專利名稱：聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種永磁電機,特別是涉及一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電 機。
背景技術(shù)：
[0002]在傳統(tǒng)的徑向磁場電機中，磁力線所在平面均與電機運動方向在同一平面內(nèi)，通 過增加齒寬度或者增大槽面積的方式可提高轉(zhuǎn)矩密度。但由于電機中定子齒與槽處于同一 個剖面內(nèi)，當(dāng)定子外徑一定時，如果增大齒寬度，則槽面積減小，反之亦然。因此，不論改變 電機的齒寬度，還是改變電機的槽面積，轉(zhuǎn)矩密度都得不到有效提升。[0003]1986年,德國布倫瑞克理工大學(xué)的H. Weh.教授提出了橫向磁場永磁電機結(jié)構(gòu)思 想，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上使電機的電路和磁路不在同一平面，以此克服槽寬度和齒寬度間相互制 約的矛盾。橫向磁場永磁電機的主磁路和電機運動方向垂直,因此既不不存在導(dǎo)電和齒面 積間矛盾，也不存在導(dǎo)磁和槽面積間矛盾。因而，可通過調(diào)整軸向磁路長度和線圈窗口面 積，以改變氣隙磁通量和繞組磁勢的大小，從而實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩密度。[0004]橫向磁場永磁電機是一種新型電機結(jié)構(gòu)形式，電機轉(zhuǎn)矩得到了根本性的提高，具 有轉(zhuǎn)距大，輸出力密度大，電磁負荷解耦，設(shè)計靈活，控制簡單；轉(zhuǎn)速不高，取消齒輪傳動機 構(gòu)，提高了整個裝置的精度和可靠性。這些優(yōu)點使TFPM電機可以適合低速、大轉(zhuǎn)矩、直接驅(qū) 動等應(yīng)用場合，應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用，但是由于橫向磁場永磁電機結(jié)構(gòu)和其他因素的存在，使 得橫向磁場永磁電機的漏磁大、脈動轉(zhuǎn)矩大，生產(chǎn)復(fù)雜，這些缺點使其存在很大的局限性， 嚴(yán)重制約著橫向磁場電機的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。大量研究者通過理論和實驗論證了磁場漏磁 是橫向磁場永磁電機功率因數(shù)降低的主要原因，如上海大學(xué)江建中教授提出了屏蔽橫向磁 阻電機漏磁通的方法，該方法在一定程度上減少了漏磁，但還存在這很大的漏磁。氣隙中的 最大磁場強度為1. 13T。發(fā)明內(nèi)容[0005]為了克服現(xiàn)有橫向磁場永磁電機漏磁大的不足，本實用新型提供一種聚磁結(jié)構(gòu)四 相橫向磁場永磁電機。該聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機由四相構(gòu)成，每相包括轉(zhuǎn)子單兀 和定子單元，轉(zhuǎn)子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分，定子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)定子部分。四相結(jié)構(gòu) 的每一相結(jié)構(gòu)對應(yīng)部分是相同的，各轉(zhuǎn)子單元之間由絕緣環(huán)隔離。由于采用聚磁結(jié)構(gòu)將漏 磁通聚集在一起，通過定子齒表面、氣隙、轉(zhuǎn)子永磁體，轉(zhuǎn)化為有效氣隙磁通，可以增強氣隙 磁場強度。該結(jié)構(gòu)在不改變電機整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只需增加少量永磁體構(gòu)成聚磁結(jié)構(gòu)，就 可以減少漏磁，提高氣隙的磁場密度。[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永 磁電機，包括永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2、絕緣環(huán)3、定子齒4、繞組7和定子槽10，其特點是還包括轉(zhuǎn) 子永磁體8、定子永磁體9和絕緣板11 ;永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2和轉(zhuǎn)子永磁體8構(gòu)成電機的聚 磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，永磁體I固連在轉(zhuǎn)子環(huán)2的內(nèi)側(cè)壁，相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體8分別嵌放于永磁體I的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體I與轉(zhuǎn)子永磁體8 的端面平齊；兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承12與電機軸6相連接；定子齒4、定子永磁體9、定子槽 10和輔助鐵芯13構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；定子永磁體9放置于定子齒4端部四周， 定子永磁體9的充磁方向為徑向磁化，定子齒4端面與定子永磁體9的上端面平齊，繞組7 嵌放于定子槽10中；絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15 ;輔助孔14用于固定輔 助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)3，每相聚 磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板11 ;端蓋5將定子單元固定于電機軸6。[0007]所述定子槽10由十二個硅鋼片構(gòu)成。[0008]所述輔助鐵芯13由十二個硅鋼片構(gòu)成。[0009]所述輔助鐵芯13的硅鋼片是長方形。[0010]所述絕緣環(huán)3是尼龍材料制成。[0011]所述絕緣板11是尼龍材料制成。[0012]本實用新型的有益效果是由于采用聚磁結(jié)構(gòu)，永磁電機的最大氣隙磁場強度由 背景技術(shù)的1. 13T增加到2. 2584T，增加了 99. 9%，漏磁系數(shù)由1. 303降至1. 076，降低了 17.4%。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18%，而變化周期從單相時的180°縮 短至四相時的45°，在很大程度上減小了電機轉(zhuǎn)矩脈動，提高了電機性能。[0013]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。


[0014]圖1是本實用新型聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機的縱截面示意圖。[0015]圖2是圖1中聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元的局部放大圖。[0016]圖3是圖1中聚磁結(jié)構(gòu)定子單元的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖4是圖1中絕緣板的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖中，1-永磁體；2_轉(zhuǎn)子環(huán)；3_絕緣環(huán)；4_定子齒；5_端蓋；6_電機軸；7_繞組； 8_轉(zhuǎn)子永磁體；9_定子永磁體；10_定子槽；11_絕緣板；12_軸承；13_輔助鐵芯；14_輔助 孔；15_沉頭孔。
具體實施方式
[0019]以下實施例參照圖1 4。[0020]本實用新型聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機包括永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2、絕緣環(huán)3、定 子齒4、端蓋5、電機軸6、繞組7、轉(zhuǎn)子永磁體8、定子永磁體9、定子槽10、絕緣板11、軸承 12。所述電機每相結(jié)構(gòu)相同，且由轉(zhuǎn)子單元和定子單元兩個部分構(gòu)成，每相轉(zhuǎn)子單元結(jié)構(gòu)均 相同，每相定子單元結(jié)構(gòu)均相同；所述每相轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有尼龍材料制成的絕緣環(huán)3，每相 定子單元間設(shè)有尼龍材料制成的絕緣板11。[0021]電機的每相轉(zhuǎn)子單元由永磁體1、轉(zhuǎn)子環(huán)2、轉(zhuǎn)子永磁體8構(gòu)成。用環(huán)氧樹脂將永 磁體I粘于轉(zhuǎn)子環(huán)2內(nèi)側(cè)壁,相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體8分嵌放于永磁體I 的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，以減少漏磁，達到聚磁效果，同時，使永磁體I和轉(zhuǎn)子 永磁體8的端面平齊，不影響氣隙平整度。兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承12與電機軸6相連接。[0022]電機的每相定子單元由12對定子齒4、定子永磁體9、12個硅鋼片構(gòu)成的定子槽10、12個長方形硅鋼片構(gòu)成的輔助鐵芯13構(gòu)成。定子齒4端部進行圓柱化處理，定子永磁 體9放置于定子齒4端部四周,定子永磁體9的充磁方向為徑向充磁,構(gòu)成聚磁結(jié)構(gòu)定子部 分；繞組7嵌放于定子槽10中。端蓋5將定子單兀固定于電機軸6,使定子單兀在軸向沒 有移動。[0023]絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15。輔助孔14用于固定輔助鐵芯13， 沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片。[0024]聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機定子部分由多塊瓦型定子永磁體9構(gòu)成,位于電 機定子齒4端部的四周,呈圓周分布,其磁化方向為徑向磁化,使定子齒4端面和定子永磁 體9的上端面平齊。[0025]可選地，所述橫向磁場電機聚磁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子部分和定子部分是可以分開的。[0026]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的基礎(chǔ)上可以組合不同相數(shù)、不同功率等級的聚 磁結(jié)構(gòu)橫向磁場永磁電機，這是大家所熟悉的。
權(quán)利要求1.一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，包括永磁體(I)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)、絕緣環(huán)(3)、定子齒(4)、繞組(7)和定子槽(10)，其特征在于還包括轉(zhuǎn)子永磁體(8)、定子永磁體(9)和絕緣板(11);永磁體(I)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)和轉(zhuǎn)子永磁體(8)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，永磁體(I)固連在轉(zhuǎn)子環(huán)(2)的內(nèi)側(cè)壁，相鄰兩塊永磁體(I)磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體(8)分別嵌放于永磁體(I)的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體(I)與轉(zhuǎn)子永磁體(8)的端面平齊；兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承(12)與電機軸(6)相連接；定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；定子永磁體(9)放置于定子齒(4) 端部四周，定子永磁體(9)的充磁方向為徑向磁化,定子齒(4)端面與定子永磁體(9)的上端面平齊，繞組(7)嵌放于定子槽(10)中；絕緣板(11)上分布多個輔助孔(14)和沉頭孔 (15);輔助孔(14)用于固定輔助鐵芯(13)，沉頭孔(15)用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)(3)，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板(11);端蓋(5)將定子單兀固定于電機軸(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述定子槽(10)由十二個硅鋼片構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)由十二個硅鋼片構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)的硅鋼片是長方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣環(huán)(3)是尼龍材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣板(11)是尼龍材料制成。
專利摘要本實用新型公開了一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，用于解決現(xiàn)有橫向磁場永磁電機漏磁大的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用永磁體(1)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)和轉(zhuǎn)子永磁體(8)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，和定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)(3)，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板(11)。由于采用聚磁結(jié)構(gòu)，永磁電機的最大氣隙磁場強度由背景技術(shù)的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系數(shù)由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18％，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，減小了電機轉(zhuǎn)矩脈動，提高了電機性能。
文檔編號H02K1/17GK202856572SQ20122042890
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者史儀凱, 蘇士斌, 袁小慶, 楊寧, 黃磊, 韓康, 崔田田, 馬艷 申請人:西北工業(yè)大學(xué)