本發(fā)明涉及盤式電機(jī)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域成為了我國(guó)新能源發(fā)展的重要組成部分。而電機(jī)作為能量轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，在新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起著關(guān)鍵的作用。

雙凸極電機(jī)作為一種性能良好的新型電機(jī)受到了人們的關(guān)注。雙凸極電機(jī)的定轉(zhuǎn)子呈雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既無(wú)永磁體，也無(wú)勵(lì)磁繞組，具有較低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；同時(shí)，具有功率密度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容錯(cuò)性能好、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的雙凸極電機(jī)需要在定子側(cè)嵌放多個(gè)徑向充磁或者切向充磁的永磁體，或者繞制多個(gè)勵(lì)磁繞組，定子側(cè)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，目前的雙凸極電機(jī)大多軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在某些長(zhǎng)度有要求的應(yīng)用場(chǎng)合受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)，以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的電機(jī)體積較大、定子結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。

本發(fā)明提出的一種分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)，包括同軸安裝的第一定子、第二定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、導(dǎo)磁外殼、環(huán)形集中勵(lì)磁繞組和集中電樞繞組；其中：

所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括m個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊和一個(gè)非導(dǎo)磁支架；非導(dǎo)磁支架上開有m個(gè)均勻分布的孔，用于安裝所述m個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊；所述m個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊為轉(zhuǎn)子凸極，相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊之間的槽為轉(zhuǎn)子槽，每個(gè)轉(zhuǎn)子槽的結(jié)構(gòu)、尺寸大小相同(轉(zhuǎn)子凸極與槽結(jié)構(gòu)共同使轉(zhuǎn)子磁阻變化，從而導(dǎo)致磁鏈變化)；

所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)位于第一定子和第二定子之間，三者共軸設(shè)置；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與第一定子與第二定子上的定子齒齒面之間氣隙尺寸相同；所述第一定子與第二定子結(jié)構(gòu)、尺寸相同，在第一定子和第二定子內(nèi)壁上都均勻分布有n個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置相同的定子齒，所有定子齒構(gòu)成電機(jī)的定子凸極；相鄰的兩個(gè)定子齒之間的槽為定子槽，每個(gè)定子槽的結(jié)構(gòu)、尺寸相同；2n個(gè)集中電樞繞組線圈嵌在定子槽內(nèi)且分別環(huán)繞在第一定子和第二定子的各個(gè)定子齒上；全部集中電樞繞組線圈平均分成m相，每2n/m個(gè)集中繞組線圈串聯(lián)或者并聯(lián)構(gòu)成電機(jī)的一相繞組；

所述環(huán)形集中勵(lì)磁繞組用于產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)，其同軸安裝在所述導(dǎo)磁外殼的內(nèi)側(cè)，和導(dǎo)磁外殼一體同軸套設(shè)在所述第一定子、第二定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上；所述導(dǎo)磁外殼與兩端的第一定子、第二定子相連，形成閉合磁路。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形集中勵(lì)磁繞組采用環(huán)形永磁磁鋼替代，該環(huán)形永磁磁鋼尺寸與導(dǎo)磁外殼相當(dāng)，嵌在導(dǎo)磁外殼上，與其共同以電機(jī)轉(zhuǎn)軸為軸線，用于產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)。

進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯塊采用硅鋼片沿徑向疊壓制成。

進(jìn)一步的，所述的定子齒采用硅鋼片沖制或者smc材料壓制而成。

進(jìn)一步的，所述非導(dǎo)磁支架采用鋁合金制成。

進(jìn)一步的，所述定子齒數(shù)與轉(zhuǎn)子鐵芯塊數(shù)的比例為n/m＝2mk/(2mk±2k)，m為整數(shù)，表示電機(jī)的相數(shù)，k為整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述的定子齒與轉(zhuǎn)子鐵芯塊在垂直于電機(jī)軸的截平面為扇形結(jié)構(gòu)，定子槽與轉(zhuǎn)子槽在垂直于電機(jī)軸的截平面為矩形或者扇形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述m≥1，且為整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述n≥1，且為整數(shù)。

有益效果：本發(fā)明提出了一種分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)，集中了盤式電機(jī)和雙凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在定子側(cè)加上了集中環(huán)形勵(lì)磁繞組或環(huán)形永磁磁鋼，定子側(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；同時(shí)，集中環(huán)形勵(lì)磁繞組或環(huán)形永磁磁鋼圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置，有效地利用了電機(jī)的有限空間，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度；除此之外，本發(fā)明保留了雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，制造方便；最后，本發(fā)明采用了盤式結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸向長(zhǎng)度較短，適合應(yīng)用于對(duì)于電機(jī)軸向長(zhǎng)度有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，比如電動(dòng)汽車用電機(jī)等場(chǎng)合。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用集中環(huán)形勵(lì)磁繞組的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用集中環(huán)形勵(lì)磁繞組的半剖圖；圖2(b)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用環(huán)形永磁磁鋼的半剖圖；

圖3(a)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用集中環(huán)形勵(lì)磁繞組局部視圖；圖3(b)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用環(huán)形永磁磁鋼的局部視圖；

圖4為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖；

圖5(a)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用集中環(huán)形勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁磁路示意圖；圖5(b)為本發(fā)明分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)采用環(huán)形永磁磁鋼的勵(lì)磁磁路示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-第一定子,2-第二定子,3-轉(zhuǎn)子鐵芯塊,4-轉(zhuǎn)子支架,5-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),6-導(dǎo)磁外殼,7-環(huán)形集中勵(lì)磁繞組,8-多相集中電樞繞組,9-定子齒,10-環(huán)形永磁磁鋼。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋。

結(jié)合圖1、圖2(a)和(b)、圖3(a)和(b)、圖4和圖5(a)和(b)，一種分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)，包括同軸安裝的第一定子1、第二定子2、轉(zhuǎn)子鐵芯塊3和轉(zhuǎn)子支架4構(gòu)成轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5、導(dǎo)磁外殼6、環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7或環(huán)形永磁磁鋼10、集中電樞繞組8。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5包括m個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊3以及一個(gè)非導(dǎo)磁支架4，如圖4所示。非導(dǎo)磁支架4上開有m個(gè)均勻分布的孔，將m個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊3分別設(shè)置在非導(dǎo)磁支架4的m個(gè)孔上，轉(zhuǎn)子鐵芯塊3為轉(zhuǎn)子凸極，相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊之間的槽為轉(zhuǎn)子槽，每個(gè)轉(zhuǎn)子槽的尺寸大小相同。所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5位于第一定子1和第二定子2之間，并且所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5分別與第一定子1與第二定子2上的定子齒9的齒面沿軸向有相同長(zhǎng)度的氣隙間隔；所述第一定子1與第二定子2結(jié)構(gòu)相同，在第一定子1和第二定子2鐵芯的內(nèi)壁上分別均勻分布著n個(gè)形狀相同的定子齒9，定子齒構(gòu)成電機(jī)的定子凸極。相鄰的兩個(gè)定子齒之間的槽為定子槽，每個(gè)定子槽的尺寸大小相同。2n個(gè)集中電樞繞組線圈8分別環(huán)形設(shè)置在第一定子1和第二定子2的每個(gè)定子齒9上，平均分成m相，每2n/m個(gè)集中繞組線圈串聯(lián)或者并聯(lián)構(gòu)成電機(jī)的一相繞組。導(dǎo)磁外殼6包覆著兩個(gè)定子1與2和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5，構(gòu)成勵(lì)磁磁路的一部分，如圖2所示。若采用集中環(huán)形勵(lì)磁繞組7時(shí)，勵(lì)磁繞組設(shè)置在導(dǎo)磁外殼6的內(nèi)部。若采用環(huán)形永磁磁鋼10時(shí)，環(huán)形永磁磁鋼設(shè)置在導(dǎo)磁外殼6處。

所述的轉(zhuǎn)子鐵芯塊3采用硅鋼片沿徑向疊壓制成；

所述的定子齒9采用硅鋼片沖制或者smc材料壓制而成；

所述非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架4采用鋁合金制成；

所述定子齒9的數(shù)量與轉(zhuǎn)子鐵芯塊3的數(shù)量配合為n/m＝2mk/(2mk±2k)，k為整數(shù)。

所述的定子齒與轉(zhuǎn)子鐵芯塊均采用扇形結(jié)構(gòu)，定子槽與轉(zhuǎn)子槽為矩形或者扇形結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例

以三相12/8分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)為例

結(jié)合圖1、圖2(a)和(b)、圖3(a)和(b)、圖4和圖5(a)和(b)，單邊定子齒數(shù)為12，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為8的三相12/8分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)，包括同軸安裝的第一定子1、第二定子2、轉(zhuǎn)子鐵芯塊3、轉(zhuǎn)子支架4、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5、導(dǎo)磁外殼6、環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7、3相集中電樞繞組8、定子齒9。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5包括8個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊3以及一個(gè)非導(dǎo)磁支架4。非導(dǎo)磁支架4上開有8個(gè)均勻分布的孔，將8個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯塊3分別設(shè)置在非導(dǎo)磁支架4的8個(gè)孔上，轉(zhuǎn)子鐵芯塊3構(gòu)成轉(zhuǎn)子凸極。所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5位于第一定子1和第二定子2之間，并且所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5分別與第一定子1與第二定子2上的定子齒9之間有相同長(zhǎng)度的軸向氣隙間隔；所述第一定子1與第二定子2結(jié)構(gòu)相同，在第一定子1和第二定子2鐵芯的內(nèi)壁上分別均勻分布著12個(gè)形狀相同的定子齒9，定子齒9構(gòu)成電機(jī)的定子凸極。相鄰的兩個(gè)定子齒9之間的槽為定子槽，每個(gè)定子槽的尺寸大小相同。24個(gè)槽內(nèi)有24個(gè)集中電樞繞組線圈8分別環(huán)形設(shè)置在第一定子1和第二定子2的每個(gè)定子齒9上。導(dǎo)磁外殼6包覆著第一定子1、第二定子2和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5，作為勵(lì)磁磁路的一部分；整個(gè)電機(jī)通過(guò)導(dǎo)磁外殼設(shè)在電機(jī)基座上。環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7環(huán)形繞著轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5，安裝在導(dǎo)磁外殼6的內(nèi)部。

作為一種選擇，可采用環(huán)形永磁磁鋼10代替環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7，將環(huán)形永磁磁鋼嵌設(shè)在導(dǎo)磁外殼上，與導(dǎo)磁外殼構(gòu)成一個(gè)整體，形成閉合磁回路。

作為一種選擇，轉(zhuǎn)子鐵芯塊3采用硅鋼片沿徑向疊壓制成；

作為一種選擇，所述的定子齒9采用硅鋼卷沖制或者smc材料壓制而成；

作為一種選擇，所述非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架4采用鋁合金制成。

作為一種選擇，所述的定子齒與轉(zhuǎn)子鐵芯塊均采用扇形結(jié)構(gòu)，定子槽與轉(zhuǎn)子槽為矩形或者扇形結(jié)構(gòu)。

運(yùn)行原理：

作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，在所述的環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7中通入直流勵(lì)磁電流或者環(huán)形永磁磁鋼10勵(lì)磁，形成的勵(lì)磁磁路依次分別如圖5(a)和5(b)所示。所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5被原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于氣隙磁阻的變化，集中電樞繞組8中鉸鏈的磁鏈發(fā)生變化，感應(yīng)出電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的發(fā)電運(yùn)行。如圖5所示，定子齒9中的某一相定子齒與轉(zhuǎn)子鐵芯塊3的某一個(gè)鐵芯正對(duì)時(shí)，該定子齒上的集中電樞繞組所鉸鏈的磁鏈達(dá)到最大值；當(dāng)定子齒9中的某一相定子齒與轉(zhuǎn)子鐵芯塊3的槽正對(duì)時(shí)，該定子齒上的集中電樞繞組所鉸鏈的磁鏈達(dá)到最小值，以此往復(fù)，集中電樞繞組8所鉸鏈的磁鏈變化。同時(shí)，當(dāng)采用環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7中的勵(lì)磁電流的大小與方向，調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電勢(shì)的調(diào)節(jié)。

作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，在所述的環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7中通入直流勵(lì)磁電流或者環(huán)形永磁磁鋼10勵(lì)磁，形成的勵(lì)磁磁路依次如圖5(a)和5(b)所示。在集中電樞繞組8中通入電樞電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5旋轉(zhuǎn)。根據(jù)最小磁阻閉合原理，轉(zhuǎn)子鐵芯塊3的某一個(gè)鐵芯與定子齒9中的某一相定子齒正對(duì)時(shí)，這時(shí)磁阻最小。若此時(shí)其他任意一相電樞繞組通入電樞電流時(shí)，便會(huì)在相應(yīng)的定子齒中產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)5旋轉(zhuǎn)，按一定的次序分別向各向電樞繞組中通入電樞電流，該電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)采用環(huán)形集中勵(lì)磁繞組7時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小和方向，能平滑的調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)，從而方便實(shí)現(xiàn)電機(jī)的弱磁控制。

本發(fā)明的分區(qū)定子盤式雙凸極電機(jī)有效的利用了電機(jī)的空間和體積，提高了電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度；電機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，方便制造，降低了制造成本；軸向長(zhǎng)度較短，能夠應(yīng)用于對(duì)軸向長(zhǎng)度有要求的場(chǎng)合。

以上所述實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。