一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机

本发明涉及电机制造，尤其涉及一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机。

背景技术：

1、传统定子永磁型磁通切换电机结构简单，输出转矩高，鲁棒性强。同时永磁体和绕组均位于定子侧，转子侧结构简单，机械强度高，电枢绕组具有互补性，能有效抵消永磁磁链与空载感应电动势中的偶次谐波，永磁磁链和反电势波形具有正弦性。基于以上优点，磁通切换电机适用于电动汽车驱动电机应用。

2、轴向磁通电机由于其转子位于定子侧面，具有更大的直径尺寸，在相同输出转矩，转速和功率情况下具有更小的体积，并实现了一定程度上的产业化应用。同时，磁通切换电机同样可以采用轴向磁通的结构进行设计，双凸极结构的聚磁效应可以产生更大的输出转矩，同时永磁体位于定子上，冷却系统更易设置。然而，磁通切换电机的设计同样面临问题，双凸极结构会产生更大的定位力矩，作为电动汽车驱动电机，对可靠性同样有较高要求，单套定转子结构无法满足可靠性要求，因此需要根据市场需求及客户反馈而不断完善。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，以抑制电机运行时的定位力矩，且具有两套定转子结构，增大了电机的可靠性，同时横向磁路增加了绕组匝链的磁通，在实现电机高转矩高可靠性设计的同时抑制了电机的定位力矩。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，包括转子单元和定子单元，所述转子单元和定子单元均为凸极结构，且两者之间具有气隙；所述定子单元包括多组定子模块、设置在相邻定子模块之间的永磁体以及绕置在相邻定子模块之间的电枢绕组，所述定子模块包括定子轭部、设置在定子轭部上的外部定子齿和内部定子齿，所述外部定子齿和内部定子齿错位分布；所述转子单元包括转子轭部、设置在转子轭部上的外部转子齿和内部转子齿，所述外部转子齿、内部转子齿相对各定子模块设置。

4、根据上述技术方案，优选地，两相邻所述定子模块的外部定子齿、内部定子齿之间分别设置有永磁体，所述永磁体的充磁方向为切向，且相邻永磁体的充磁方式相反。

5、根据上述技术方案，优选地，所述永磁体的高度等于定子轭部厚度与外部定子齿或内部定子齿高度之和，永磁体优选但不限于采用钕铁硼、钐钴及铁氧体永磁材料。

6、根据上述技术方案，优选地，两相邻所述定子模块的外部定子齿、内部定子齿之间分别绕置电枢绕组，且绕置在相邻外部定子齿之间的电枢绕组与绕置在相邻内部定子齿之间的电枢绕组采用相反的绕置方式。

7、根据上述技术方案，优选地，所述定子模块上的外部定子齿、内部定子齿相差角度为π/pso，其中ps为定子槽数；所述转子单元上的外部转子齿、内部转子齿相差角度为π/pro，其中pr为转子极数。

8、根据上述技术方案，优选地，所述转子单元可以位于定子单元的一侧或两侧。

9、根据上述技术方案，优选地，所述定子模块上的外部定子齿、内部定子齿可以采用等宽或不等宽结构。

10、根据上述技术方案，优选地，所述转子单元可以为直槽结构或斜槽结构，且所述转子单元上的外部转子齿、内部转子齿可以采用等宽或不等宽结构。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明提供了一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，具有转矩功率密度高、转矩脉动小的优点；整个电机结构可由内而外分成两种相同的定转子结构，其中内外结构运行原理相同，皆满足磁通切换原理，同时两套电机结构均可独立运行，增强了电机的鲁棒性，使得电机在电动汽车应用中具有高可靠性；

13、同时，由于内外两侧的永磁体充磁方式不同，且绕组绕向相反，横向磁路可增加绕组匝链磁通，提高电机的输出转矩；相应的错齿结构可以进一步抑制电机的定位力矩，使得电机平稳运行；

14、此外，永磁体与电枢绕组均置于定子单元中，有利于冷却与散热；电枢绕组为分数槽结构，仅跨越一个相邻的定子模块，减小了端部绕组的长度，降低了铜耗，提高了电机的运行效率；转子单元结构简单，机械强度高，内、外转子齿可以通过改变转子齿宽、改变两转子齿错开角度等方式有效抑制电机的定位力矩，从而减小电机运行时的震动，适合高速运行；双转子结构可以有效抑制偶次谐波，从而获得更具正弦性的永磁磁链和反电势波形，在高速运行过程中，有效降低铁耗与永磁体涡流损耗。

技术特征：

1.一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，包括转子单元(2)和定子单元，所述转子单元(2)和定子单元均为凸极结构，且两者之间具有气隙；

2.根据权利要求1所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，两相邻所述定子模块(1)的外部定子齿(11)、内部定子齿(12)之间分别设置有永磁体(4)，所述永磁体(4)的充磁方向为切向，且相邻永磁体(4)的充磁方式相反。

3.根据权利要求2所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述永磁体的高度等于定子轭部(13)厚度与外部定子齿(11)或内部定子齿(12)高度之和。

4.根据权利要求2所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述永磁体为钕铁硼、钐钴及铁氧体永磁材料。

5.根据权利要求1所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，两相邻所述定子模块(1)的外部定子齿(11)、内部定子齿(12)之间分别绕置电枢绕组(3)，且绕置在相邻外部定子齿(11)之间的电枢绕组(3)与绕置在相邻内部定子齿(12)之间的电枢绕组(3)采用相反的绕置方式。

6.根据权利要求1至5中任意一项的所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述定子模块(1)上的外部定子齿(11)、内部定子齿(12)相差角度为π/pso，其中ps为定子槽数。

7.根据权利要求6所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述转子单元(2)上的外部转子齿(21)、内部转子齿(22)相差角度为π/pro，其中pr为转子极数。

8.根据权利要求1所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述转子单元(2)可以位于定子单元的一侧或两侧。

9.根据权利要求1-5、8中任意一项的所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述定子模块(1)上的外部定子齿(11)、内部定子齿(12)可以采用等宽或不等宽结构。

10.根据权利要求9所述一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，其特征在于，所述转子单元(2)可以为直槽结构或斜槽结构，且所述转子单元(2)上的外部转子齿(21)、内部转子齿(22)可以采用等宽或不等宽结构。

技术总结本发明涉及一种磁链增强型转子错齿轴向磁通切换电机，包括转子单元和定子单元，定子单元包括多组定子模块、设置在相邻定子模块之间的永磁体以及绕置在相邻定子模块之间的电枢绕组，定子模块包括定子轭部、设置在定子轭部上的外部定子齿和内部定子齿，外部定子齿和内部定子齿错位分布，转子单元包括转子轭部、设置在转子轭部上的外部转子齿和内部转子齿，外部转子齿、内部转子齿相对各定子模块设置。本发明能够有效抑制电机运行时的定位力矩，且具有两套定转子结构，增大了电机的可靠性，同时横向磁路增加了绕组匝链的磁通，在实现电机高转矩高可靠性设计的同时抑制了电机的定位力矩。技术研发人员：苏鹏,王一维,李永建,胡艳芳,刘天利,徐泽宇受保护的技术使用者：河北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17