2.1.3 单定子双转子AFPM电机的磁路

在单定子双转子AFPM电机中，中间为定子（电枢），两边为转子，永磁体固定在外侧的两个转子盘上。永磁体在转子盘上的安装方法有三种，第一种方法是采用Halbach阵列排列的转子磁路结构，如图2.3所示，该结构的AFPM电机不需要磁性材料制成转子铁心；第二种方法是永磁体埋在磁性材料制成的转子盘上，如图2.4所示，埋入式结构的永磁体沿切向充磁；第三种方法如图2.5所示，永磁体粘贴在转子盘上，永磁体均沿轴向充磁，其主磁通轴向通过气隙到达中间定子。单定子双转子AFPM电机的中间定子可以采用有铁心结构，也可以采用无铁心结构。根据电机的磁路结构，有定子铁心电机可以分为有定子轭和无定子轭两种。绕组可以是分布式绕组、无铁心绕组、环形绕组和扇形绕组。

对于单定子双转子AFPM电机，可以形成两种不同的磁路结构，即NN磁路结构和NS磁路结构。NS磁路结构中间定子两边的正对面一个为N极，另一个为S极。电机的主磁通从第一个转子盘上的永磁体N极出发，轴向通过第一个气隙和位于中间的定子铁心，再通过第二个气隙到达对面第二个转子盘的S极，经过第二个转子盘的轭部到达相邻的N极后，再反向通过第二个气隙、中间定子铁心和第一个气隙，回到和第一个转子N极相邻的S极上，再沿转子轭部返回到出发的N极，形成闭合回路，如图2.5（a）所示。因此，采用NS磁路结构，磁力线不需要在中间定子铁心轭部周向流通，可以取消定子轭部，这样就降低了磁性材料的用量和铁耗，提高了电机的功率密度和效率。定子开槽可以减小电机的有效气隙，减少永磁体用量，该结构简称为NS Torus-S（开槽）型方案，典型的结构有YASA结构。

NN磁路结构如图2.5（b）所示，正对着定子两边的两个磁极同是N极或S极。电机的主磁通首先从第一个转子盘的永磁体N极出发，轴向通过第一个气隙，到达中间定子的齿部，再周向经过中间定子轭部一个极距后，沿相反方向进入第一个气隙，然后到达与出发N极相邻的S极，最后通过第一个转子的轭部返回到原来出发的N极，构成闭合回路。因此，在NN磁路结构中，磁力线必须沿着中间定子轭部周向流通，这种结构简称为NN Torus-S型方案。为了不使定子轭部的磁路饱和，NN磁路电机的定子轭部要厚一些。

图2.4和图2.5均表示有定子铁心且开槽的结构，开槽可以减少电机的气隙，节省永磁体的用量，但由于轴向磁场电机开槽工艺比较复杂，增加了电机的制造难度和电机的成本，因此可以采用钢片沿周向绕制或用粉末烧结而成的无定子槽的环形定子铁心结构，但电机总的有效气隙增加了，电机有效气隙等于实际气隙加上定子绕组和绝缘的厚度，再加上永磁体轴向厚度。

对于NN磁路结构，定子绕组可以采用结构简单的环形绕组，如图1.20所示，对于NS磁路结构，定子绕组只能采用图1.21中的扇形绕组。当采用无定子轭部结构时，定子绕组可以制成集中绕组。 P/FyLkP0XEf8YFbBWGD0C3lsbd7BIxOfd6CQCrrO6084Q01VSs7eeSS4ZAd709Nx