一种磁通切换型轴向磁场永磁电机

技术领域

本发明涉及轴向磁场永磁电机领域，具体涉及一种磁通切换型轴向磁场永磁电机。

背景技术

美国驱动组织发布的《2025电动汽车驱动电机发展线路图》对电动汽车驱动电机提出了更高的性能指标要求，到2025年电动汽车驱动电机功率密度不低于5.7 kW/kg，效率不低于97%，远远高于2020年电动汽车驱动电机功率密度1.6 kW/kg和效率95%的指标要求。现有电动汽车驱动用感应电机、径向永磁同步电机的功率密度已近乎达到极限，几无提升空间，与新一代电动汽车驱动电机性能指标要求相差甚远。而轴向磁场永磁同步电机，由于其体积小、重量轻、功率大、效率高等优点，能使电动汽车装载更多电池提升续航里程或节约舱空间以增加有效载荷比，已成为最具竞争力的新一代电动汽车驱动电机。但该类轴向磁场永磁电机大部分采用转子永磁结构，存在如下主要问题：1）永磁体放置在不易散热的转子上，较高的温度可导致永磁体发生不可逆退磁，严重影响电机性能；2）为克服高速运行时的离心力，在转子上需安装固定装置。

为克服转子永磁型轴向磁场永磁电机的不足之处，现有技术提出了磁通切换型轴向磁场永磁电机方案。与转子永磁型轴向磁场永磁电机相比，磁通切换型轴向磁场永磁电机在散热和高速化方面具有无可比拟的优势。然而，现有的磁通切换型轴向磁场永磁电机的电磁负荷均位于定子，电磁负荷冲突严重，制约电机转矩密度进一步提升。因此，为克服现有磁通切换型轴向磁场永磁电机不足，研发一种新型磁通切换型轴向磁场永磁电机，对于进一步提升电机转矩密度具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁通切换型轴向磁场永磁电机，该磁通切换型轴向磁场永磁电机永磁体和电枢绕组位于不同的定子上，增加了电磁负荷设计自由度，进一步提升了电机转矩密度。

本发明的技术方案在于：一种磁通切换型轴向磁场永磁电机，包括沿轴向同轴依次设置的永磁定子A、转子A、电枢定子、转子B、永磁定子B；所述永磁定子A和永磁定子B包括永磁定子铁心、高矫顽力永磁体和由非导磁材料制成的永磁定子支架；所述转子A和转子B包括转子铁心和由非导磁材料制成的转子支架；所述电枢定子包括电枢定子铁心、电枢绕组和由非导磁材料制成的两个电枢定子支架。

进一步地，所述永磁定子支架为圆环盘状结构，永磁定子支架上均匀开设有多个永磁定子槽，所述永磁定子铁心沿圆周方向均匀布设于永磁定子槽内，所述高矫顽力永磁体嵌于相邻两永磁定子铁心之间。

进一步地，所述永磁定子铁心的径向截面为扇形且轴向截面为“H”形。

进一步地，所述永磁定子A和永磁定子B完全相同，且对称设置。

进一步地，所述高矫顽力永磁体采用NdFeB材料制成。

进一步地，所述转子支架为圆环盘状结构，转子支架上沿圆周方向均匀开设有多个转子铁心槽，所述转子铁心设置于转子铁心槽内。

进一步地，所述转子A和转子B完全相同，且对称设置。

进一步地，所述电枢定子支架均为圆环盘状结构，两电枢定子支架上均匀开设有多个电枢定子槽，所述电枢定子铁心的两侧面对应嵌入到两个电枢定子支架的电枢定子槽内。

进一步地，所述电枢定子铁心包括定子轭和定子齿，所述定子齿朝向两侧的转子并对应嵌入到两个电枢定子支架的电枢定子槽内，所述电枢绕组采用集中绕组，并分别匝绕于电枢定子的定子轭上。

进一步地，所述电枢定子铁心的径向截面为扇形且轴向截面为“H”形。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该磁通切换型轴向磁场永磁电机的永磁体和电枢绕组位于不同的定子上，解决了现有磁通切换型轴向磁场永磁电机电磁负荷间的空间冲突，提升了电机的转矩密度，而且该电机的电枢定子、永磁定子和转子可模块化加工，降低了生产加工工艺难度和成本。

附图说明

图1为本发明的爆炸视图；

图2为本发明的永磁定子A和永磁定子B的定子铁心结构图；

图3为本发明的电枢定子铁心结构图；

图4为本发明的嵌绕电枢绕组的电枢定子铁心结构图；

图中：1-永磁定子A 2-转子A 3-电枢定子 4-转子B 5-永磁定子B 11-永磁定子铁心 111-定子轭 112-定子齿 113-定子齿 114-定子齿 115-定子齿 12-高矫顽力永磁体 13-永磁定子支架 21-转子铁心 22-转子支架 31-电枢定子铁心 311-定子轭 312-定子齿 32-电枢绕组 33-电枢定子支架。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图4

一种磁通切换型轴向磁场永磁电机，包括沿轴向同轴依次设置的永磁定子A 1、转子A 2、电枢定子3、转子B 4、永磁定子B 5，所述永磁定子A和永磁定子B包括永磁定子铁心11、高矫顽力永磁体12和由非导磁材料制成的永磁定子支架13；所述转子A和转子B包括转子铁心21和由非导磁材料制成的转子支架22；所述电枢定子包括电枢定子铁心31、电枢绕组32和由非导磁材料制成的两个电枢定子支架33。

本实施例中，所述永磁定子铁心的径向截面为扇形且轴向截面为“H”形，永磁定子铁心包括定子轭111、定子齿112、定子齿113、定子齿114和定子齿115。位于一侧的永磁定子A的定子齿112、定子齿113朝向转子A；位于另一侧的永磁定子B的定子齿112、定子齿113朝向转子B。

本实施例中，所述永磁定子支架为圆环盘状结构，永磁定子支架上均匀开设有24个永磁定子槽，所述永磁定子铁心沿圆周方向均匀布设于各永磁定子槽内，所述高矫顽力永磁体嵌于相邻两永磁定子铁心之间。

本实施例中，所述永磁定子A和永磁定子B完全相同，且对称设置。

本实施例中，所述高矫顽力永磁体采用NdFeB材料制成。

本实施例中，所述永磁定子A和永磁定子B的高矫顽力永磁体的数量分别为12个。

本实施例中，所述转子支架为圆环盘状结构，转子支架上沿圆周方向均匀开设有多个转子铁心槽，所述转子铁心设置于转子铁心槽内。

本实施例中，所述转子A和转子B完全相同，且对称设置。

本实施例中，所述电枢定子支架均为圆环盘状结构，两电枢定子支架上均匀开设有多个电枢定子槽。所述电枢定子铁心的径向截面为扇形且轴向截面为“H”形，所述电枢定子铁心包括定子轭311和定子齿312，所述定子齿朝向两侧的转子，所述电枢定子铁心两侧的定子齿对应嵌入到两个电枢定子支架的电枢定子槽内。

本实施例中，所述电枢绕组采用集中绕组，并分别匝绕于电枢定子的定子轭上。

本实施例中，所述电枢定子的电枢定子铁心数为12个，即电枢定子两侧的定子齿均为24个，所述电枢绕组数为12个。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的磁通切换型轴向磁场永磁电机并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。