一種拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，該拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)包括定子電樞盤、兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子外殼，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤上分別安裝有若干組拼裝式磁極，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤對稱設(shè)于無鐵心定子電樞盤的兩側(cè)，定子電樞盤和轉(zhuǎn)子盤同軸安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子設(shè)置在外殼內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子背鐵盤內(nèi)表面上粘貼有拼裝式永磁體磁極，所述拼裝式磁極采用多塊不等寬、不同材料的永磁材料組合而成，通過合理選擇永磁材料及極弧寬度，可削弱氣隙磁密諧波和反電動(dòng)勢諧波等。本實(shí)用新型不僅可獲得正弦性較好的氣隙磁密分布，減少損耗，提高效率；而且可減少高價(jià)格永磁材料的用量，提高永磁體利用率，提高電機(jī)性價(jià)比，結(jié)構(gòu)簡單、裝配容易，適用于軸向尺寸要求較小、結(jié)構(gòu)緊湊的相關(guān)驅(qū)動(dòng)場合。
【專利說明】一種拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及永磁電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種拼裝式磁極的外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，是對傳統(tǒng)的軸向磁場永磁電機(jī)的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于永磁材料的優(yōu)異性能，永磁電機(jī)越來越廣泛地應(yīng)用在家用電器及工業(yè)生產(chǎn)中，在各種各樣永磁電機(jī)中，軸向磁場永磁電機(jī)，又稱為盤式電機(jī)，因具有軸向尺寸短，重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，在很多特殊應(yīng)用場合具有明顯優(yōu)越性，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，主要應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制，特別適用于軸向尺寸要求較小的設(shè)備上，例如，空調(diào)外機(jī)、汽車散熱器的風(fēng)扇、電動(dòng)車輛等。
[0003]永磁電機(jī)氣隙內(nèi)的磁場由永磁體產(chǎn)生，其磁通密度大小及分布形狀直接決定著永磁電機(jī)性能，軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)也不例外。為產(chǎn)生盡可能高的氣隙磁密，傳統(tǒng)的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)磁極由數(shù)塊大小相等、材料相同的高性能釹鐵硼永磁材料組成。這種形式的磁極雖然結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝簡單，但是存在兩方面缺點(diǎn):一方面，氣隙磁密波形諧波嚴(yán)重，從而影響了電動(dòng)勢波形，使得損耗增加，效率降低，性能變差；另一方面，高性能釹鐵硼永磁材料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致電機(jī)成本高。為了獲得正弦分布的氣隙磁密，前人已經(jīng)提出了很多方法，比如采用Halbach陣列永磁體形式,改變永磁體極弧系數(shù)等。然而Halbach陣列永磁體，其充磁方向必須多樣，這樣勢必提高了永磁體的制造成本，從而增加整個(gè)電機(jī)的成本，降低了性價(jià)比；改變永磁體極弧系數(shù)雖然可以優(yōu)化氣隙磁密波形，但同時(shí)也減少了氣隙磁密大小，從而影響了輸出轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了同時(shí)滿足氣隙磁密正弦分布和電機(jī)成本降低這兩個(gè)要求，提出一種拼裝式磁極結(jié)構(gòu)的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，每一磁極由三塊厚度相同、極弧系數(shù)不等、價(jià)格不等的不同永磁體拼裝而成，該拼裝式磁極結(jié)構(gòu)相比于傳統(tǒng)磁極結(jié)構(gòu)，不僅可以減少永磁體成本，而且通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使氣隙磁密波形呈正弦分布，削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī),其特征在于:包括定子電樞盤、兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子外殼，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤上分別安裝有若干組拼裝式磁極，
[0007]所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤對稱設(shè)于無鐵心定子電樞盤的兩側(cè),定子電樞盤和轉(zhuǎn)子盤同軸安裝在轉(zhuǎn)軸上，兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤都固連在軸上，定子電樞軸通過軸承安裝在軸上，轉(zhuǎn)軸兩端分別通過軸承安裝在外殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子設(shè)置在外殼內(nèi)。
[0008]每組拼裝式磁極由三塊永磁體組合而成，三塊永磁體充磁方向一致，均為軸向充磁，相鄰兩組拼裝式磁極充磁方向相反；兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤上相對位置的拼裝式磁極充磁方向一致。
[0009]每組拼裝式磁極磁極的三塊永磁體厚度相等；中間位置的永磁體極弧系數(shù)為兩側(cè)永磁體的兩倍。
[0010]每組拼裝式磁極采用兩種極弧系數(shù)的永磁體拼裝而成，兩側(cè)的永磁體極弧系統(tǒng)相同。
[0011]每組拼裝式磁極中間位置的永磁體選擇型號為N42釹鐵硼材料，兩側(cè)的永磁體選用型號為N27釹鐵硼材料。
[0012]轉(zhuǎn)子盤上的各組拼裝式磁極間隔式或無間隔式粘貼在轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)表面。
[0013]所述定子電樞盤采用無鐵心結(jié)構(gòu)，直接由繞組注塑而成，繞組采用非重疊集中繞組型式。
[0014]本實(shí)用新型通過選擇永磁體尺寸及永磁材料參數(shù)(剩磁、矯頑力)作為優(yōu)化變量，本實(shí)施例通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，中間價(jià)格較高永磁體選擇型號N42釹鐵硼材料(剩磁約為1.30T、矯頑力約為928kA/m)，兩邊價(jià)格較低永磁體選擇型號N27釹鐵硼材料(剩磁約為1.05T、矯頑力約為800kA/m)，價(jià)格較高永磁體尺寸大約為兩邊價(jià)格較低永磁體尺寸的兩倍時(shí)，可產(chǎn)生正弦分布的磁場波形，削弱諧波分量。
[0015]本實(shí)用新型提出的一種拼裝式磁極結(jié)構(gòu)軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，該電機(jī)是針對現(xiàn)有傳統(tǒng)軸向磁場永磁電機(jī)氣隙磁密非正弦、諧波大的缺點(diǎn)而改進(jìn)的，在保證氣隙磁密大小一定的基礎(chǔ)上，減少高價(jià)格永磁體用量，加入低價(jià)格永磁體，從而降低總的永磁體成本。通過選擇合適的永磁材料及其尺寸，還可提高氣隙磁密的正弦性，削弱諧波分量。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果
[0017]I)磁鋼盤采用拼裝式永磁體結(jié)構(gòu)，將每一磁極分割成三部分，其中兩邊采用低價(jià)格的永磁材料，從而減少了高價(jià)格釹鐵硼永磁材料用量，降低了電機(jī)成本；
[0018]2)通過合理安排永磁材料尺寸，選擇合適永磁材料，可以很容易地獲得正弦分布的氣隙磁密，削弱諧波，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的電機(jī)實(shí)施例的拼裝式磁極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型平均半徑處電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的展開圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型的拼裝式磁極的無鐵心軸向磁場永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子盤
1、拼裝式磁極、無鐵心定子電樞盤4、轉(zhuǎn)軸5、軸承和轉(zhuǎn)子外殼；所述無鐵心定子電樞盤4的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)對稱轉(zhuǎn)子盤I，無鐵心定子電樞盤4和轉(zhuǎn)子盤I直接安裝在轉(zhuǎn)軸5上。如圖2所示，所述轉(zhuǎn)子盤I上粘貼有拼裝式磁極，拼裝式磁極由永磁體2和兩塊永磁體3拼裝而成，永磁體2和兩塊永磁體3粘貼在轉(zhuǎn)子盤I的內(nèi)表面。拼裝式磁極中間采用一塊高價(jià)格N42釹鐵硼永磁材料2和兩側(cè)兩塊低價(jià)格N27釹鐵硼永磁材料3組合而成，永磁材料2的寬度大約為永磁材料3的兩倍。在同一轉(zhuǎn)子盤上,永磁體軸向充磁N、S相隔,磁通沿軸向,相對的兩組拼裝式磁極充磁方向相同。
[0023]拼裝式磁極的每一極由三塊永磁體組合而成，這些永磁體具有兩種不同的極弧系數(shù)，由兩種不同價(jià)格的永磁材料構(gòu)成。中間一塊永磁體采用價(jià)格較高、磁性較強(qiáng)的永磁材料，兩邊的兩塊永磁體采用價(jià)格較低、磁性較弱的永磁材料，充分利用永磁材料性能，降低電機(jī)總成本。
[0024]無鐵心定子電樞盤4采用非重疊集中繞組型式，直接由非重疊集中繞組直接注塑而成，該繞組型式具有端接部分短、加工方便的優(yōu)點(diǎn)，定子上A、B、C三相繞組對稱放置，設(shè)有引出線，用以施加三相交流電。
[0025]應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)用新型提出的拼裝式磁極結(jié)構(gòu)可用于各種不同結(jié)構(gòu)的永磁電機(jī)中，不僅限于軸向磁場永磁電機(jī)。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:包括定子電樞盤、兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子外殼，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤上分別安裝有若干組拼裝式磁極，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤對稱設(shè)于無鐵心定子電樞盤的兩側(cè)，定子電樞盤和轉(zhuǎn)子盤同軸安裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子設(shè)置在外殼內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:每組拼裝式磁極由三塊永磁體沿圓弧排布組合而成，三塊永磁體充磁方向一致，均為軸向充磁，相鄰兩組拼裝式磁極充磁方向相反；兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤上相對位置的拼裝式磁極充磁方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:每組拼裝式磁極的三塊永磁體厚度相等；中間位置的永磁體極弧系數(shù)為兩側(cè)永磁體極弧系數(shù)的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:每組拼裝式磁極采用兩種極弧系數(shù)的永磁體拼裝而成，兩側(cè)的永磁體極弧系數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:每組拼裝式磁極中間位置的永磁體選擇型號為N42釹鐵硼材料，兩側(cè)的永磁材料選用型號為N27釹鐵硼材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:轉(zhuǎn)子盤上的各組拼裝式磁極間隔式或無間隔式粘貼在轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拼裝式磁極的軸向磁場無鐵心永磁電機(jī)，其特征在于:所述定子電樞盤采用無鐵心結(jié)構(gòu)，直接由繞組注塑而成，繞組采用非重疊集中繞組型式。
【文檔編號】H02K1/12GK203387385SQ201320497892
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】曹永娟, 黃允凱, 金龍 申請人:南京信息工程大學(xué)