阅读说明：本技术 一种外转子双凸极永磁电机 (Outer rotor doubly salient permanent magnet motor ) 是由 陶学恒 史立伟 丁富康 吕炳昌 卞玉康 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种外转子双凸极永磁电机,由定子铁心、电枢绕组、转子铁心、永磁体、定子固定架、电机轴和机壳组成,所述一种外转子双凸极永磁电机的定转子铁心均为模块化结构,转子铁心分为4个扇形转子模块,每个转子模块上包括2个转子极,定子铁心分为3个扇形定子模块,每个定子铁心上分布着2个定子极；每个定子铁心上均布置一个切向充磁的矩形永磁体。本发明设计的电机结构,定子和转子均模块化使得定转子的某一极发生故障时,电机其他模块还可以正常运行；定子铁心和转子铁心冲压时,转子铁心上的两个转子极同时分别伸入到定子铁心的U型凹槽内,很好地避免了冲压时定子模块的凹槽部位硅钢板材料的浪费,定转子模块化结构也提高了电机工作的可靠性。(The invention discloses an outer rotor doubly salient permanent magnet motor, which consists of a stator core, an armature winding, a rotor core, a permanent magnet, a stator fixing frame, a motor shaft and a casing, wherein the stator core and the rotor core of the outer rotor doubly salient permanent magnet motor are of a modular structure, the rotor core is divided into 4 fan-shaped rotor modules, each rotor module comprises 2 rotor poles, the stator core is divided into 3 fan-shaped stator modules, and 2 stator poles are distributed on each stator core; each stator core is provided with a rectangular permanent magnet which is magnetized tangentially. According to the motor structure designed by the invention, the stator and the rotor are modularized, so that when a certain pole of the stator and the rotor breaks down, other modules of the motor can also normally operate; when the stator core and the rotor core are stamped, two rotor poles on the rotor core simultaneously and respectively extend into the U-shaped grooves of the stator core, waste of silicon steel plate materials at groove positions of the stator module during stamping is well avoided, and the working reliability of the motor is improved due to the modular structure of the stator and the rotor.)

一种外转子双凸极永磁电机

技术领域

本发明涉及一种外转子双凸极永磁电机，属于特种电机技术领域。

背景技术

近年来，电动车作为一种清洁无污染的交通工具正在兴起。电动车驱动系统是决定其运行性能和经济性的关键所在。目前电动所使用的驱动电机主要有直流电动机、感应电动机、无刷直流电动机和双凸极永磁电机。双凸极永磁电机具有控制灵活、结构简单、可靠性高、电气性能优良等优势，已成为电动车辆较好的驱动系统之一。

双凸极永磁电机的构思直接来自于开关磁阻电机，双凸极永磁电机虽然只是在定子扼部增加了永磁体，然而引起了根本的的变化。双凸极永磁电机主要继承了开关磁阻电机在结构上的简单性，包括双凸极结构和集中绕组形式。双凸极结构的另一个优点是容易实现低速。

双凸极永磁电机由永久磁钢与励磁绕组互相作用下产生的电磁转矩有以下的优点：永 磁体的存在大大减少了绕组电感及电感的变化率，降低了磁阻转矩。在一个绕组通电周期内，磁阻转矩与电流方向无关，电感上升区和电感下降区的转矩互相抵消，合成转矩很小。若通以恒定的电流值，合成转矩为零，故在双凸极永磁电机中，磁阻转矩很小。磁场反应转矩是主要的电磁转矩，与电流方向有关。从以上可以看到，双凸极永磁电机实现了在一个开关周期都能通电的目的，从原理上克服了材料利用率低的缺点，由于不对齐位置绕组电感很小，又解决了电流换向的问题。并且双凸极永磁电机比其他电机具有更高的效率，而且这种高效率体现在宽广的调速范围内，因此双凸极永磁电机必然会成为电动车驱动的主流。

外转子双凸极永磁电机就是基于双凸极永磁电机进行的结构创新。本发明的外转子双凸极永磁电机的基本结构与现存的双凸极永磁电机结构类似，其定、转子均为凸极齿槽结构，定子和转子铁芯由硅钢片叠压而成，定子上装有集中绕组和永磁体，转子无绕组。但它的定子和转子不再是整体结构，而是分块结构，定子和转子均模块化。此种改进可以使得某一极发生故障时，电机还可以正常运行，提高了电机的可靠性；同时，在生产时可以通过定转子模块互相嵌套的形式，节约硅钢板材料，达到节省成本、减轻电机重量、提高生产效率的效果。

发明内容

本发明的目的是提出一种外转子双凸极永磁电机，在保证电机功能的同时，改进了电机的定转子结构，节约硅钢板的使用量。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种外转子双凸极永磁电机，包括定子铁心、电枢绕组、转子铁心、永磁体、定子固定架、电机轴和机壳，其特征在于：所述一种外转子双凸极永磁电机的转子铁心分为4个转子模块，每个转子模块上包括2个转子极，两个转子极在转子铁心模块上对称分布，4个转子铁心沿周向均布在机壳内部；定子铁心分为3个扇形定子模块，每个定子铁心上分布着2个定子极，3个定子铁心周向均布在定子铁心固定架上；定子铁心和转子铁心安装后，组成圆盘形定转子结构。

每一个扇形定子铁心外径上设有两个矩形凹槽，凹槽在定子铁心上对称分布，矩形凹槽的深度等于一个转子极的径向长度，凹槽的宽度等于一个转子极的宽度。

定子铁心凹槽底部为圆弧状，转子极顶部同样是圆弧状，其圆弧的半径不小于凹槽底部圆弧的半径，圆弧弧长不超过凹槽底部圆弧的弧长。

永磁体槽设置在一个定子铁心模块的中心线处，矩形永磁体径向放置在定子铁心的永磁体槽内，切向充磁。

所述的一种外转子双凸极永磁电机，其特征在于：定子铁心和转子铁心冲压时，转子铁心上的两个转子极同时分别伸入到定子铁心的矩形凹槽内，冲压后得到转子铁心冲片和定子铁心冲片。

所述的一种外转子双凸极永磁电机，其特征在于：定子和转子均模块化使得定转子的某一极发生故障时，电机其他模块还可以正常运行。

所述的一种外转子双凸极永磁电机，其特征在于：扇形定子铁心模块的外径为圆弧状，圆弧的圆心要根据安装时的位置确定，冲压时，其圆心位置与定子铁心的圆心位置不同。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明模块化的电机定子和转子，每个模块均单独工作，使电机的隔离性能好，在某个模块出现故障后电机还可以依靠其他模块进行工作；

（2）本发明采用冲压时定转子互相嵌套结构的思想，减少了冲压时定子铁心凹槽部位的板材浪费，最大限度地节省了冲片材料，降低了生产成本；

（3）定转子模块化使定转子的放置位置灵活，定子上的电枢绕组的接线方式灵活；

（4）在保证电机性能的基础上，此结构极大地减轻了电机的质量。

附图说明

图1是本发明一种外转子双凸极永磁电机定转子冲压时的结构图；

图2是本发明一种外转子双凸极永磁电机定转子装入电机的结构图；

图3是本发明一种外转子双凸极永磁电机的单个转子铁心模块结构图；

图4是本发明一种外转子双凸极永磁电机的单个定子铁心模块结构图。

以上图中，1、定子铁心，2、转子铁心，3、永磁体槽；4、转子铁心，5、定子铁心，6、电枢绕组，7、电机轴，8、定子固定架，9、机壳，10、永磁体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

图1所示本发明一种外转子双凸极永磁电机定转子冲压时的结构图。

本实施方式是通过定转子铁心模块化来实现定转子铁心互相嵌套的效果，避免定子子极之间的材料的浪费，减轻电机的成本和质量。具体地，所述一种外转子双凸极永磁电机的转子铁心分为4个扇形转子模块（1），每个转子铁心模块上有2个转子极，定子铁心分为3个扇形定子模块（2），每个定子铁心上分布着2个定子极，永磁体槽（3）设置在一个定子铁心模块的中心线处；

每一个扇形定子铁心外径上设有两个矩形凹槽，凹槽在定子铁心上对称分布，矩形凹槽的深度等于一个转子极的径向长度，凹槽的宽度等于一个转子极的宽度；

定子铁心凹槽底部为圆弧状，转子极顶部同样是圆弧状，其圆弧的半径不小于凹槽底部圆弧的半径，圆弧弧长不超过凹槽底部圆弧的弧长；

定子铁心和转子铁心冲压时，转子铁心上的两个转子极同时分别伸入到定子铁心的矩形凹槽内，冲压后得到转子铁心冲片和定子铁心冲片；

扇形定子铁心模块的外径为圆弧状，圆弧的圆心要根据安装时的位置确定，冲压时，其圆心位置与定子铁心的圆心位置不同。

图2是本发明一种外转子双凸极永磁电机定转子装入电机的结构图。

所述一种外转子双凸极永磁电机，包括转子铁心（4）、定子铁心（5）、电枢绕组（6）、电机轴（7）、定子固定架（8）、机壳（9）和永磁体（10）。

呈模块化的转子铁心（4）共有4个，4个转子铁心沿壳体内壁周向均匀排布，每个转子铁心（4）有两个向内凸出的转子极，两个转子极之间由转子轭部连接，各个转子铁心（4）之间直接接触，组成了整个转子铁心；呈模块化的定子铁心（5）共有3个，3个定子铁心在定子固定架（8）上沿圆周均布，所述定子铁心（5）均布有2个定子极，两个定子极之间由定子轭部连接，各个定子铁心之间不直接接触，留有间距；定子铁心和转子铁心安装后，组成圆盘形定转子结构；

矩形永磁体（10）固定在定子铁心中央的永磁体槽内，与导磁的定子铁心轭部接触；定子极上有电枢绕组，永磁体提供励磁磁场。

本例的一种外转子双凸极永磁电机采用的是外转子内定子结构，内定子固定在固定架上不动，转子在定子外部作圆周运动，不断产生磁通路，产生同向电磁转矩；定子和转子均模块化能够使得定转子的某一极发生故障时，电机其他模块还可以正常运行。

图3是本发明一种外转子双凸极永磁电机的单个转子铁心模块结构图。

每一个转子铁心单独为一个模块，其上分布两个转子极，每个转子极顶部同样是圆弧状，其圆弧的半径不小于定子铁心的矩形凹槽底部圆弧的半径；转子铁心模块的外径不超过机壳的内径。

图4是本发明一种外转子双凸极永磁电机的单个定子铁心模块结构图。

每一个定子铁心单独为一个模块，其上分布两个定子极，永磁体槽设置在一个定子铁心模块的中心线处，每个定子铁心模块沿周向均布在定子固定架上。

扇形定子铁心模块的外径为圆弧状，圆弧的圆心要根据安装时的位置确定，冲压时，其圆心位置与定子铁心的圆心位置不同。