halbach永磁體環(huán)的極性布置與定子鐵芯中的極性相同，即定子鐵芯中對應E型定子段的極性為N，則對應的halbach永磁體環(huán)的極性亦為N，這樣可增大電機相應定子段的氣隙磁通，從而增加能量密度。所述的飽和鐵芯磁橋(101)處于飽和或高飽和狀態(tài)，在飽和狀態(tài)時，調節(jié)氣隙磁通，高飽和狀態(tài)時，由于其磁導率和空氣幾乎相同，其功能和永磁體勵磁一樣；
所述的勵磁繞組(FCOl)纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋(101)上，以致形成了勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)；
所述的電樞繞組(C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221)中，電樞繞組(C121 C141 C161 C181 C201 C221)纏繞于永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24SP26 SP28 SP30 SP32)上，電樞繞組(Cl C3 C5 C7 C9 Cll)纏繞于勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中；其中，所述的E型定子段之間可布置多個飽和鐵芯磁橋(101)，以增強勵磁調節(jié)性能；其中，所述的飽和鐵芯磁橋為“H”型(G)；
其中，所述的E型定子段中的中間齒(90)沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式，以輔助電樞繞組散熱以及優(yōu)化氣隙磁場以降低振動；
其中，所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成；所述的永磁體為鐵氧體或者鋁鐵硼等磁鋼制成；
其中，定子和轉子可構成內轉子、外轉子結構和軸向盤式電機結構，
內轉子結構，轉子凸極方向向外，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
外轉子結構中，轉子凸極方向向內，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
軸向盤式電機結構中，轉子凸極方向沿軸向，定子槽口沿軸向靠近氣隙，因此，可選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機。其中，所述的定子結構可徑向、軸向布置和與軸平行的橫向布置。轉子(Rl);
所述的轉子為凸極結構，具有多個沿圓周均勻布置的轉子凸極，轉子上的凸極靠近氣隙處兩端為二次曲面形狀(4)，且向兩端突出，從而形成定子凸極的氣隙極面兩端和轉子凸極的氣隙極面兩端間的氣隙為梯變結構，有利于降低扭矩波動以及振動。一種新型定子內置永磁型電機的定子結構，其特征在于，包括
所述的定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體和halbach永磁體環(huán)組成，
定子鐵芯，所述的定子鐵芯，由E型定子段或雙E型定子段(Elll- E121- E131 -E141-E151 -E161)和飽和鐵芯磁橋(101)組成，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋(101)位于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個 E 型定子段(Sill S121 S131 S141 S151 S161 S171 S181 S191 S201 S211S221)之間的間隙中或于定子鐵心中相鄰E型定子段之間的間隙中交替布置，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段(Elll- E121- E131 -E141 -E151 -E161)，位置為靠近氣隙處、中間或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的兩個外側齒以一定的間隙相互形成定子凸極(SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31SP32)；
內置永磁體，所述的內置永磁體(MO)，為分段永磁體(M01 M02 M03 M04 M05, M06 M07M08)，以降低交變的電樞繞組磁場在永磁體中產生的渦流損耗，按照極性方向相同排列內置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體的永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32)，內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組在與軸垂直的方向上空間相互垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組(PC10 PC20 PC30 PC40PC50, PCllO PC120 PC130)，所述的冗余勵磁繞組依賴交變的電樞繞組磁場產生感應電流，因而達致勵磁功能，維持內置永磁體中的磁通穩(wěn)定；
Halbach永磁體環(huán),所述的halbach永磁體環(huán)(011)固定于定子鐵芯軛部，halbach永磁體環(huán)的極性布置與定子鐵芯中的極性相同，即定子鐵芯中對應E型定子段的極性為N，則對應的halbach永磁體環(huán)的極性亦為N，這樣可增大電機相應定子段的氣隙磁通，從而增加能量密度；
所述的飽和鐵芯磁橋(101)為“H”型，處于飽和或高飽和狀態(tài)，在飽和狀態(tài)時，調節(jié)氣隙磁通，高飽和狀態(tài)時，由于其磁導率和空氣幾乎相同，其功能和永磁體勵磁一樣；
勵磁繞組，所述的勵磁繞組(FCOl)纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋(101)上，以致形成了勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)；
電樞繞組，所述的電樞繞組(C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201C211 C221)中，電樞繞組(C121 C141 C161 C181 C201 C221)纏繞于永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32)上，電樞繞組(Cl C3 C5 C7 C9 Cll)纏繞于勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中；
其中，所述的E型定子段之間可布置多個磁飽和橋(101)，以增強勵磁調節(jié)性能；
其中，所述的E型定子段中的中間齒(90)沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式，以輔助電樞繞組散熱以及優(yōu)化氣隙磁場以降低振動；
其中，所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成；所述的內置永磁體為鐵氧體或者鋁鐵硼等磁鋼制成；
其中，定子槽口可向內、向外和沿軸向等布置，
可選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機，即兩個槽口背對分別沿軸向朝向氣
隙；
本發(fā)明一種新型定子內置永磁型電機及其定子結構為一種磁通切換電機，通過磁極特有的結構改變磁路的閉合路徑，從而輸出扭矩對外做功，相比較現(xiàn)有方案，本發(fā)明獲得以下顯著的有益效果
1)飽和鐵芯磁橋以及纏繞于其上的勵磁繞組除實現(xiàn)和永磁體一樣的勵磁和磁阻功能以外，顯著地使得永磁勵磁和電勵磁磁通組成的混合勵磁磁通可調節(jié)，實現(xiàn)多種工作模式，亦具備很高的容錯運行能力，將降低靜態(tài)扭矩，減小振動；
2)通過分段的永磁體，顯著地減小因交變的電樞繞組磁場和變化的磁路而產生的永磁體內部的渦流損耗，因而明顯提高效率；
3)通過E型定子段中的中間齒的導熱功能，顯著地提高電樞繞組的散熱能力，進而明顯地提聞電機的負載能力；
4)定子鐵芯軛部安裝halbach永磁體環(huán)，可顯著地提高氣隙磁通密度，以及減小端部漏磁，這樣可采用廉價的鐵氧體作為永磁體。5)定子和轉子凸極兩端之間形成的梯變氣隙結構，有利于減小扭矩波動，從而減少振動和噪音。


圖1是本發(fā)明第一具體實施例的12/10 —種新型定子內置永磁型電機及其定子(0)結構示意 圖2是圖1的局部放大 圖3是根據(jù)本發(fā)明的12/10 —種新型定子內置永磁型電機及其定子(01)實施例結構示意 圖4是圖3中的halbach環(huán)示意 圖5是圖3的局部放大圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將結合附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明，附圖中給出了本發(fā)明的實例。參考圖1，本實施例為12個E型定子段(SI S2 S3S4 S5 S6 S7 S8 S9 SlO SllS12)和10個轉子凸極組成的12/10三相定子內置永磁型電機(0)，定子(I)由定子鐵芯、電樞繞組(Cl C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CIO Cll C12)、勵磁繞組(FC)、內置永磁體(M)和冗余勵磁繞組(PCl PC5，PCll PC13)組成，所述的定子鐵芯由E型定子段和飽和鐵芯磁橋(10)組成，由E型定子段以一定的間隙沿圓周均勻布置以及放置于E型定子段之間的飽和鐵芯磁橋形成，E型定子段的中間齒(9)沒有纏繞線圈繞組；飽和鐵芯磁橋為H型(H);此實施例中，飽和鐵芯磁橋交替固定布置于E型定子段(SI S12，S2 S3，S4 S5，S6 S7，S8S9，SlO Sll)之間，飽和鐵心磁橋固定相連的E型定子段為一體，形成雙E型定子段(Ell-E12- E13 -E14 -E15 -E16)，相鄰的E型定子段兩側齒以一定的間隙相互形成了兩種定子凸極，分別為帶有飽和鐵芯磁橋的混合勵磁凸極(SPl SP3 SP5 SP7 SP9 SP11)和永磁勵磁凸極(SP2 SP4 SP6 SP8 SPlO SP12)，勵磁繞組(FC)為集中繞組，纏繞于飽和鐵心磁橋(10)上，本實施例有6套勵磁繞組，內置永磁體(M)為分段永磁體(本實施例有6套Mil M22 M33M44 M55 組，6 套M66 M77 ] 88組)，兩組分段永磁體組(]\111 M22 M33 M44 M55)和(M66 M77M88)分別以極性相同的方式排列固定放置于永磁勵磁定子凸極和混合勵磁定子凸極的間隙中，冗余勵磁繞組交替纏繞于分段永磁體上，其軸線與勵磁繞組(FC)相同，這樣，靜態(tài)時，每個E型定子段中的極性相同且沿定子鐵心交替，即N-S-N-S…..，實施時，冗余勵磁繞組可形成自閉環(huán)結構；電樞繞組纏繞于兩種定子凸極上；實施時，每相由纏繞于一對徑向相對的混合勵磁定子凸極的電樞繞組和一對徑向相對的永磁勵磁定子凸極的電樞繞組組成，以致獲得容錯能力，每相中的兩對電樞繞組并聯(lián)鏈接，這樣，當永磁體退磁時，該相由電勵磁保證工作；纏繞于飽和鐵芯磁橋上的勵磁繞組(FC)可選地串聯(lián)連接，亦可由三組徑向相對的勵磁繞組串聯(lián)后并聯(lián)連接，這樣對勵磁繞組可分別進行控制，調節(jié)氣隙磁通，達致高容錯性能；由圖1所示，假定三相分別為A/B/C，因此，A相為C1、C7和C4、C10，B相為C2、C8和C5、Cll, C相為C3、C9和C6、C12，因此A相的鏈接方式串聯(lián)的Cl、Cl和串聯(lián)的C4、ClO并聯(lián)，B相為串聯(lián)的C2、C8和串聯(lián)的C5、C11并聯(lián)，C相為串聯(lián)的C3、C9和串聯(lián)的C6、C12并聯(lián)，勵磁繞組連接方式為屬于每相的兩個勵磁繞組串聯(lián)后并聯(lián)，通過勵磁繞組產生的電勵磁磁通控制Cl、C7相定子凸極中的飽和鐵芯磁橋的飽和度，達致調節(jié)氣隙磁通的功能。所述的處于E型定子段間的內置永磁體為分段永磁體。所述的電樞繞組纏繞于定子凸極上，分別置于定子凸極兩側的E型定子段槽中。所述的飽和鐵芯磁橋分別工作于飽和和高飽和狀態(tài)。轉子(R)為凸極結構，其特征在于，所述的凸極兩端為雙曲面組件(3)，達致和定子凸極極面兩端形成梯變氣隙。參考圖3為本發(fā)明的一種新型定子內置永磁型電機(01)的具體實施例，組件名稱為定子(21)，halbach 永磁體環(huán)(011)，E 型定子段(Sill S121 S131 S141 S151 S161 S171S181 S191 S201 S211 S221)，E 型定子段中間齒(90)雙 E 型定子段(Elll- E121- E131-E141 -E151 -已161)，飽和鐵芯磁橋(101)，飽和鐵芯磁橋的11型(6)，定子凸極(5 21 SP22SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP`28 SP29 SP30 SP31 SP32)，永磁體(MO)，分段永磁體(M01M02 M03 M04 M05, M06 M07 M08)，冗余勵磁繞組(PC10 PC20 PC30 PC40 PC50, PCllOPC120 PC130)，永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24 SP26 SP28 SP30 SP32)，混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)，勵磁繞組(FC01)，電樞繞組(C111 C121 C131 C141C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221)。轉子(R1)，雙曲面組件(4)。定子由定子鐵芯、電樞繞組、勵磁繞組、永磁體和halbach永磁體環(huán)組成，定子鐵芯由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋位于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個E型定子段之間中的間隙中或于定子鐵芯中相鄰E型定子段之間的間隙中交替布置，且固定與飽和鐵芯磁橋相連的相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段(Elll- E121- E131 -E141 -E151 -E161)，位置為靠近氣隙處或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的兩個外側齒相互一定的間隙形成定子凸極(SP21 SP22 SP23 SP24 SP25 SP26 SP27 SP28 SP29 SP30 SP31 SP32);所述的內置永磁體(MO)，為分段永磁體(M01 M02 M03 M04 M05，M06 M07 M08)，以降低交變的電樞繞組磁場在永磁體中產生的渦流損耗，排列固定放置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體的永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24 SP26 SP28 SP30SP32 ),內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組在于軸垂直的方向上空間相互垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組(PC10 PC20 PC30 PC40 PC50, PCllO PC120 PC130)，所述的冗余勵磁繞組依賴交變的電樞繞組磁場產生感應電流，因而達致勵磁功能，維持永磁體中的磁通穩(wěn)定。；所述的halbach永磁體環(huán)(011)固定于定子鐵芯軛部,具體實施中，halbach永磁體環(huán)的極性布置與定子鐵芯中的極性相同，即定子鐵芯中對應E型定子段的極性為N，則對應的halbach永磁體環(huán)的極性亦為N，這樣可增大電機相應定子段的氣隙磁通，從而增加能量密度。亦可有效地消除定子凸極中內置永磁體的端部漏磁。所述的飽和鐵芯磁橋(101)處于飽和或高飽和狀態(tài)，飽和狀態(tài)時，調節(jié)氣隙磁通，高飽和狀態(tài)時，由于其磁導率和空氣幾乎相同，其功能和永磁體勵磁一樣；
所述的勵磁繞組(FCOl)纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋(101)上，以致形成了勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)；
所述的電樞繞組(C111 C121 C131 C141 C151 C161 C171 C181 C191 C201 C211 C221)中，電樞繞組(C121 C141 C161 C181 C201 C221)纏繞于永磁勵磁定子凸極(SP22 SP24SP26 SP28 SP30 SP32)上，電樞繞組(Cl C3 C5 C7 C9 Cll)纏繞于勵磁可調的混合勵磁定子凸極(SP21 SP23 SP25 SP27 SP29 SP31)上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中；其中，所述的E型定子段之間可布置多個飽和鐵芯磁橋(101)，以增強勵磁調節(jié)性能；其中，所述的E型定子段中的中間齒(90)沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式，以輔助電樞繞組散熱以及優(yōu)化氣隙磁場以降低振動；
其中，所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成；所述的永磁體為鐵氧體或者鋁鐵硼等磁鋼；
其中，定子和轉子可構成內轉子、外轉子結構和軸向盤式電機結構，
內轉子結構，轉子凸極方向向外，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
外轉子結構中，轉子凸極方向向內，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙；
軸向盤式電機結構中，轉子凸極方向沿軸向，定子槽口沿軸向靠近氣隙，因此，優(yōu)選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機。其中，所述的定子結構可徑向、軸向布置和與軸平行的橫向布置。轉子(Rl);
所述的轉子為凸極結構，具有多個沿圓周均勻布置的轉子凸極，轉子上的凸極靠近氣隙處兩端為二次曲面形狀(4)，且向兩端突出，從而形成定子凸極的氣隙極面兩端和轉子凸極的氣隙極面兩端間的氣隙為梯變結構，有利于降低扭矩波動以及振動。另外，還需要說明的，盡管本發(fā)明的具體實施例揭露如上所述，但本發(fā)明可應用其他形式的不同定轉子凸極組合的磁通切換電機，例如其他6/8、12/10、12/14等結構應用本發(fā)明的內外轉子以及軸向磁通切換電機實施方式均與以上的12/10結構類似，這里不再贅述。雖然本發(fā)明的實施例已揭露如上，本發(fā)明并不受限于上述實施例，任何本技術領域內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的范圍內，當可作些許的改動與調整。
權利要求
1.一種新型定子永磁型電機，其特征在于，包括 定子；所述的定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體組成，所述的定子鐵芯，由E型定子段或雙E型定子段和飽和鐵芯磁橋組成，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋沿圓周放置于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個E型定子段之間中的間隙中或于定子鐵心中相鄰E型定子段之間的間隙中交替布置，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段，位置為靠近氣隙處、中間或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的外側齒相互以一定間隙形成定子凸極；所述的內置永磁體，為分段永磁體，排列固定放置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體的永磁勵磁定子凸極，內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組空間垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組； 所述的E型定子段之間可布置多個飽和鐵芯磁橋； 所述的飽和鐵芯磁橋處于飽和或高飽和狀態(tài)； 所述的飽和鐵心磁橋為“H”型； 所述的電樞繞組，纏繞于定子凸極上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中； 所述的勵磁繞組，纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋上，以致形成了混合勵磁定子凸極； 所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成；所述的內置永磁體為鐵氧體或者鋁鐵砸等磁鋼； 轉子；所述的轉子為凸極結構，具有多個沿圓周均勻布置的轉子凸極，由導磁材料制成的沖片疊壓而成，轉子上的凸極靠近氣隙處極面兩端為二次曲面形狀，且向兩側突出，從而形成定子凸極的氣隙極面兩端和轉子凸極的氣隙極面兩端間的氣隙為梯變結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，E型定子段中的中間齒沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，定子和轉子可構成內轉子、外轉子結構和軸向盤式電機結構， 內轉子結構，轉子凸極方向向外，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙； 外轉子結構中，轉子凸極方向向內，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙； 軸向盤式電機結構中，轉子凸極方向沿軸向，定子槽口沿軸向靠近氣隙，因此，可選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，所述的定子結構可徑向、軸向布置和與軸平行的橫向布置。
5.一種新型定子永磁型電機，其特征在于，包括 定子；所述的定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體和halbach永磁體環(huán)組成，所述的定子鐵芯，由E型定子段或雙E型定子段和飽和鐵芯磁橋組成，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋沿圓周布置于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個E型定子段之間的間隙中或交替地布置于定子鐵心中的相鄰E型定子段之間的間隙中，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段，位置為靠近氣隙、中間或者遠離氣隙位置，從而由相鄰的E型定子段的外側齒以一定的間隙形成定子凸極；所述的內置永磁體，為分段永磁體，排列固定放置于定子鐵芯中的E型定子段之間的間隙中，以致形成了帶有內置永磁體和飽和鐵芯磁橋的混合勵磁定子凸極和/或只有永磁體的永磁勵磁定子凸極，內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組空間垂直，且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組；所述的halbach永磁體環(huán)固定于定子鐵芯的軛部端； 所述的E型定子段中的中間齒沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式； 所述的E型定子段之間可布置多個飽和鐵芯磁橋； 所述的飽和鐵芯磁橋處于飽和或高飽和狀態(tài)； 所述的飽和鐵芯磁橋為“H”型； 所述的電樞繞組，纏繞于定子凸極上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中； 所述的勵磁繞組，為集中繞組，纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋上，以致形成了混合勵磁定子凸極； 所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊壓而成，所述的內置永磁體為鐵氧體或者鋁鐵砸等磁鋼； 轉子；所述的轉子為凸極結構，具有多個沿圓周均勻布置的轉子凸極，由導磁材料制成的沖片疊壓而成，轉子上的凸極極面兩端為二次曲面形狀，且向兩側突出，從而形成定子凸極的氣隙極面兩端和轉子凸極的氣隙極面兩端間的氣隙為梯變結構。
6.根據(jù)權利要求5所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，halbach永磁體環(huán)的極性布置與定子鐵芯中的極性相同，即定子鐵芯中對應E型定子段的極性為N，則對應的halbach永磁體環(huán)的極性亦為N,對S極的布置相同。
7.根據(jù)權利要求5所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，定子和轉子可構成內轉子、外轉子結構和軸向盤式電機結構， 內轉子結構中，轉子凸極方向向外，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙，halbach永磁體環(huán)沿徑向固定于定子軛部端外側； 外轉子結構中，轉子凸極方向向內，定子鐵芯槽口向內靠近氣隙，halbach永磁體環(huán)沿徑向固定于定子軛部端內側； 軸向盤式電機結構中，轉子凸極方向沿軸向，定子槽口沿軸向靠近氣息，halbach永磁體環(huán)沿軸向固定于定子軛部外側，因此，可選地，亦可按此方式構建雙定子軸向盤式電機。
8.根據(jù)權利要求5所述的新型定子內置永磁型電機，其特征在于，所述的定子結構可徑向、軸向布置和與軸平行的橫向布置。
9.一種新型定子內置永磁型電機的定子結構，其特征在于，包括 定子，所述定子為凸極結構，由定子鐵芯、電樞繞組和勵磁繞組以及內置永磁體和/或halbach永磁體環(huán)組成； 所述的定子鐵芯，由E型定子段或雙E型定子段和飽和鐵芯磁橋組成，飽和鐵芯磁橋為“H”型，由E型定子段或雙E型定子段沿圓周以一定的間隙隔開均布以及飽和鐵芯磁橋位于E型定子段之間的間隙中而形成，飽和鐵芯磁橋處于相鄰兩個E型定子段之間或交替布置于定子鐵心中的相鄰E型定子段之間的間隙中，且固定相鄰兩個E型定子段為一體以致形成雙E型定子段，位置為靠近氣隙處、中間或者遠離氣隙處，從而由相鄰的E型定子段的外側齒以一定的間隙形成兩種定子凸極，一種帶有飽和鐵芯磁橋的混合勵磁定子凸極，一種沒有飽和鐵芯磁橋的永磁勵磁定子凸極；內置永磁體，所述的內置永磁體為分段永磁體，分段永磁體以極性相同內置于定子鐵芯中的定子凸極的間隙中，內置永磁體的充磁方向為與電樞繞組空間垂直,且在內置永磁體上纏繞有冗余勵磁繞組；所述的halbach永磁體環(huán)固定于定子鐵芯的軛部端； 勵磁繞組，所述的勵磁繞組為集中繞組，纏繞于定子鐵芯中的飽和鐵芯磁橋上，以致形成了混合勵磁定子凸極； 所述的E型定子段中的中間齒沒有纏繞線圈，齒端形狀可采用任何形式； 所述的E型定子段之間可布置多個磁飽和橋； 所述的飽和鐵芯磁橋處于或飽和或高飽和狀態(tài)； 電樞繞組，所述的電樞繞組纏繞于定子凸極上，嵌入于相鄰的E型定子段相鄰的兩個槽中； 所述的定子鐵芯由導磁材料制成的沖片疊巖而成，所述的永磁體為鐵氧體或者鋁鐵硼等磁鋼。
10.根據(jù)權利要求9所述的定子結構，其特征在于，所述的定子結構可徑向、軸向和橫向布置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型定子永磁型電機及其定子結構，其可提供多種工作模式、提高容錯運行和負載能力、增加功率密度和降低振動。該新型定子永磁型電機及其定子結構包括定子和轉子，其中，定子由多個E型定子段、永磁體和電樞繞組以及勵磁繞組組成，E型定子段按照槽口向內和向外的方式沿圓周均勻布置，且通過飽和鐵芯磁橋連接于一體，所述勵磁繞組纏繞于飽和鐵芯磁橋上，所述沿圓周均勻布置的E型定子段兩側的鐵芯齒分別相互形成定子凸極，所述電樞繞組纏繞于該定子凸極上，永磁體內嵌固定于圓周布置的E型定子段之間，以致所述的定子凸極由飽和鐵芯磁橋和永磁體分成兩部分；轉子為凸極轉子，該凸極轉子的凸極沿圓周均勻布置。
文檔編號H02K21/04GK103066786SQ20121057771
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者周智慶, 何嘉穎, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:周智慶