具有轴径向折叠绕组的永磁电机

摘要

具有轴径向折叠绕组的永磁电机，属于电机领域。目的是解决目前的永磁电机的空间有效利用率较小，电机结构不紧凑，既而不能有效的提高转矩密度和功率密度的问题。本发明包括定子、转子和轴，定子固定在轴上，转子设置在定子的外部，转子与轴之间转动连接，定子铁芯为圆环形，定子铁芯的外圆表面均布有多个轴向槽，定子铁芯的两侧端面上分别呈放射线状均布有多个径向槽，轴向槽与径向槽一一对应，并分别连通，每个轴向槽和与其对应的径向槽共同设置有定子绕组，转子铁芯的内圆壁面上均布有多个第一永磁体，并围绕着轴均匀排列，转子铁芯的两侧端面上的内表面上分别呈放射线状均布有多个第二永磁体，定子绕组是多相对称绕组。

说明书

技术领域

本发明属于电机领域。

背景技术

目前常用的永磁电机有径向磁通圆柱式永磁电机和轴向磁通盘式永磁电机两种，它们存在一个共同的问题就是电机空间有效利用率较小，电机结构不紧凑，既而不能有效的提高转矩密度和功率密度。

对于径向磁通圆柱式永磁电机，当电机长径比较小时绕组端部长度的影响相对较大，当其电机半径很大时，电机轴向两端绕组的端部长度占电机总长的比例很大，浪费了铜线，增加了铜损；而且槽底到轴间的很大一部分空间是没被利用的；另一方面，径向磁通电机的永磁体轴向长度一般不能加工太长，较长时给运输和安装都带来不便，分段安装时工艺难度较大(众所周知，相同充磁方向的两块永磁体在非充磁方向接近时也将产生很大的排斥力)。

对于轴向磁通盘式永磁电机，在其内径和外径处都要留很大一部分空间给端部绕组，这样也增大了电机的体积。当今人们采取了各种措施缩短端部长度：采用集中绕组、链式绕组、短距绕组、提高嵌线工艺等各种措施，但这些都是有限的。虽然也有将两个轴向磁通的盘式电机和一个径向磁通的圆柱式外转子电机组合在一起的，利用了径向磁通电机槽底与轴间的空间，使结构变得紧凑一些了，但由于只是三个独立绕组电机的组合，没能解决传统电机端部绕组过长的问题。

发明内容

本发明的目的是解决目前的永磁电机的空间有效利用率较小，电机结构不紧凑，既而不能有效的提高转矩密度和功率密度的问题，设计了具有轴径向折叠绕组的永磁电机。

本发明包括定子、转子和轴，定子固定在轴上，转子设置在定子的外部，转子与轴之间转动连接，所述定子由定子铁芯和定子绕组组成，定子铁芯为圆环形，定子铁芯的外圆表面设置有多个轴向槽，轴向槽的开口中心线是轴向的，多个轴向槽围绕着轴均匀排列，定子铁芯的两侧端面上分别设置有多个径向槽，多个径向槽的开口中心线围绕着轴呈放射线状均匀排列，轴向槽与定子铁芯两侧端面的径向槽分别一一对应，并分别连通，每个轴向槽内和定子铁芯两侧端面与其对应的径向槽内共同设置有定子绕组，所述转子由转子铁芯、第一永磁体和第二永磁体组成，转子铁芯的内圆壁面上均布有多个第一永磁体，多个第一永磁体围绕着轴均匀排列，转子铁芯的两侧端面上的内表面上分别设置有多个第二永磁体，多个第二永磁体围绕着轴呈放射线状均匀排列，定子绕组是多相对称绕组。

本发明的优点是：

1、由于采用了轴径向折叠绕组，端部绕组都在轴附近，相对于径向圆筒式电机减小了其轴向长度，相对于轴向磁通盘式电机减小了其半径，充分利用了电机的内径处的闲置空间。

2、电机结构紧凑，通过一个独立的驱动单元输出功率，能够得到较高的电机功率密度和转矩密度。

3、它无需减速传动的机械装置，可以应用在需要大转矩驱动的场合，替代传统的电机加减速机构的模式，提高了系统的整体运行效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明转子的结构示意图，图3是图2的A-A剖视图，图4是定子的轴截面图，图5是定子的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式由定子、转子和轴6组成，定子固定在轴6上，转子设置在定子的外部，所述定子由定子铁芯1和定子绕组2组成，定子铁芯1为圆环形，定子铁芯1的外圆表面设置有多个轴向槽1-1，轴向槽1-1的开口中心线是轴向的，多个轴向槽1-1围绕着轴6均匀排列，定子铁芯1的两侧端面上分别设置有多个径向槽1-2，多个径向槽1-2的开口中心线围绕着轴6呈放射线状均匀排列，轴向槽1-1与定子铁芯1两侧端面的径向槽1-2分别一一对应，并分别连通，每个轴向槽1-1内和定子铁芯1两侧端面与其对应的径向槽1-2内共同设置有定子绕组2，所述转子由转子铁芯3、第一永磁体4和第二永磁体5组成，转子铁芯3的内圆壁面上均布有多个第一永磁体4，多个第一永磁体4围绕着轴6均匀排列，转子铁芯3的两侧端面上的内表面上分别设置有多个第二永磁体5，多个第二永磁体5围绕着轴6呈放射线状均匀排列，转子铁芯3的两侧端面分别通过一个轴承7与轴6之间转动连接。

定子绕组2是多相对称绕组，轴6上设置有出线孔6-1，定子绕组2通过出线孔6-1与外部的三相正弦交流电源连接。

第一永磁体4与定子之间留有气隙L1，转子铁芯3的两侧端面上的第二永磁体5分别与定子之间留有气隙L2、L3。

定子铁芯1和转子铁芯3的材质采用软磁复合材料，导磁性良好的钢，或由涡流损耗很小的硅钢片叠加组合而成。

工作原理：

本发明可以看成将外转子径向磁通圆筒式电机轴向两端各取一段长度分别沿圆周外径向轴所在的方向折叠而成，这样传统径向电机轴向两端的端部绕组或者是传统盘式电机外径处的端部绕组都只在轴附近存在，减小了电机的轴向长度和外径，充分利用了电机内径处的闲置空间，可望提高电机的输出功率密度和转矩密度。

由于此轴径向电机是由径向电机演变而来，所以还是通过一个独立的驱动单元输出功率。定子绕组2以三角形接法或星形接法连接后，通过轴6的出线孔6-1与外部三相正弦交流电源相连接。当定子绕组2通以三相交流电时，在电机的径向气隙L1和两端的轴向气隙L2、L3中分别产生一个转速相同的旋转磁场，三者共同拖动转子同向同速旋转，转子的铁芯外壳作为旋转动力输出端。