本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)。

背景技術(shù)：

在有槽電機(jī)中，由于永磁體和定子齒槽之間的相互作用，不可避免地產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)矩波動，帶來振動和噪聲。因而，在高性能的永磁電機(jī)分析設(shè)計中，齒槽轉(zhuǎn)矩的抑制必須予以高度重視。抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的主要方法有永磁體斜極、極弧系數(shù)優(yōu)化、永磁磁極偏移、永磁體極距調(diào)整、斜槽等；對于傳統(tǒng)表貼式軸向永磁電機(jī)，改變永磁體結(jié)構(gòu)形式較為容易實現(xiàn)。

近年來，盤式永磁電機(jī)因其結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、功率密度大等優(yōu)點獲得研究人員越來越多的關(guān)注。開關(guān)磁通電機(jī)由于高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度的優(yōu)點，其與結(jié)構(gòu)緊湊的盤式電機(jī)結(jié)合形成開關(guān)磁通盤式電機(jī)，特別適合要求高轉(zhuǎn)矩密度和空間緊湊的場合。由于開關(guān)磁通電機(jī)固有的雙凸極結(jié)構(gòu)和高聚磁作用，其齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動尤其明顯。對于開關(guān)磁通盤式電機(jī)，采用斜槽削弱齒槽轉(zhuǎn)矩?zé)o疑會增加電機(jī)制造成本；通過選取合適的永磁體結(jié)構(gòu)形式能夠在很大程度上實現(xiàn)對齒槽轉(zhuǎn)矩的抑制，但同時反電動勢和平均轉(zhuǎn)矩會有一定程度的減小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)通過兩組轉(zhuǎn)子凸極組周向相錯的角度與兩個定子單元中永磁體極性分布的配合，在保證平均輸出轉(zhuǎn)矩前提下降低齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動中的奇次諧波，削弱反電勢中的偶次諧波。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)，所述開關(guān)磁通盤式電機(jī)包括轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)、定子結(jié)構(gòu)(1)及繞組結(jié)構(gòu)；其中，

所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)包括轉(zhuǎn)子盤(2-3)、兩組轉(zhuǎn)子凸極組，兩組所述轉(zhuǎn)子凸極組同軸設(shè)置且成徑向分段固定在所述轉(zhuǎn)子盤(2-3)上，且兩組所述轉(zhuǎn)子凸極組在周向上錯開設(shè)定角度；

所述定子結(jié)構(gòu)(1)包括兩個同軸設(shè)置且成徑向分段的定子盤，各所述定子盤對應(yīng)所述轉(zhuǎn)子凸極組設(shè)置；

各所述定子盤分別包括k個定子模塊，，各所述定子模塊環(huán)繞成圓形；各所述定子模塊分別包括m個定子單元(1-1)以及設(shè)置在相鄰兩個所述定子單元(1-1)之間的連接塊(1-4)；其中，k為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于3的整數(shù)；

各所述定子單元(1-1)包括永磁體(1-5)、兩個第一層疊段(1-2)和設(shè)置在兩個所述第一層疊段(1-2)間的第二層疊段(1-3)；所述第一層疊段(1-2)上開設(shè)有一個定子槽(1-6)，所述第二層疊段(1-3)上開設(shè)有兩個定子槽(1-6)，且各所述定子槽(1-6)的開口朝向所述轉(zhuǎn)子凸極組；所述永磁體(1-5)設(shè)置在所述第一層疊段(1-2)與第二層疊段(1-3)之間，兩個所述定子盤中徑向正對的兩段永磁體(1-5)的極性相反；

所述繞組結(jié)構(gòu)包括k個繞組模塊，各所述繞組模塊包括m個繞組單元(3)，m個所述繞組單元(3)具體為m相繞組；各所述繞組單元(3)分別包括兩個繞組線圈；所述兩個繞組線圈分別嵌入在各所述定子盤中對應(yīng)的定子單元上的四個所述定子槽(1-6)內(nèi)。

可選的，兩組所述轉(zhuǎn)子凸極組分別包括多個周向均勻排布的轉(zhuǎn)子凸極，所述設(shè)定角度為所述轉(zhuǎn)子凸極的極距所對應(yīng)圓心角的一半。

可選的，同一所述定子單元(1-1)中的兩段永磁體(1-5)沿周向的充磁方向相反，且所述連接塊(1-4)兩側(cè)的兩段永磁體(1-5)沿周向的充磁方向相反。

可選的，同一所述定子結(jié)構(gòu)(1)中的兩個所述定子盤的面積相等。

可選的，所述永磁體(1-5)的材質(zhì)為釹鐵硼、杉鈷及鐵氧體中至少一者。

可選的，所述連接塊(1-4)的材質(zhì)為非導(dǎo)磁材料。

可選的，所述開關(guān)磁通盤式電機(jī)擴(kuò)展成雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)的數(shù)量為兩個，所述定子結(jié)構(gòu)(1)的數(shù)量為一個，且兩個所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)關(guān)于所述定子結(jié)構(gòu)(1)對稱設(shè)置。

可選的，所述開關(guān)磁通盤式電機(jī)擴(kuò)展成雙定子結(jié)構(gòu)，其中定子結(jié)構(gòu)(1)的數(shù)量為兩個，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)的數(shù)量為一個，且兩個所述定子結(jié)構(gòu)(1)關(guān)于所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(2)對稱設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)包括同軸設(shè)置、成徑向分段的兩組轉(zhuǎn)子凸極和兩個定子盤，通過兩組轉(zhuǎn)子凸極周向相錯角度與兩個定子盤中永磁體極性分布的配合，在保證平均輸出轉(zhuǎn)矩前提下降低齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動中的奇次諧波，削弱反電勢中的偶次諧波；通過將定子單元分成三個定子模塊，可有效降低了每相繞組間的磁路耦合，提高了容錯能力；。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖4為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為定子結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖6為定子結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為定子結(jié)構(gòu)與繞組結(jié)合后的主視圖；

圖8為定子結(jié)構(gòu)與繞組結(jié)合后的后視圖。

附圖說明

定子結(jié)構(gòu) 1 定子單元 1-1

第一疊層段 1-2 第二疊層段 1-3

連接塊 1-4 永磁體 1-5

定子槽 1-6 內(nèi)定子盤 1-7

外定子盤 1-8 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 2

內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極 2-1 外轉(zhuǎn)子凸極 2-2

轉(zhuǎn)子盤 2-3 繞組單元 3

第一繞組線圈 3-1 第二繞組線圈 3-2。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)，包括同軸設(shè)置、徑向分段設(shè)置的兩組轉(zhuǎn)子凸極和兩個定子盤，通過兩組轉(zhuǎn)子凸極周向相錯角度與兩個定子盤中永磁體極性分布的配合，在保證平均輸出轉(zhuǎn)矩前提下降低齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動中的奇次諧波，削弱反電勢中的偶次諧波；通過將定子盤分成k個定子模塊,進(jìn)而將定子模塊分成m個定子單元，可有效降低了每相繞組間的磁路耦合，提高了容錯能力。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明以k＝1,m＝3為例進(jìn)行詳細(xì)說明；如圖1和圖2所示，本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)包括轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2、定子結(jié)構(gòu)1及繞組結(jié)構(gòu)。

其中，如圖3和圖4所示，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2包括轉(zhuǎn)子盤2-3、內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極組和外轉(zhuǎn)子凸極組，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極組和外轉(zhuǎn)子凸極組同軸設(shè)置且成徑向分段并固定在所述轉(zhuǎn)子盤2-3上。

所述內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極組包括多個周向均勻排布的內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極2-1，所述外轉(zhuǎn)子凸極組包括多個周向均勻排布的外轉(zhuǎn)子凸極2-2，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極2-1與外轉(zhuǎn)子凸極2-2在周向上錯開設(shè)定角度。優(yōu)選的，所述設(shè)定角度為所述外轉(zhuǎn)子凸極2-2(或內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極2-1)的極距所對應(yīng)圓心角的一半。

如圖5所示，所述定子結(jié)構(gòu)1包括同軸設(shè)置且成徑向分段的內(nèi)定子盤1-7和外定子盤1-8，所述外定子盤1-8對應(yīng)所述外轉(zhuǎn)子凸極組設(shè)置，所述述內(nèi)定子盤1-7對應(yīng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極組設(shè)置(如圖1所示)。同一所述定子結(jié)構(gòu)1中的內(nèi)定子盤1-7和外定子盤1-8的面積相等。

進(jìn)一步地，所述外定子盤1-8和所述內(nèi)定子盤1-7分別包括k個定子模塊，各所述定子模塊環(huán)繞成圓形；各所述定子模塊分別包括m個定子單元1-1以及設(shè)置在相鄰兩個所述定子單元1-1之間的連接塊1-4；其中，k為大于等于1的整數(shù)，m為大于等于3的整數(shù)。在在實施例中，k為1，m為3。

如圖5和圖6所示，所述外定子盤1-8和所述內(nèi)定子盤1-7分別包括一個定子模塊，所述定子模塊包括三個定子單元1-1以及設(shè)置在相鄰兩個所述定子單元1-1之間的連接塊1-4，三個所述定子單元(1-4)環(huán)繞成圓形。其中，所述連接塊1-4的材質(zhì)為非導(dǎo)磁材料。

如圖6所示，每個所述定子單元1-1包括永磁體1-5、兩個第一層疊段1-2和設(shè)置在兩個所述第一層疊段1-2間的第二層疊段1-3。所述第一層疊段1-2上開設(shè)有一個定子槽1-6，所述第二層疊段1-3上開設(shè)有兩個定子槽1-6，且各所述定子槽1-6的開口朝向所述轉(zhuǎn)子凸極組；各所述定子槽1-6內(nèi)設(shè)置所述繞組結(jié)構(gòu)3。所述第一層疊段1-2的形狀為“U”型、“V”型或“C”型；所述第二層疊段1-3的形狀為“E”型或“W”型，但并不以此為限。

所述永磁體1-5設(shè)置在所述第一層疊段1-2與第二層疊段1-3之間。進(jìn)一步地，同一所述定子單元1-1中的兩段永磁體1-5沿周向的充磁方向相反，且所述連接塊1-4兩側(cè)的兩段永磁體1-5沿周向的充磁方向相反。同一定子結(jié)構(gòu)1中的內(nèi)定子盤1-7和外定子盤1-8中徑向正對的兩段永磁體1-5的極性相反，與所述轉(zhuǎn)子凸極組周向相錯角度配合，可降低本發(fā)明徑向分段模塊化開關(guān)磁通盤式電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動中的奇次諧波含量，削弱反電勢中偶次諧波含量。

進(jìn)一步地，所述繞組結(jié)構(gòu)包括k個繞組模塊，各所述繞組模塊包括m個繞組單元3，m個所述繞組單元3具體為m相繞組；各所述繞組單元3分別包括兩個繞組線圈；所述兩個繞組線圈分別嵌入在各所述定子盤中對應(yīng)的定子單元上的四個所述定子槽1-6內(nèi)。在本實施例中，k為1，m為3。

如圖7和圖8所示，所述繞組結(jié)構(gòu)包括一個繞組模塊，所述繞組模塊包括三個繞組單元3，分別代表A相繞組、B相繞組、C相繞組；各所述繞組單元均包括第一繞組線圈3-1和第二繞組線圈3-2，每相繞組單元中的所述第一繞組線圈3-1和第二繞組線圈3-2分別依次嵌入到所述內(nèi)定子盤1-7、外定子盤1-8中對應(yīng)的一個定子單元1-1中到四個定子槽1-6內(nèi)。

在本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式電機(jī)中，所述定子結(jié)構(gòu)1和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2的數(shù)量可均為一個，從而形成如圖1所示電機(jī)；所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2的數(shù)量還可為兩個，所述定子結(jié)構(gòu)1的數(shù)量為一個，且兩個所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2關(guān)于所述定子結(jié)構(gòu)1對稱設(shè)置，從而形成雙轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)；所述定子結(jié)構(gòu)1的數(shù)量還為兩個，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2的數(shù)量為一個，且兩個所述定子結(jié)構(gòu)1關(guān)于所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2對稱設(shè)置，形成雙定子盤式電機(jī)。

本發(fā)明徑向分段模塊化的開關(guān)磁通盤式永磁電機(jī)，通過將轉(zhuǎn)子沿徑向分成內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極組和外轉(zhuǎn)子凸極組，且內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極與外轉(zhuǎn)子凸極在周向上錯開內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極極距對應(yīng)圓心角的一半；將定子沿徑向分成內(nèi)定子盤和外定子盤，其徑向正對的兩段永磁體極性相反；通過轉(zhuǎn)子凸極旋轉(zhuǎn)角度與內(nèi)外定子盤中永磁體極性分布的配合，可在保證輸出轉(zhuǎn)矩的前提下降低模塊化開關(guān)磁通盤式電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動中的奇次諧波，削弱反電勢中的偶次諧波。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。