混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，包括同軸的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯和定子繞組，所述外轉(zhuǎn)子包括內(nèi)磁場的Halbach永磁陣列和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述Halbach永磁陣列貼于轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)表面，由徑向磁化的釹鐵硼永磁材料和切向磁化的鐵氧體永磁材料相間排列組成。本發(fā)明的改進(jìn)降低了相鄰N極和S極永磁體之間的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率；并且由于鐵氧體永磁材料的使用，減少了稀土永磁材料的用量，降低了電機(jī)的制造成本。
【專利說明】混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)，特指一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]直接驅(qū)動技術(shù)將電機(jī)與負(fù)載直接相聯(lián)，取消了傳統(tǒng)的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，從而可以省去諸如機(jī)械疲勞、摩擦損耗以及震動噪音等諸多弊端，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，尤其在新能源、國防、先進(jìn)制造業(yè)等諸多要求低速高轉(zhuǎn)矩的特殊場合。而衡量驅(qū)動系統(tǒng)性能好壞的一個重要指標(biāo)是電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的大小，電機(jī)在直接驅(qū)動系統(tǒng)中的功能相當(dāng)于“設(shè)備的心臟”。隨著時代的發(fā)展，許多應(yīng)用場合對電機(jī)的要求不只停留在于尺寸和效率的大小方面，而且對電機(jī)的性能有更高的要求。
[0003]傳統(tǒng)永磁電機(jī)常用大幅增加槽數(shù)、繞組數(shù)和永磁體極數(shù)的方法，來提高其低速大轉(zhuǎn)矩的能力，可是電機(jī)體積和重量也會隨之增加，雖然其輸出轉(zhuǎn)矩因此而提高，但系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩密度卻無法達(dá)到要求。因此，一種新型高轉(zhuǎn)矩密度永磁電機(jī)一永磁游標(biāo)電機(jī)得到諸多學(xué)者的關(guān)注并對其開展了相關(guān)的研究，它是基于“磁齒輪效應(yīng)”工作的，通過在定子結(jié)構(gòu)上引入調(diào)制齒，在定子電樞極數(shù)和槽數(shù)較少的情況下，繞組在氣隙內(nèi)產(chǎn)生特定的空間諧波與極數(shù)較大的永磁體相互作用，從而實現(xiàn)了低速大轉(zhuǎn)矩的性能?？墒?，對于表貼式永磁游標(biāo)電機(jī)而言，相鄰N極和S極永磁體之間存在較為嚴(yán)重的漏磁，嚴(yán)重影響了稀土永磁體的利用率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的為了解決現(xiàn)有表貼式永磁游標(biāo)電機(jī)中相鄰永磁體之間嚴(yán)重漏磁和稀土永磁材料的利用率偏低的問題而提出的一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)。該混合磁材料電機(jī)是指在該電機(jī)中既使用鐵氧體永磁材料，又使用釹鐵硼永磁材料。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，包括同軸的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯和定子繞組，所述外轉(zhuǎn)子包括內(nèi)磁場的Halbach永磁陣列和轉(zhuǎn)子鐵芯，所述Ha I b a c h永磁陣列表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)表面，由徑向磁化的釹鐵硼永磁材料和切向磁化的鐵氧體永磁材料相間排列組成。上述改進(jìn)降低了相鄰N極和S極永磁體之間的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率；并且由于鐵氧體永磁材料的使用，減少了稀土永磁材料的用量，降低了電機(jī)的制造成本。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步，所述Halbach永磁陣列的釹鐵硼永磁材料寬度與調(diào)制齒寬度相等。當(dāng)釹鐵硼永磁材料寬度與調(diào)制齒寬度相等時，所述Halbach永磁陣列的釹鐵硼永磁材料的利用率最高，并且此時漏磁磁通很少。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步，所述釹鐵硼永磁材料與鐵氧體永磁材料的寬度比為3: I。此時，所述Halbach永磁陣列的釹鐵硼永磁材料的利用率最優(yōu)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步，所述定子繞組為三相單層集中繞組，所述單層集中繞組交替纏繞在電樞齒上。由于采用了容錯齒和單層集中式繞組，使得該電機(jī)在結(jié)構(gòu)上具有自解耦作用，從而具有很高的各相磁隔離、熱隔離、物理隔離和電隔離的容錯能力。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯采用DW540_50材料沖片疊壓而成。
[0011 ] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)由于使用了鐵氧體永磁材料作為相鄰N極和S極永磁體之間的隔磁磁障，降低了相鄰N極和S極永磁體之間的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率；并且由于鐵氧體永磁材料的使用，減少了稀土永磁材料的用量，降低了電機(jī)的制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡圖；
[0013]圖2是原有游標(biāo)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖；
[0014]圖3是永磁體與調(diào)制齒寬度示意圖；
[0015]圖4是原有游標(biāo)電機(jī)開路磁場分布圖；
[0016]圖5是本發(fā)明開路磁場分布圖；
[0017]圖6是本發(fā)明與原有游標(biāo)電機(jī)定位轉(zhuǎn)矩對比圖；
[0018]圖7是本發(fā)明與原有游標(biāo)電機(jī)反電勢對比圖；
[0019]圖8是本發(fā)明與原有游標(biāo)電機(jī)反電勢諧波分析對比圖。
[0020]圖1-8中:1_定子鐵芯；2_轉(zhuǎn)子鐵芯；3_電樞齒；4_容錯齒；5_集中繞組；6-調(diào)制齒；7_釹鐵硼永磁材料；8_鐵氧體永磁材料。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，包括同軸的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯I和定子繞組，所述外轉(zhuǎn)子包括內(nèi)磁場的Halbach永磁陣列和轉(zhuǎn)子鐵芯2，所述Halbach永磁陣列表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯2的內(nèi)表面，由徑向磁化的釹鐵硼永磁材料7和切向磁化的鐵氧體永磁材料8相間排列組成。所述定子鐵芯I外周頂部分布著交替排列的電樞齒3和容錯齒4，電樞齒3和容錯齒4的齒寬大小不一致；調(diào)制齒6均勻地分布在電樞齒3和容錯齒4的齒頂部,并且每個電樞齒和每個容錯齒上調(diào)制齒數(shù)相等。
[0023]進(jìn)一步，所述Halbach永磁陣列的釹鐵硼永磁材料7寬度與調(diào)制齒6寬度相等。
[0024]進(jìn)一步，所述釹鐵硼永磁材料7與鐵氧體永磁材料8的寬度比為3:1。
[0025]進(jìn)一步，所述定子繞組為三相單層集中繞組5，所述單層集中繞組5交替纏繞在電樞齒3上。
[0026]進(jìn)一步，所述定子鐵芯I和轉(zhuǎn)子鐵芯2采用DW540_50材料沖片疊壓而成。
[0027]如圖3所示，給出了釹鐵硼永磁材料7和鐵氧體永磁材料8及調(diào)制齒寬度的關(guān)系，為了體現(xiàn)該混合磁材料容錯永磁游標(biāo)電機(jī)的優(yōu)勢，本發(fā)明給出了其與原有永磁游標(biāo)電機(jī)(附圖中也稱原有電機(jī)，如圖2)的性能對比。如表I所示，表I給出了在不同的釹鐵硼永磁材料7的寬度L1與調(diào)制齒6的寬度L2比值下，混合磁材料電機(jī)反電勢幅值和基波幅值，從表I可以看出L1與L2比值小于I時，隨著其比值的增大，即增加稀土材料的用量，混合磁材料電機(jī)的電磁性能在增大；可是其比值大于I時，即使再增加稀土材料的用量，混合磁材料電機(jī)電磁性能亦基本不變；因此，綜合考慮稀土永磁材料的用量和反電勢基波幅值，L1與L2比值為I時，混合磁材料電機(jī)能得到很好的電磁性能；此外，表1也給出了在不同的L1與L2比值下，混合磁材料電機(jī)總磁力線和有效磁力線及漏磁磁力線條數(shù)，從表中可以看出隨著L1與L2比值的增大，總磁力線和漏磁磁力線條數(shù)亦隨之增大，但是有效磁力線條數(shù)在L1與L2比值為I時，達(dá)到最大，此時，釹鐵硼永磁材料7的利用率最高，相應(yīng)的漏磁磁通亦很小，并且釹鐵硼永磁材料7寬度L1與鐵氧體永磁材料8寬度L3的比為3: I。
[0028]表1
[0029]

【權(quán)利要求】
1.一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī),其特征在于:包括同軸的外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子，所述內(nèi)定子包括定子鐵芯(I)和定子繞組，所述外轉(zhuǎn)子包括內(nèi)磁場的Halbach永磁陣列和轉(zhuǎn)子鐵芯(2)，所述Halbach永磁陣列表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯⑵的內(nèi)表面，由徑向磁化的釹鐵硼永磁材料(7)和切向磁化的鐵氧體永磁材料(8)相間排列組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，其特征在于:所述Halbach永磁陣列的釹鐵硼永磁材料(7)寬度與調(diào)制齒(6)寬度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，其特征在于:所述釹鐵硼永磁材料(7)與鐵氧體永磁材料(8)的寬度比為3:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，其特征在于:所述定子繞組為三相單層集中繞組(5)，所述單層集中繞組(5)交替纏繞在電樞齒(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合磁材料永磁容錯游標(biāo)電機(jī)，其特征在于:所述定子鐵芯⑴和轉(zhuǎn)子鐵芯⑵采用DW540_50材料沖片疊壓而成。
【文檔編號】H02K21/22GK104184290SQ201410340588
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】劉國海, 邵明明, 陳前, 趙文祥 申請人:江蘇大學(xué)