一種同軸雙永磁式磁通切換電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)，同軸安裝的兩個(gè)永磁式磁通切換電機(jī)的兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的安裝角度分別相差角度θ1和θ2。所述電機(jī)的永磁體（2）插裝在沿圓周均勻分布的兩個(gè)U形定子鐵芯（1）之間，切向充磁，相鄰兩永磁體充磁方向相反；集中繞組（3）纏繞在永磁體（2）和相鄰的兩U形定子鐵芯（1）的單邊齒組成的大齒上，同相繞組按照磁鏈相加的原則串聯(lián)；沿圓周方向相差一定角度θ2的第一轉(zhuǎn)子鐵芯（4）和第二轉(zhuǎn)子鐵芯（5）安裝在一個(gè)公共軸（6）上，構(gòu)成同軸雙轉(zhuǎn)子。兩電機(jī)磁路獨(dú)立，電機(jī)定位力矩相互疊加，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的角度差θ1和θ2即可以實(shí)現(xiàn)定位力矩相互抵消達(dá)到減小定位力矩的效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)，具體涉及一種永磁式磁通切換電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁式磁通切換電機(jī)是一種新型的定子永磁式無(wú)刷雙凸極結(jié)構(gòu)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、冷卻方便和永磁不可逆退磁危險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)。由于永磁式磁通切換電機(jī)較高的磁通密度和特殊的雙凸極結(jié)構(gòu)，使得該電機(jī)的定位力矩大于常規(guī)永磁電機(jī)，這一特點(diǎn)使得永磁式磁通切換電機(jī)起動(dòng)和控制特性變差，同時(shí)增大了輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，產(chǎn)生較大震動(dòng)和噪聲，這是制約永磁式磁通切換電機(jī)廣泛應(yīng)用的主要因素之一。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利200820068119.2公開(kāi)的一種同軸雙電樞直流發(fā)電機(jī)、中國(guó)專(zhuān)利200810137520.1的同軸雙轉(zhuǎn)子通用風(fēng)力發(fā)電機(jī)、中國(guó)專(zhuān)利201220262259.X的一種同軸雙無(wú)刷交流電機(jī)伺服系統(tǒng)、中國(guó)專(zhuān)利200910258399.2的一種雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)及變速裝置等。以上專(zhuān)利均未考慮兩臺(tái)電機(jī)安裝角度的配合，設(shè)計(jì)目標(biāo)不包括減小電機(jī)的定位力矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有永磁式磁通切換電機(jī)定位力矩大的缺點(diǎn)，提出一種同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)。本發(fā)明的兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子均分別沿圓周方向相差一定角度安裝，具有低定位力矩、高功率密度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷卻方便和不可逆退磁危險(xiǎn)小的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)由兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)相同的永磁式磁通切換電機(jī)同軸安裝形成，兩個(gè)永磁式磁通切換電機(jī)的兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子分別沿圓周方向相差一定的角度安裝，兩個(gè)定子相差的角度和兩個(gè)轉(zhuǎn)子相差的角度之和為電機(jī)定位力矩半周期的奇數(shù)倍。
[0007]本發(fā)明的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)包含:U形定子鐵芯、永磁體、集中繞組、兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯和公共軸。所述的永磁體插裝在沿圓周均勻分布的U形定子鐵芯之間。永磁體切向充磁，相鄰的兩個(gè)永磁體的充磁方向相反。所述的集中繞組纏繞在永磁體和相鄰的兩個(gè)U形定子鐵芯的單邊齒組成的大齒上，同相繞組按照磁鏈相加的原則串聯(lián)，構(gòu)成定子。兩個(gè)定子沿圓周方向相差一定角度聯(lián)安裝，兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯沿圓周方向相差一定角度θ2安裝在一個(gè)公共軸上，構(gòu)成同軸雙轉(zhuǎn)子。定子相差的角度是定子上同一相繞組沿圓周方向相差的角度，轉(zhuǎn)子相差的角度是是轉(zhuǎn)子同一級(jí)沿圓周方向相差的角度。兩個(gè)電機(jī)磁路獨(dú)立，電機(jī)定位力矩相互疊加抵消，可以大大減小定位力矩。同時(shí)本發(fā)明繼承了永磁式磁通切換電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高和方便冷卻、不可逆退磁危險(xiǎn)小的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn):
[0009]1.兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)相同的永磁式磁通切換電機(jī)同軸安裝，其中兩定子和兩轉(zhuǎn)子分別沿圓周方向相差一定角度安裝，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使得兩電機(jī)定位力矩相互疊加抵消，因而發(fā)明的電機(jī)具有較小的定位力矩、較好的起動(dòng)和控制特性。[0010]2.較低的定位力矩減小了輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，相對(duì)于同功率的單臺(tái)永磁式磁通切換電機(jī)，具有機(jī)械振動(dòng)小和運(yùn)行噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]3.該發(fā)明的電機(jī)本質(zhì)是同軸安裝的兩個(gè)獨(dú)立的永磁式磁通切換電機(jī)，磁路獨(dú)立，因而繼承了永磁式磁通切換電機(jī)功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷卻方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]4.由于同軸安裝的兩臺(tái)永磁式磁通切換電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也一致，可共用一套傳感器系統(tǒng)，因此，無(wú)論作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)，均具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造成本低的優(yōu)勢(shì)。
[0013]5.同軸安裝兩臺(tái)永磁式磁通切換電機(jī)，控制方式多樣，方便實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)功率分配及容錯(cuò)控制。
[0014]6.兩電機(jī)磁路獨(dú)立，因而繼承了永磁式磁通切換電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷卻方便和不可逆退磁危險(xiǎn)小的特點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的上述各種優(yōu)點(diǎn)，使得其在發(fā)電機(jī)及各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景，特別適合應(yīng)用在大功率直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是以三相12/10結(jié)構(gòu)為例的本發(fā)明同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中:1定子鐵芯、2永磁體、3定子集中繞組、4第一轉(zhuǎn)子鐵芯、5第二轉(zhuǎn)子鐵芯、6公共軸；兩定子沿圓周方向相差角度Q1串聯(lián)安裝，兩轉(zhuǎn)子沿圓周方向相差角度θ2安裝在公共軸上。
[0017]圖2是以三相12/10結(jié)構(gòu)為例的本發(fā)明同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的定位力矩的有限元計(jì)算結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)適用于各種不同結(jié)構(gòu)的永磁式磁通切換電機(jī)，其工作原理和設(shè)計(jì)方法相同，不同結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的定位力矩機(jī)械周期角Trag，不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)著不同的定位力矩的諧波含量，因此需要合理設(shè)計(jì)兩定子串聯(lián)安裝時(shí)沿圓周方向相差的角度Q1和兩轉(zhuǎn)子安裝在公共軸上沿圓周方向相差的角度θ2。01和θ2之和為電機(jī)定位力矩半周期的奇數(shù)倍，以使得兩電機(jī)定位力矩疊加達(dá)到最小值。下面以三相12/10結(jié)構(gòu)的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)為例，結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0020]三相12/10結(jié)構(gòu)的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)由設(shè)計(jì)參數(shù)相同的兩個(gè)永磁式磁通切換電機(jī)同軸安裝組成，所述同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子分別沿圓周方向相差一定角度安裝，包含以下部件:
[0021]U形定子鐵芯1、永磁體2、定子集中繞組3、第一轉(zhuǎn)子鐵芯4、第二轉(zhuǎn)子鐵芯5和公共軸6。所述的永磁體2插裝在在沿圓周均勻分布的兩個(gè)U形定子鐵芯I之間。所述的永磁體2切向充磁，相鄰的兩個(gè)永磁體的充磁方向相反。所述的定子集中繞組3纏繞在永磁體2和相鄰的兩個(gè)U形定子鐵芯I的單邊齒組成的大齒上，同相繞組按照磁鏈相加的原則串聯(lián)，如圖1所示的同相繞組Al?Α4串聯(lián)組成為A相，構(gòu)成定子。兩個(gè)定子沿圓周方向相差一定角度Θ工串聯(lián)安裝；沿圓周方向相差一定角度Θ 2的第一轉(zhuǎn)子鐵芯4和第二轉(zhuǎn)子鐵芯5安裝在一個(gè)公共軸6上，構(gòu)成同軸雙轉(zhuǎn)子。定子相差的角度是定子上同一相繞組沿圓周方向相差的角度Q1，轉(zhuǎn)子相差的角度是是轉(zhuǎn)子同一級(jí)沿圓周方向相差的角度θ2。
[0022] 圖2所示為設(shè)計(jì)Θ =0°、Θ 2=15°時(shí)的三相12/10結(jié)構(gòu)的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)定位力矩計(jì)算結(jié)果。三相12/10結(jié)構(gòu)的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)定位力矩半周期為3° ,設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足Θ (2Χη+1)。取η=2, Θ ^0° , θ2=15。，由仿真結(jié)果可知定
位力矩減小為單電機(jī)的20%左右，而同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的功率是單電機(jī)功率的兩倍，可見(jiàn)同軸雙永磁磁通切換電機(jī)減小定位力矩的效果顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)，其特征在于，所述的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)為設(shè)計(jì)參數(shù)相同的兩個(gè)永磁式磁通切換電機(jī)同軸安裝組成，所述同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)的兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子分別相差一定角度安裝，兩個(gè)定子之間沿圓周方向的安裝角度相差θ1;兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間沿圓周方向的安裝角度相差θ2，兩個(gè)定子相差的角度Q1和兩個(gè)轉(zhuǎn)子相差的角度θ2之和為電機(jī)定位力矩半周期的奇數(shù)倍。
2.按照權(quán)利要求1所述的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)，其特征在于，所述的同軸雙永磁式磁通切換電機(jī)包含:U形定子鐵芯(I)、永磁體(2)、集中繞組(3)、第一轉(zhuǎn)子鐵芯(4)、第二轉(zhuǎn)子鐵芯(5)和公共軸(6);永磁體(2)插裝在沿圓周均勻分布的兩個(gè)U形定子鐵芯(I)之間，切向充磁,相鄰兩永磁體充磁方向相反；集中繞組(3 )纏繞在永磁體(2 )和相鄰的兩個(gè)U形定子鐵芯(I)的單邊齒組成的大齒上，同相繞組按照磁鏈相加的原則串聯(lián)，構(gòu)成定子；兩個(gè)定子沿圓周方向相差一定角度Q1串聯(lián)安裝；沿圓周方向相差一定角度θ2的第一轉(zhuǎn)子鐵芯(4)和第二轉(zhuǎn)子鐵芯(5)安裝在一個(gè)公共軸(6)上，構(gòu)成同軸雙轉(zhuǎn)子。
【文檔編號(hào)】H02K16/00GK103762802SQ201410019112
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】郭卉, 連廣坤, 程云凱 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所