專利名稱：?jiǎn)瓮箻O永磁電機(jī)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明厲于機(jī)電領(lǐng)域，特別涉及一種偏磁式磁阻電機(jī)的改進(jìn)， 尤其是一種單凸極永磁電機(jī)方案。
背景技術(shù)：
磁阻電機(jī)與普通電機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，也包括有定子、轉(zhuǎn)子和支承 殼體，而區(qū)別在于傳統(tǒng)磁阻電機(jī)通常是沒有永磁體的，利用安裝在定 子凸極上的激勵(lì)繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)凸極轉(zhuǎn)子產(chǎn)生吸力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 這種電機(jī)又稱為雙凸極電機(jī)。偏磁式磁阻電機(jī)在激勵(lì)磁場(chǎng)成份上下功夫，把產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)的驅(qū) 動(dòng)電流直流成份從中剝離，單獨(dú)釆用永磁或勵(lì)磁方法替代，稱作橫向 偏磁，有效地降低了視在驅(qū)動(dòng)功率，降低了驅(qū)動(dòng)電路成本并使之與其 它電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相兼容，給磁阻電機(jī)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了 一個(gè)有利條 件。偏磁電機(jī)原理的更大貢獻(xiàn)，在于證明了在常規(guī)反應(yīng)式磁阻電機(jī)基 礎(chǔ)上，使用永磁勵(lì)磁的可能性。齒槽偏磁式磁阻電機(jī)，在磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子或定子齒槽中嵌入反向偏 磁永磁體，稱作縱向偏磁，能達(dá)到減輕或消除磁阻電機(jī)漏磁的目的， 大大提高磁阻電機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)及單位體積力矩。該種電機(jī)在比功 率、比力矩方面與常規(guī)永磁電機(jī)相比已毫不遜色，但工藝性還是不夠 滿意。近幾年獲得大批應(yīng)用的普通永磁電機(jī)，其永磁體的表面粘貼、 鑲嵌技術(shù)已相當(dāng)成熟，其永磁材料的價(jià)格不斷下降，性能大幅提高， 永磁體既可粘在轉(zhuǎn)子表面，也可以鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是結(jié)合偏磁電機(jī)、齒槽偏磁電機(jī)磁路設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合永 磁電機(jī)較成熟的永磁體粘貼、鎮(zhèn)嵌工藝技術(shù)，目的是發(fā)明一種單凸極永磁電機(jī)方案。該發(fā)明由于磁鋼粘貼或镲嵌在轉(zhuǎn)子上，工藝與普通永磁電機(jī)相 似；定子保留磁阻電機(jī)凸極結(jié)構(gòu)，反電勢(shì)比磁鋼粘貼或鑲嵌在定子 上的方案大一倍。本發(fā)明方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種單凸極永磁電機(jī)方案，由定子、轉(zhuǎn)子、磁鋼、軸、軸承、支 承殼體構(gòu)成，其特征是定子保留普通磁阻電機(jī)常用的凸極結(jié)構(gòu)，采 用偏磁電機(jī)的繞組型式；轉(zhuǎn)子鐵芯沿氣隙圓周方向依次布滿永磁體， 永磁體充磁極性方向垂直于氣隙表面，相鄰永磁體充磁極性相反。一般磁阻電機(jī)定子齒槽寬度高達(dá)齒距的50%以上，稱為凸極結(jié)構(gòu)， 其轉(zhuǎn)子通常也采用凸極，合起來(lái)叫雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明用永磁體 作為轉(zhuǎn)子極齒，相當(dāng)于在原來(lái)每個(gè)齒槽的位置上都加了一新齒，形成隱極轉(zhuǎn)子；只有定子還保留凸極，電機(jī)因此稱為單凸極結(jié)構(gòu)。采用單凸極結(jié)構(gòu)比通常的雙凸極結(jié)構(gòu)，能幾倍提高電機(jī)的力矩密度，幾倍降低力矩脈動(dòng)，但可能使漏磁也數(shù)倍増加；本發(fā)明的永磁體在轉(zhuǎn)子氣隙 面的這種布列方式，既能利用其正、反雙向磁動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生有源正、負(fù) 磁導(dǎo)變化，永磁體又幾乎不導(dǎo)磁的特性，消除了漏磁，使其力矩不會(huì) 被可能更大倍數(shù)增加的漏磁所削弱。所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是轉(zhuǎn)子鐵芯，不用整塊金 屬制作，釆用與電機(jī)定子相同的鐵芯材料、疊片工藝制作。所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是轉(zhuǎn)子鐵芯，不用整塊金 屬制作，釆用混合型鐵芯材料、成型工藝制作。定子凸極結(jié)構(gòu)使電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生磁阻拉力，也使永磁通產(chǎn)生較大 脈動(dòng)，轉(zhuǎn)子鐵芯用整塊鋼磁軛會(huì)引發(fā)較大渦流，帶來(lái)附加損耗。近年 來(lái)電機(jī)制造業(yè)發(fā)展很快，很多材料如非晶態(tài)合金等制作的鐵芯，以及 導(dǎo)磁粉末加塑、加膠、燒結(jié)等成型工藝的鐵芯制造工藝都被有應(yīng)用， 這些技術(shù)也都能為本發(fā)明所通用。所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其更進(jìn)一步的技術(shù)特征是轉(zhuǎn)子永 磁體用小塊磁鋼充磁后粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯氣隙表面。所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其更進(jìn)一步的技術(shù)特征是轉(zhuǎn)子永 磁體用小塊磁鋼充磁后鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)。永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的各種永磁體安裝方法都適用于本發(fā)明，就連異步 啟動(dòng)、同步運(yùn)行的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也能在此通用。從以上描述可以看出在定子齒數(shù)不變的條件下，本發(fā)明由于轉(zhuǎn) 子有效齒數(shù)的成倍増加，電機(jī)的低速力矩脈動(dòng)也大幅減小。本發(fā)明結(jié)構(gòu)獨(dú)特，設(shè)計(jì)的單凸極永磁電機(jī)方案設(shè)計(jì)合理，利用 了常規(guī)永磁電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子原理與制造技術(shù)，旣具有永磁偏磁電機(jī) 的效果，又相當(dāng)于部分齒槽中鑲嵌入永磁體，即齒槽偏磁的結(jié)構(gòu)， 達(dá)到消除磁阻電機(jī)漏磁的目的，還使偏磁電機(jī)制造的工藝更加完善。 照此原理再迸一步推導(dǎo)、發(fā)展下去，偏磁電機(jī)和永磁電機(jī)就合為一 體，不分彼此了。偏磁電機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁體粘貼、鎮(zhèn)嵌工藝比其他方案，能降低形 狀加工難度、尺寸精度、相互位置精度等相關(guān)技術(shù)要求，可以直接粘 貼、鑲嵌充磁后的永磁體，完全解決整體充磁的各種難題，這種結(jié)構(gòu) 還能增加反電動(dòng)勢(shì)、減小繞組電感，使之更有利于驅(qū)動(dòng)控制。與單凸極永磁貼片偏磁式磁阻電機(jī)相比，本發(fā)明只是把定、轉(zhuǎn)子 上的磁鋼、凸極的位置互換了，這樣掉換后，力矩密度提高了一倍， 但由于永磁體改到轉(zhuǎn)子上去了，其安全許可的最高轉(zhuǎn)速就要下降不 少。本發(fā)明與單凸極永磁貼片偏磁式磁阻電機(jī)分別適用于不同場(chǎng)合， 本發(fā)明更適合工作在中、低速，大力矩場(chǎng)合。與普通永磁電機(jī)相比，凸極結(jié)構(gòu)相當(dāng)于定子每相鄰磁極都被砍掉 一個(gè)，磁極數(shù)少了一倍，永磁轉(zhuǎn)矩下降了，但増加了磁阻轉(zhuǎn)矩，二者 相消后，在轉(zhuǎn)子體積不變的條件下轉(zhuǎn)矩密度略有下降；但在采用內(nèi)轉(zhuǎn) 子結(jié)構(gòu)，同樣電機(jī)外徑時(shí)，由于凸極形成的線槽大，定子的磁極可以 做得矮些，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子直徑可以做得更大，因此力矩密度并不會(huì)降 低。由于本發(fā)明能把定子線槽和槽口都做得很大， 一方面有利于采用繞線機(jī)繞線；另一方面，本發(fā)明可以采用偏磁電機(jī)的多跨距繞組，能成倍減少每槽匝數(shù)，銅線消耗璗下降。


下面結(jié)合具體圖例對(duì)本發(fā)明做逬一步說(shuō)明 圖1單凸極三相四極外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)示意圖 圖2單凸極三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)示意圖 其中1—外殼 2 —定子鐵芯 3 —永磁體4一轉(zhuǎn)子鐵芯 5 —軸 6 —定子支承
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)具體實(shí)例描述單凸極永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)方案。 實(shí)施例一單凸極三相四極外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)參照?qǐng)D1，圖中內(nèi)定子鐵芯(2)套在定子支承(6)上，定子支 承(6)中間有固定軸(5);轉(zhuǎn)子鐵芯(4)裝在可轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼(1) 上，鐵芯內(nèi)側(cè)粘貼有永磁體(3)。圖1電機(jī)定子有十二個(gè)磁極，分三 相，每相四個(gè)磁極；轉(zhuǎn)子二十片永磁體，每相鄰兩片永磁體極性相反 排列，充磁方向垂直于氣隙表面。所示電機(jī)與常規(guī)永磁電機(jī)相比，該電機(jī)僅是定子磁極少了一半， 如果按常規(guī)電機(jī)原理，該電機(jī)應(yīng)稱為二十極電機(jī)，但這是磁阻電機(jī)， 是三相四極電機(jī)。從磁阻電機(jī)的角度來(lái)分析永磁轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子永磁體的 充磁極性與定子磁極激磁方向相同的，其磁動(dòng)勢(shì)相加，等效于負(fù)磁阻， 這是雙凸極磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極做不到的；轉(zhuǎn)子永磁體的充磁極性與 定子磁極激磁方向相反的，其磁動(dòng)勢(shì)相減，如果永磁磁動(dòng)勢(shì)大于定子 激磁，不但沒有漏磁，還能產(chǎn)生反磁通流過(guò)定子，產(chǎn)生附加的永磁反 電勢(shì)，這也是雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子的凹槽做不到的效果。因此該電機(jī)的各 項(xiàng)性能指標(biāo)都相當(dāng)高。只要把轉(zhuǎn)子永磁極對(duì)數(shù)當(dāng)作雙凸極電機(jī)的凸極 數(shù)，用常規(guī)雙凸極電機(jī)定、轉(zhuǎn)子極數(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)則就能設(shè)計(jì)定、轉(zhuǎn)子的 磁極數(shù)。該例等效于定子三相，每相四極；轉(zhuǎn)子十凸極的雙凸機(jī)電機(jī) 分布。電機(jī)繞組也可按雙凸極偏磁式磁阻電機(jī)的規(guī)則設(shè)計(jì)，只是每槽 匝數(shù)比雙凸極電機(jī)可以少幾倍。為減小矩形永磁體的背磁隙和增加膠粘強(qiáng)度，該電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯還 幵了永磁體定位槽。鐵芯加工可采用傳統(tǒng)的沖片法，也可用更省材料 的巻繞法，還可用特種材料混合成型法。該電機(jī)釆用三跨距繞組取代 單跨集中式繞組吋，每槽匝數(shù)可降低到一半，很容易用繞線機(jī)自動(dòng)繞線，生產(chǎn)效率很高。實(shí)施例二單凸極三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)參照?qǐng)D2，圖示為單凸極三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的示意圖，圖 中引出標(biāo)記與實(shí)施例一相同。圖中外定子鐵芯(2)裝在外殼(1)內(nèi)， 轉(zhuǎn)子鐵芯(4)裝在轉(zhuǎn)軸(5)上，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)鑲嵌有永磁體(3)。圖 2電機(jī)定子有六個(gè)磁極，分三相，每相兩個(gè)磁極；轉(zhuǎn)子十片永磁體， 每相鄰兩片永磁體極性相反排列，充磁方向垂直于氣隙表面。該例與例一相比，僅是內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的區(qū)別和永磁體在鐵芯上的固 定方式不同。內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)速快，膠的粘接力就抵抗不了離心力，這 種鑲嵌結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)要好得多。該電機(jī)定子齒槽大，有足夠的容線空間，磁極高度可做得較矮， 釆用三跨距繞組吋，每槽匝數(shù)比同機(jī)座號(hào)的普通永磁電機(jī)少，轉(zhuǎn)子外 徑相對(duì)較大，雖然平均氣隙磁密較小，但功率密度毫不遜色。
權(quán)利要求
1. 一種單凸極永磁電機(jī)方案，由定子、轉(zhuǎn)子、磁鋼、軸、軸承、支承殼體構(gòu)成，其特征是定子保留普通磁阻電機(jī)常用的凸極結(jié)構(gòu)，采用偏磁電機(jī)的繞組型式；轉(zhuǎn)子鐵芯沿氣隙圓周方向依次布滿永磁體，永磁體充磁極性方向垂直于氣隙表面，相鄰永磁體充磁極性相反。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是定、 轉(zhuǎn)子鐵芯不用整塊金屬制作，采用常規(guī)鐵芯材料、疊片工藝 制作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是定、 轉(zhuǎn)子鐵芯，不用整塊金屬制作，采用混合型鐵芯材料、成型工藝制作。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是轉(zhuǎn) 子永磁體用小塊磁鋼充磁后粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯氣隙表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是轉(zhuǎn) 子永磁體用小塊磁鋼充磁后鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單凸極永磁電機(jī)方案，其特征是定子保留普通磁阻電機(jī)常用的凸極結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子鐵芯沿氣隙圓周方向依次鑲嵌滿永磁體。類似于把普通永磁電機(jī)的定子改成凸極式磁阻定子，構(gòu)成一種新型電機(jī)。本發(fā)明接合主回路與齒槽偏磁式磁阻電機(jī)的偏磁原理，參考了普通永磁電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，具有技術(shù)先進(jìn)與工藝性好的特點(diǎn)。由于本發(fā)明能把定子線槽和槽口都做得很大，一方面有利于采用繞線機(jī)繞線；另一方面，本發(fā)明可以采用偏磁電機(jī)的多跨距繞組，能成倍減少每槽匝數(shù)，銅線消耗量大幅下降。
文檔編號(hào)H02K1/27GK101237167SQ20071000644
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者朱正風(fēng) 申請(qǐng)人:蘇州揚(yáng)名機(jī)電有限公司;朱正風(fēng)