本發(fā)明屬于永磁電機，特別涉及一種軸向雙定子永磁電機及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、永磁電機的齒槽轉(zhuǎn)矩對于高精控制、機器人關(guān)節(jié)等領(lǐng)域具有重要的影響，其大小直接影響到系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)響應(yīng)性能。在制造業(yè)中，高精度的電機控制是實現(xiàn)精密加工和自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵，而齒槽轉(zhuǎn)矩的波動往往成為制約制造業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。

2、目前，現(xiàn)有技術(shù)中為了降低齒槽轉(zhuǎn)矩，主要采用了槽口錯位、斜極和斜槽等方案，這些方案的基本原理都是通過改變電機內(nèi)部不同疊層所產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩的相位差，使得它們在一定程度上相互抵消，從而降低整體的齒槽轉(zhuǎn)矩。然而，這些現(xiàn)有方法在實際應(yīng)用中往往存在一些問題。具體解釋性地，槽口錯位、斜極和斜槽等方案在降低齒槽轉(zhuǎn)矩的同時，往往會對電機的輸出性能產(chǎn)生不利影響，這是因為這些改變會破壞電機原有的磁場分布和電磁平衡，導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)矩輸出能力下降，效率降低，甚至可能引發(fā)電機的振動和噪音問題，在追求低齒槽轉(zhuǎn)矩的同時，如何保持電機的額定輸出性能成為了一個亟待解決的技術(shù)難題。具體示例解釋性地，申請?zhí)枮閏n202311027902.x的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種基于軸向雙定子/雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電機，其提供的技術(shù)方案主要面向提高氣隙磁場的調(diào)節(jié)能力，并且兩個定子的槽數(shù)相同且周向位置一致，對于電機的齒槽轉(zhuǎn)矩沒有抑制效果。綜上，兩個定子保持周向位置一致時并不能降低齒槽轉(zhuǎn)矩，而周向位置不一致時會降低電機的額定性能；因此，如何布置雙定子永磁電機的兩個定子的錯位角度，如何在保持額定性能的同時降低電機的齒槽轉(zhuǎn)矩是亟需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種軸向雙定子永磁電機及其工作方法，以解決上述存在的一個或多個技術(shù)問題。本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，通過采用兩個定子的定子槽數(shù)量不同且相互偏移預(yù)定角度的技術(shù)手段，可使得兩個定子的三相磁動勢矢量相位相同，不僅實現(xiàn)了齒槽轉(zhuǎn)矩的有效降低，還確保了電機輸出性能的保持和提升；這一創(chuàng)新性的技術(shù)方案有望為高精度控制、機器人關(guān)節(jié)等領(lǐng)域帶來突破性的進展，推動制造業(yè)的進一步發(fā)展。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種軸向雙定子永磁電機，包括：第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子；其中，

4、所述第一定子包括第一定子鐵芯；所述第一定子鐵芯的內(nèi)表面設(shè)置有多個第一定子齒，相鄰的兩個所述第一定子齒形成第一定子槽，每個所述第一定子齒上均設(shè)置有第一定子繞組；

5、所述第二定子包括第二定子鐵芯；所述第二定子鐵芯的內(nèi)表面設(shè)置有多個第二定子齒，相鄰的兩個所述第二定子齒形成第二定子槽，每個所述第二定子齒上均設(shè)置有第二定子繞組；

6、所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和多個永磁體；多個永磁體周向均勻布置于所述轉(zhuǎn)子鐵芯上；

7、其中，所述第一定子鐵芯與所述第二定子鐵芯同軸相連，所述轉(zhuǎn)子鐵芯同心設(shè)置于所述第一定子鐵芯和所述第二定子鐵芯內(nèi)；所述第一定子鐵芯與所述第二定子鐵芯的外徑尺寸、內(nèi)徑尺寸均相同，所述第一定子槽的數(shù)量與所述第二定子槽的數(shù)量不同；所述第一定子與所述第二定子在圓周上偏移預(yù)定角度，使得所述第一定子與所述第二定子的三相磁動勢矢量相位相同。

8、本發(fā)明的進一步改進在于，

9、所述預(yù)定角度為所述第一定子與所述第二定子的初始槽相差角度。

10、本發(fā)明的進一步改進在于，

11、還包括：機殼，所述機殼的內(nèi)表面設(shè)置有第一定位安裝結(jié)構(gòu)和第二定位安裝結(jié)構(gòu)；

12、所述第一定子鐵芯的外表面設(shè)置有用于與所述第一定位安裝結(jié)構(gòu)配合安裝的第三定位安裝結(jié)構(gòu)；

13、所述第二定子鐵芯的外表面設(shè)置有用于與所述第二定位安裝結(jié)構(gòu)配合安裝的第四定位安裝結(jié)構(gòu)。

14、本發(fā)明的進一步改進在于，

15、所述第一定位安裝結(jié)構(gòu)為第一定位槽，所述第二定位安裝結(jié)構(gòu)為第二定位槽；

16、所述第三定位安裝結(jié)構(gòu)為第一定位齒，所述第四定位安裝結(jié)構(gòu)為第二定位齒。

17、本發(fā)明的進一步改進在于，

18、所述第一定位槽、所述第二定位槽的數(shù)量均為多個且布設(shè)于不同的圓周角度上；

19、所述第一定位齒、所述第二定位齒的數(shù)量均為一個。

20、本發(fā)明的進一步改進在于，

21、所述機殼的內(nèi)表面還設(shè)置有定位臺階；

22、所述定位臺階設(shè)置于所述第一定位安裝結(jié)構(gòu)和所述第二定位安裝結(jié)構(gòu)之間，用于實現(xiàn)所述第一定子鐵芯和所述第二定子鐵芯的軸向固定，且使得所述第一定子繞組與所述第二定子繞組互相不干擾。

23、本發(fā)明的進一步改進在于，

24、所述永磁體的軸向長度大于第一定子鐵芯和第二定子鐵芯裝配后的軸向總長度。

25、本發(fā)明的進一步改進在于，

26、所述第一定子繞組與所述第二定子繞組串聯(lián)。

27、本發(fā)明的進一步改進在于，

28、所述第一定子繞組與所述第二定子繞組用于獨立控制，且分別通入相位相同的三相交流電。

29、本發(fā)明提供一種軸向雙定子永磁電機的工作方法，包括以下步驟：

30、將所述第一定子繞組與所述第二定子繞組串聯(lián)，通入三相交流電；或者，采用所述第一定子繞組與所述第二定子繞組獨立控制的方式，向所述第一定子繞組與所述第二定子繞組分別通入相位相同的三相交流電；

31、所述第一定子和所述第二定子由于在圓周上偏移的預(yù)定角度，產(chǎn)生矢量空間相位相同的三相磁動勢。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的雙定子永磁電機的齒槽轉(zhuǎn)矩較大且額定性能下降的技術(shù)問題，本發(fā)明具體公開了一種新型的軸向雙定子永磁電機，其采用了兩個定子槽數(shù)不同且相互偏移預(yù)定角度的技術(shù)手段，通過兩個定子偏移預(yù)定角度的布置可使得兩個定子的定子繞組所產(chǎn)生的三相磁動勢空間矢量相同，能夠使得永磁電機的輸出性能最大化；另外，兩個定子的槽數(shù)不同且初始槽偏移一定的角度，使得兩個定子產(chǎn)生的齒槽轉(zhuǎn)矩具有相位差，從而降低電機的齒槽轉(zhuǎn)矩。綜上，本發(fā)明公開的技術(shù)方案能夠使得軸向雙定子電機在保持額定性能的同時降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

技術(shù)特征：

1.一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，包括：第一定子(2)、第二定子(3)和轉(zhuǎn)子(4)；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向雙定子永磁電機，其特征在于，

10.一種權(quán)利要求1所述的軸向雙定子永磁電機的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于永磁電機技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種軸向雙定子永磁電機及其工作方法；所述軸向雙定子永磁電機中，第一定子包括第一定子鐵芯；第一定子鐵芯的內(nèi)表面設(shè)置有多個第一定子齒，相鄰的兩個第一定子齒形成第一定子槽，每個第一定子齒上均設(shè)置有第一定子繞組；第二定子包括第二定子鐵芯；第二定子鐵芯的內(nèi)表面設(shè)置有多個第二定子齒，相鄰的兩個第二定子齒形成第二定子槽，每個第二定子齒上均設(shè)置有第二定子繞組；第一定子鐵芯與第二定子鐵芯同軸相連，轉(zhuǎn)子鐵芯同心設(shè)置于第一定子鐵芯和第二定子鐵芯內(nèi)；第一定子鐵芯與第二定子鐵芯的外徑尺寸、內(nèi)徑尺寸均相同，第一定子槽的數(shù)量與第二定子槽的數(shù)量不同；第一定子與第二定子在圓周上偏移預(yù)定角度，使得第一定子與第二定子的三相磁動勢矢量相位相同。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了齒槽轉(zhuǎn)矩的有效降低，還確保了電機輸出性能的保持和提升。

技術(shù)研發(fā)人員：楊九銅,楊桂林,陳進華,張馳,杜慶皓,喬海,孫賢備
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14