混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102223036A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102223036A(43)申请公布日2011.10.19(21)申请号201110161040.0(22)申请日2011.06.16(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人林明耀赵旭鸣林克曼(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.H02K16/04(2006.01)H02K1/12(2006.01)H02K3/28(2006.01)H02K1/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机(57)摘要本发明的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机包括两个定子，永磁体（4），三相集中电枢绕组（6），单相集中励磁绕组（7）和转子（2）。每两个E形定子铁芯之间设有一个扇形永磁体，三相集中电枢线圈绕在两个定子齿上，励磁绕组绕在E形定子铁芯中间的齿上。使用电励磁绕组和电枢绕组提升了电机气隙磁场的调节与控制能力，有效拓宽了电机的调速范围，保证了该电机具有较强的转矩输出能力和较高的功率密度；使用永磁体和电励磁绕组提供的两套励磁源，极大提高了系统运行的可靠性，实现了电机的容错运行；简单的转子结构提高了电机运行的可靠性和电机的动态性能；该电机的轴向尺寸较小，很适合应用在严格要求薄型安装，如电动汽车用轮毂驱动电机等场合。CN10236ACCNN110222303602223048A权利要求书1/1页1.一种混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机，其特征在于该电机包括第一定子（1），转子（2），第二定子（3），永磁体（4），三相集中电枢绕组（6）和单相集中励磁绕组（7）；第一定子（1）、第二定子（3）分别位于转子（2）的两侧，每个定子上共有6个E形铁芯（5）、6个电枢线圈，每两个电枢线圈顺次串联，构成三相电枢绕组，两个定子上的三相电枢绕组分别顺次串联组成整个电机的A相、B相、C相的三相集中电枢绕组（6）；每个定子上共有6个励磁线圈，6个励磁线圈均为集中绕组，绕在定子E形铁芯中间的齿上，上述6个线圈依次顺序首尾串联连接，组成单相集中励磁绕组（7）；每两个E形铁芯（5）之间设有一个永磁体（4），三相集中电枢绕组（6）绕在两个E形铁芯齿上；第一定子（1）、第二定子（3）上相对称的永磁体（4）励磁方向相反；第一定子（1）、第二定子（3）上的永磁体（4）沿着圆周方向交替充磁，相邻永磁体的磁化方向相反。2.根据权利要求1所述的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机，其特征在于转子（2）上共有10个齿，称为10个转子极（8），转子极均为扇形，其形状与定子E形铁芯的齿形状相一致，转子极均匀设置在转子（2）非导磁圆环（9）的外圆周上，转子极的轴向厚度与非导磁圆环的轴向厚度相等，转子上既无永磁体也无绕组。3.根据权利要求1所述的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机，其特征在于E形定子铁芯(5)的齿和槽都是扇形的，与转子极(8)的扇形相一致，电枢绕组和励磁绕组均为集中绕组。4.根据权利要求1所述的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机，其特征在于所述电机的定子由3个E形铁芯单元和3块永磁体单元组成，转子由5个转子极和非导磁圆环上组成，转子极嵌在非导磁圆环上构成基本电机；将基本电机的定子单元/转子极进行整数倍扩充，可得到定子6槽/转子10极、定子12槽/转子20极、定子18槽/转子30极……等结构电机。2CCNN110222303602223048A说明书1/4页混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷电机技术领域[0001]本发明涉及的是一种混合励磁轴向磁场永磁无刷电机，是对传统的轴向磁场电机和磁通切换定子永磁电机的改进，属于永磁电机技术领域。背景技术[0002]1997年法国学者E.Hoang提出磁通切换型永磁(简称FSPM)电机，这种电机将永磁体和绕组均置于定子上，提升了电机的可靠性及动态运行性能。但是，由于永磁材料的固有特性，FSPM电机运行时的气隙磁场基本保持恒定不变。电动运行时，FSPM电机励磁控制困难、调速范围有限。因此，如何实现磁场的有效调节与控制，拓宽其调速范围，是FSPM电机需要解决的难题之一。[0003]本发明提出的混合励磁E形铁芯轴向磁场永磁无刷（HEAFFSPM）电机能够方便地调节磁场，通过设置电励磁绕组、改变励磁电流的大小实现气隙磁场的无级调节。相比传统的FSPM电机和电励磁电机，HEAFFSPM电机由于存在两个励磁源，其气隙磁场由电流励磁和永磁励磁共同产生。一方面，通过调节电励磁电流的大小和方向，实现了电机磁场的弱磁控制，增加了调速范围；另一方面，可以通过增磁控制，增加驱动转矩，满足低速、大转矩负载的驱