一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，包含定子，所述定子由在轉(zhuǎn)子外圓周均勻排列的偶數(shù)個(gè)A型鐵芯組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的A型鐵芯之間填充絕磁材料，所述A型鐵芯包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒之間通過一個(gè)鐵芯橫梁連接，所述鐵芯橫梁上嵌有直流勵(lì)磁繞組，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒的凸齒之間嵌有永磁體，具有定轉(zhuǎn)子凸極齒槽結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無繞組及永磁體，繼承了雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)；由于定子由若干個(gè)獨(dú)立A型鐵芯單獨(dú)制造，這樣可以最大限度地減少材料浪費(fèi)和制造成本。
【專利說明】
一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)本體設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)是工業(yè)化社會(huì)中必不可少的動(dòng)力元件，雙凸極電機(jī)是近幾年發(fā)展起來的一種新型特種電機(jī)，其定、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子電樞繞組為集中式繞組，轉(zhuǎn)子上無繞組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適合高速運(yùn)行和惡劣的工作環(huán)境。因此得到了各種應(yīng)用，如航空航天，汽車工業(yè)和風(fēng)力發(fā)電等。近幾年，由于轉(zhuǎn)子速度調(diào)節(jié)范圍寬，轉(zhuǎn)矩密度高以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等，使得雙凸極永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)日益突出。傳統(tǒng)的永磁電機(jī)，由于永磁體的作用，電機(jī)效率和功率密度都相對(duì)較高，但永磁體的存在，不可避免的使永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有一種沿著某一特定方向與定子對(duì)齊的趨勢(shì)，使電機(jī)產(chǎn)生一種震蕩轉(zhuǎn)矩，又稱為齒槽轉(zhuǎn)矩。此外永磁體特有的退磁問題也限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種結(jié)構(gòu)新穎牢固、運(yùn)行可靠、性能高效、消除永磁體固有弊端的新型雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，包含定子，所述定子由在轉(zhuǎn)子外圓周均勻排列的偶數(shù)個(gè)A型鐵芯組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的A型鐵芯之間填充絕磁材料，所述A型鐵芯包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒之間通過一個(gè)鐵芯橫梁連接，所述鐵芯橫梁上嵌有直流勵(lì)磁繞組，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒的凸齒之間嵌有永磁體。
[0005]作為本發(fā)明雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述A型鐵芯由硅鋼片沖壓
ntjD
[0006]作為本發(fā)明雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述絕磁材料采用金屬材料。
[0007]作為本發(fā)明雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述永磁體為充磁的汝鐵硼。
[0008]作為本發(fā)明雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述金屬材料為招。。
[0009]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、具有定轉(zhuǎn)子凸極齒槽結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無繞組及永磁體，繼承了雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)；
2、由于定子由若干個(gè)獨(dú)立A型鐵芯單獨(dú)制造，這樣可以最大限度地減少材料浪費(fèi)和制造成本；
3、由于定子由若干個(gè)獨(dú)立A型鐵芯組成，中間又有絕磁材料阻隔，電機(jī)為短磁通路徑設(shè)計(jì)，增加輸出轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)效率； 4、每個(gè)A型鐵芯頂部嵌有橫向的永磁體，永磁體磁通均勾分布，在忽略漏磁通的情況下，當(dāng)這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，任意時(shí)刻鉸鏈的磁勢(shì)接近正弦，通入與磁勢(shì)相同相位的正弦電樞電流，使得輸出脈動(dòng)非常小；
5、每個(gè)A型鐵芯具有中間橫梁，且集中繞制，消除了雙凸極永磁電機(jī)固有的齒槽轉(zhuǎn)矩；
6、新型設(shè)計(jì)采用A型定子結(jié)構(gòu)的永磁體位于環(huán)的頂部，這樣可以有效的將永磁體的磁通從電樞繞組磁通中分開，可以有效防止退磁。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的雙凸極永磁電機(jī)截面示意圖；
圖2為傳統(tǒng)的雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁的磁路示意圖；
圖3為傳統(tǒng)的雙凸極永磁電機(jī)在單相勵(lì)磁下的磁路示意圖；
圖4為本發(fā)明的雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁的磁路示意圖；
圖5為本發(fā)明的雙凸極永磁電機(jī)在單相勵(lì)磁下的磁路示意圖。
[0011 ]圖中標(biāo)號(hào)具體如下:1-定子，5-轉(zhuǎn)子，2-永磁體，3-絕磁材料，4-直流勵(lì)磁繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1所不，本發(fā)明的一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括定子1、轉(zhuǎn)子5、永磁體2、絕磁材料
3、直流勵(lì)磁繞組4，所述定子和轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，所述定子由在轉(zhuǎn)子外圓周均勻排列的偶數(shù)個(gè)A型鐵芯組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的A型鐵芯之間填充絕磁材料，所述A型鐵芯包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒之間通過一個(gè)鐵芯橫梁連接，所述鐵芯橫梁上嵌有直流勵(lì)磁繞組，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒的凸齒之間嵌有永磁體，該電機(jī)的定子由6個(gè)A型鐵芯構(gòu)成，每個(gè)A型鐵芯嵌有永磁體，共有六個(gè)永磁體，相鄰的A型鐵芯之間由金屬材料鋁填充，使每個(gè)A型鐵芯產(chǎn)生獨(dú)立的磁通互不干擾;每個(gè)A型鐵芯:一個(gè)用作ABC三相中一相的電樞繞組，另一個(gè)用作直流勵(lì)磁繞組;永磁體安放于定子槽的開口處，且一個(gè)定子極兩邊的永磁體為同一極性，N極或S極;本圖例，轉(zhuǎn)子有10個(gè)凸極齒，定子有6個(gè)A型鐵芯12個(gè)凸極齒。每個(gè)A型鐵芯頂部有一個(gè)永磁體，有6個(gè)永磁體。
[0013]所述定子由偶數(shù)個(gè)均勻分布的A型鐵芯組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的A型鐵芯之間由絕磁材料填充，每個(gè)A型鐵芯由兩個(gè)相對(duì)的凸極齒構(gòu)成，兩個(gè)相對(duì)凸極齒的凸齒之間的嵌有永磁體，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的凸極齒形成一個(gè)槽，在所述槽的中間設(shè)有一個(gè)鐵芯橫梁，所述鐵芯橫梁上嵌有直流勵(lì)磁繞組。
[0014]圖2和圖3所示的分別是傳統(tǒng)的雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁和單相勵(lì)磁下的磁路示意圖，可以看出，傳統(tǒng)的雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁時(shí)，其永磁體磁通路徑為永磁體—定子軛—定子極—?dú)庀丁D(zhuǎn)子極—轉(zhuǎn)子軛—轉(zhuǎn)子極—?dú)庀丁ㄗ訕O—定子軛—永磁體，形成一個(gè)回路，由永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)同電樞鐵心的齒槽作用在圓周方向產(chǎn)生的切向力，使永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有一種沿著某一特定方向與定子對(duì)齊的趨勢(shì)，試圖將轉(zhuǎn)子定位在某些位置，由此趨勢(shì)產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0015]相比于傳統(tǒng)永磁電機(jī)，圖4和圖5所示的是分別是本發(fā)明雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁和單相勵(lì)磁下的磁路示意圖，可以看出，新型雙凸極永磁電機(jī)在不加勵(lì)磁時(shí)，其永磁體磁通路徑為永磁體4定子軛4定子極4橫梁4定子極4定子軛4永磁體，由于磁通路徑未穿過氣隙與轉(zhuǎn)子形成通路，因此無齒槽作用影響，從原理上消除了永磁電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0016]與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)相比，新設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度不受永久磁鐵的限制，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的魯棒性。此外，開關(guān)驅(qū)動(dòng)模式使電機(jī)能夠保持在連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)單一的相位或一組定子線圈損壞。
[0017]當(dāng)比較創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的雙凸極永磁電機(jī)，新型A型定子的設(shè)計(jì)可以解決永磁體的退磁問題，也消除了齒槽轉(zhuǎn)矩的問題;所提出的設(shè)計(jì)的定子可以獨(dú)立制造，這樣可以最大限度地減少材料浪費(fèi)和制造成本。
[0018]a)具有定轉(zhuǎn)子凸極齒槽結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無繞組及永磁體，繼承了雙凸極電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)；
b)由于定子由若干個(gè)獨(dú)立A型鐵芯單獨(dú)制造，這樣可以最大限度地減少材料浪費(fèi)和制造成本。
[0019]c)由于定子由若干個(gè)獨(dú)立A型鐵芯組成，中間又有絕磁材料阻隔，電機(jī)為短磁通路徑設(shè)計(jì)，增加輸出轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)效率。
[0020]d)每個(gè)A型鐵芯頂部嵌有橫向的永磁體，永磁體磁通均勻分布，在忽略漏磁通的情況下，當(dāng)這樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，任意時(shí)刻鉸鏈的磁勢(shì)接近正弦，通入與磁勢(shì)相同相位的正弦電樞電流，使得輸出脈動(dòng)非常小。
[0021]e)每個(gè)A型鐵芯具有中間橫梁，且集中繞制，消除了雙凸極永磁電機(jī)固有的齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0022]f)新型設(shè)計(jì)采用A型定子結(jié)構(gòu)的永磁體位于環(huán)的頂部。這樣可以有效的將永磁體的磁通從電樞繞組磁通中分開，可以有效防止退磁。
[0023]本發(fā)明旨在雙凸極永磁電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種消除永磁體齒槽轉(zhuǎn)矩、避免永磁體退磁問題、進(jìn)一步降低成本、提高電機(jī)性能的新型雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的新型雙凸極永磁電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、永磁體、直流勵(lì)磁繞組、三相電樞繞組和絕磁金屬材料。其中定子是由若干個(gè)A型鐵芯組裝而成，每個(gè)A型鐵芯頂部嵌有永磁體，永磁體橫向放置。每個(gè)A型鐵芯中間的橫梁上，繞制集中勵(lì)磁繞組，當(dāng)勵(lì)磁電流不通電時(shí)，由于A型鐵芯優(yōu)越的導(dǎo)磁性能，永磁體產(chǎn)生的磁通路徑經(jīng)中間橫梁形成通路，從原理上消除了永磁體的齒槽轉(zhuǎn)矩問題。當(dāng)直流勵(lì)磁通電時(shí)，直流勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通與永磁體產(chǎn)生的磁通方向相反，永磁體磁通路徑經(jīng)氣隙和轉(zhuǎn)子形成新的磁通路徑。該電機(jī)定子由獨(dú)立的A型鐵芯構(gòu)成，并由絕磁材料進(jìn)行隔離，保證每個(gè)A型鐵芯各自形成獨(dú)立的磁通路徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，包含定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述定子由在轉(zhuǎn)子外圓周均勻排列的偶數(shù)個(gè)A型鐵芯組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的A型鐵芯之間填充絕磁材料，所述A型鐵芯包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒之間通過一個(gè)鐵芯橫梁連接，所述鐵芯橫梁上嵌有直流勵(lì)磁繞組，兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的凸極齒的凸齒之間嵌有永磁體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述A型鐵芯由硅鋼片沖壓而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述絕磁材料采用金屬材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁體為充磁的汝鐵硼。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙凸極永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬材料為鋁。
【文檔編號(hào)】H02K1/04GK105914910SQ201610420762
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】侯麗鋼, 孟小利, 周倩云, 杜幼芝, 丁立偉
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)