本發(fā)明涉及永磁游標(biāo)電機(jī)的，尤其涉及一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、永磁游標(biāo)電機(jī)利用磁場(chǎng)調(diào)制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)自增速，能夠在低速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，展現(xiàn)出高轉(zhuǎn)矩密度的特性，因此特別適合用于低速直驅(qū)場(chǎng)景。目前對(duì)于永磁游標(biāo)電機(jī)的研究的重點(diǎn)之一在于如何進(jìn)一步提升永磁游標(biāo)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。然而，永磁游標(biāo)電機(jī)普遍面臨一個(gè)挑戰(zhàn)：高轉(zhuǎn)矩密度的電機(jī)往往功率因數(shù)較低，僅在0.6左右；而功率因數(shù)較高的電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩密度則相對(duì)較低，通常不足20?knm/m3。

2、相關(guān)研究指出，永磁游標(biāo)電機(jī)功率因數(shù)偏低的主要原因是永磁體產(chǎn)生的氣隙磁通密度不足。這意味著，通過(guò)采用不同的永磁拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)整永磁體的位置及用量，能夠改善電機(jī)的功率因數(shù)。專利cn116054449a介紹了一種輪輻式永磁游標(biāo)電機(jī)，該結(jié)構(gòu)有效提升了氣隙磁通密度，從而增強(qiáng)了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。雖然其采用的分布式繞組能提高轉(zhuǎn)矩，但存在繞組端部過(guò)長(zhǎng)、銅耗較大的問(wèn)題，且其永磁體錯(cuò)位放置使得轉(zhuǎn)子加工復(fù)雜。另一專利cn101741200a則提出了一種傳統(tǒng)永磁同步爪極電機(jī)，該電機(jī)結(jié)合了輪輻式永磁與直流線圈共同勵(lì)磁，進(jìn)一步提升了氣隙磁通密度。雖通過(guò)混合勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)了調(diào)磁功能，但直流線圈的勵(lì)磁電流增加了電機(jī)的銅耗，并且直流線圈位于轉(zhuǎn)子上，需增設(shè)電刷等元件，加大了維護(hù)難度。為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種高效、可靠且性能優(yōu)異的電機(jī)解決方案，故提供一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，通過(guò)采用中間磁環(huán)和爪極極間輪輻式永磁并聯(lián)勵(lì)磁的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不僅提高了電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，還改善了永磁游標(biāo)電機(jī)功率因數(shù)，從而滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電機(jī)性能的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，包括左轉(zhuǎn)子爪極、輪輻式永磁體、定子、定子繞組、中間磁環(huán)及右轉(zhuǎn)子爪極；

3、由左至右依次裝配左轉(zhuǎn)子爪極、中間磁環(huán)、右轉(zhuǎn)子爪極組成轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與定子裝配；所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極裝配在一起，并在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的兩個(gè)爪極盤之間形成放置中間磁環(huán)的腔體；

4、所述輪輻式永磁體由若干永磁體沿圓周陣列式分布所組成，單個(gè)所述永磁體被銜在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極之間；

5、所述輪輻式永磁體采用切向勵(lì)磁，所述中間磁環(huán)采用軸向勵(lì)磁的方式；所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極盤分別被所述中間磁環(huán)磁化為n極和s極，形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；所述輪輻式永磁體的磁通路徑和中間磁環(huán)的磁通路徑以相互獨(dú)立的并聯(lián)方式存在。

6、在一較佳實(shí)施例中，在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的所有爪極之間均設(shè)置有所述永磁體；相鄰的兩塊永磁體的勵(lì)磁方向相反。

7、在一較佳實(shí)施例中，若干所述永磁體以間隔放置的方式被銜在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極之間，該間隔設(shè)置為一個(gè)爪極之間的間隔；所有的永磁體的勵(lì)磁方向相同。

8、在一較佳實(shí)施例中，所述中間磁環(huán)的磁通路徑為磁通從所述中間磁環(huán)的一側(cè)起始，穿越所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極其中一個(gè)爪極進(jìn)入氣隙空間，隨后穿過(guò)氣隙進(jìn)入所述定子，并環(huán)繞所述定子的齒槽后再次進(jìn)入氣隙，最終穿過(guò)所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極其中另一爪極并回歸至中間磁環(huán)的另一側(cè)，由此構(gòu)成一個(gè)完整的閉合回路。

9、在一較佳實(shí)施例中，所述輪輻式永磁體的磁通路徑為磁通從一塊所述永磁體開(kāi)始，先通過(guò)與所述永磁體相鄰的爪極進(jìn)入轉(zhuǎn)子軛部，然后經(jīng)由與所述永磁體同側(cè)的爪極盤上相鄰的另一爪極進(jìn)入氣隙空間；接著，該磁通進(jìn)入定子并環(huán)繞定子齒槽，之后再次穿越氣隙，進(jìn)入到與所述永磁體異側(cè)的爪極盤的一個(gè)爪極中，并最終回到起始永磁體的另一側(cè)，從而形成閉合回路。

10、在一較佳實(shí)施例中，所述定子的定子齒設(shè)置為分裂齒結(jié)構(gòu)。

11、在一較佳實(shí)施例中，所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極與所述定子齒均設(shè)置為波形齒或鋸形齒，且所述波形齒或鋸形齒采用單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置。

12、在一較佳實(shí)施例中，所述定子繞組設(shè)置為雙層集中繞組。

13、在一較佳實(shí)施例中，所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極均設(shè)置為軸向v型極爪，且所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極相互適配對(duì)插。

14、在一較佳實(shí)施例中，該永磁游標(biāo)電機(jī)為雙定子爪極永磁游標(biāo)電機(jī)的結(jié)構(gòu)；該電機(jī)包括均內(nèi)外環(huán)設(shè)的兩組左轉(zhuǎn)子爪極、兩組輪輻式永磁體、兩組定子、兩組定子繞組、兩組右轉(zhuǎn)子爪極及單個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)中間磁環(huán)；

15、所述中間磁環(huán)與內(nèi)外環(huán)設(shè)的兩組輪輻式永磁體以并聯(lián)方式勵(lì)磁。

16、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：

17、1.提供一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，旨在解決現(xiàn)有永磁游標(biāo)電機(jī)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)矩密度難以兼顧的難題，同時(shí)進(jìn)一步提高永磁游標(biāo)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)性能的綜合提升，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高效、可靠、高性能電機(jī)的要求。

18、2.通過(guò)采用中間磁環(huán)與爪極極間輪輻式永磁并聯(lián)勵(lì)磁的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了主磁路的磁通量，進(jìn)而有效提升了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。此外，這種并聯(lián)勵(lì)磁的方式還增大了電機(jī)的氣隙磁通密度，從而優(yōu)化了電機(jī)的功率因數(shù)以及轉(zhuǎn)矩密度，使得電機(jī)在滿載運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)可達(dá)0.88，同時(shí)，轉(zhuǎn)矩密度可以達(dá)到38.35knm/m3。

19、3.該電機(jī)采用中間磁環(huán)和爪極極間陣列永磁并聯(lián)勵(lì)磁的方式，有效提高了電機(jī)的空載反電動(dòng)勢(shì)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)在爪極極間設(shè)置陣列永磁體，并與中間磁環(huán)并聯(lián)勵(lì)磁，中間磁環(huán)與輪輻式永磁陣列所產(chǎn)生的磁鏈能夠進(jìn)行疊加，增強(qiáng)了電機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而讓電機(jī)產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，并聯(lián)勵(lì)磁的方式能增大電機(jī)的氣隙磁密，進(jìn)而改善永磁游標(biāo)電機(jī)的功率因數(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：包括左轉(zhuǎn)子爪極、輪輻式永磁體、定子、定子繞組、中間磁環(huán)及右轉(zhuǎn)子爪極；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的所有爪極之間均設(shè)置有所述永磁體；相鄰的兩塊永磁體的勵(lì)磁方向相反。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：若干所述永磁體以間隔放置的方式被銜在所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極之間，該間隔設(shè)置為一個(gè)爪極之間的間隔；所有的永磁體的勵(lì)磁方向相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述中間磁環(huán)的磁通路徑為磁通從所述中間磁環(huán)的一側(cè)起始，穿越所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極其中一個(gè)爪極進(jìn)入氣隙空間，隨后穿過(guò)氣隙進(jìn)入所述定子，并環(huán)繞所述定子的齒槽后再次進(jìn)入氣隙，最終穿過(guò)所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極其中另一爪極并回歸至中間磁環(huán)的另一側(cè)，由此構(gòu)成一個(gè)完整的閉合回路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述輪輻式永磁體的磁通路徑為磁通從一塊所述永磁體開(kāi)始，先通過(guò)與所述永磁體相鄰的爪極進(jìn)入轉(zhuǎn)子軛部，然后經(jīng)由與所述永磁體同側(cè)的爪極盤上相鄰的另一爪極進(jìn)入氣隙空間；接著，該磁通進(jìn)入定子并環(huán)繞定子齒槽，之后再次穿越氣隙，進(jìn)入到與所述永磁體異側(cè)的爪極盤的一個(gè)爪極中，并最終回到起始永磁體的另一側(cè)，從而形成閉合回路。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述定子的定子齒設(shè)置為分裂齒結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述左轉(zhuǎn)子爪極、右轉(zhuǎn)子爪極與所述定子齒均設(shè)置為波形齒或鋸形齒，且所述波形齒或鋸形齒采用單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述定子繞組設(shè)置為雙層集中繞組。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極均設(shè)置為軸向v型極爪，且所述左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極相互適配對(duì)插。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，其特征在于：該永磁游標(biāo)電機(jī)為雙定子爪極永磁游標(biāo)電機(jī)的結(jié)構(gòu)；該電機(jī)包括均內(nèi)外環(huán)設(shè)的兩組左轉(zhuǎn)子爪極、兩組輪輻式永磁體、兩組定子、兩組定子繞組、兩組右轉(zhuǎn)子爪極及單個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)中間磁環(huán)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及永磁游標(biāo)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種并聯(lián)磁路永磁游標(biāo)電機(jī)，包括左轉(zhuǎn)子爪極、輪輻式永磁體、定子、定子繞組、中間磁環(huán)及右轉(zhuǎn)子爪極；由左至右依次裝配左轉(zhuǎn)子爪極、中間磁環(huán)、右轉(zhuǎn)子爪極組成轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與定子裝配；左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極裝配在一起，并在左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的兩個(gè)爪極盤之間形成放置中間磁環(huán)的腔體；輪輻式永磁體由若干永磁體沿圓周陣列式分布所組成，單個(gè)永磁體被銜在左轉(zhuǎn)子爪極與右轉(zhuǎn)子爪極的爪極之間；輪輻式永磁體采用切向勵(lì)磁，中間磁環(huán)采用軸向勵(lì)磁的方式；輪輻式永磁體的磁通路徑和中間磁環(huán)的磁通路徑以相互獨(dú)立的并聯(lián)方式存在；通過(guò)并聯(lián)勵(lì)磁的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)主磁路的磁通量，提升電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率因素。

技術(shù)研發(fā)人員：林啟芳,盧聰啟,龐佳鵬,黃政邦,郭新華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華僑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19