一種橫向磁通永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于電工、電機(jī)領(lǐng)域,具體涉及一種模向磁通永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中,普通永磁電機(jī)由于定子或轉(zhuǎn)子的齒和槽在同一截面上,其大小相互受到制約,使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩受到限制。為此,德國的H.Weh教授發(fā)明了橫向磁通永磁電機(jī),該電機(jī)的定子齒槽結(jié)構(gòu)和電樞線圈在空間位置上相互垂直,電機(jī)中的主磁通沿著電機(jī)的軸向流通,因而定子尺寸和通電線圈的大小相互獨(dú)立,可獲得較高的轉(zhuǎn)矩和功率密度,并且由于相間相互獨(dú)立使得設(shè)計(jì)多相電機(jī)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)冗余運(yùn)行變得較為方便。但是,現(xiàn)有橫向磁通電機(jī)的結(jié)構(gòu)尚存在空間利用率和磁通利用率偏低、漏磁較高、制造工藝復(fù)雜和成本較高等不足,限制了橫向磁通永磁電機(jī)的應(yīng)用。例如,中國專利公開號(hào)為103607059A、名稱為“定子聚磁式磁通切換橫向磁通永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)”,該發(fā)電機(jī)解決了空間利用率和磁通利用率偏低的問題,但是其永磁體貫穿整個(gè)定子鐵心,永磁體用量高,轉(zhuǎn)子鐵心之間重疊部分高,硅鋼片用量高。中國專利公開號(hào)為101741197A、名稱為“磁通切換型橫向磁通永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)”,該發(fā)電機(jī)解決了磁通的空間利用率偏低的問題,提高了電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度,但是其永磁體安放在轉(zhuǎn)子鐵心上,并貫穿整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心,降低了電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度,存在不利于電機(jī)散熱,永磁體用量高的缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種新型橫向磁通永磁電機(jī),保留傳統(tǒng)磁通切換型橫向磁通永磁電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),有效提高電機(jī)空間的利用率和磁通的利用率,提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度。
[0004]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:包括定子鐵心、電樞繞組、永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心、電機(jī)轉(zhuǎn)軸和非導(dǎo)磁材料定子外殼,非導(dǎo)磁材料定子外殼的內(nèi)壁上固定連接定子鐵心,非導(dǎo)磁材料定子外殼通過軸承與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連,定子鐵心同軸位于轉(zhuǎn)子鐵心外部且與轉(zhuǎn)子鐵心之間具有徑向間隙,有N個(gè)定子鐵心沿徑向截面的圓周方向均勻分布,N是2的偶數(shù),每個(gè)定子鐵心的軸向縱截面均呈E型,E型的定子鐵心在軸向上有面對著轉(zhuǎn)子鐵心的兩個(gè)槽口和三個(gè)定子凸極齒;在每個(gè)定子鐵心軛部的軸向上嵌入兩個(gè)永磁體,兩個(gè)永磁體之間間隔一個(gè)定子凸極齒,永磁體正對E型的槽口 ;同一個(gè)定子鐵心上軸向相鄰的兩個(gè)永磁體的充磁方向相反,在徑向相鄰的兩個(gè)定子鐵心上且位于同一徑向截面圓周上的相鄰的兩個(gè)永磁體的充磁方向也相反;在定子鐵心的兩個(gè)槽口內(nèi)分別各安裝一組環(huán)形的電樞繞組,兩組環(huán)形的電樞繞組正向串聯(lián);有N個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心沿徑向截面的圓周方向均勻分布,轉(zhuǎn)子鐵心的軸向截面呈U型,U型的轉(zhuǎn)子鐵心形成面向定子鐵心的兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒和一個(gè)槽口,徑向截面上相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心在軸向左右交錯(cuò)間隔排列,其中一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心的兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒與對應(yīng)的一個(gè)定子鐵心的一側(cè)兩個(gè)定子凸極齒正對齊,另一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心的兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒與對應(yīng)的一個(gè)定子鐵心的另一側(cè)的兩個(gè)定子凸極齒對齊。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明中的永磁體安裝在電機(jī)定子軛部,能減少永磁體用量,便于電機(jī)的冷卻;與永磁體貫穿整個(gè)定子齒部的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比,繞組溫升對永磁體影響較小,有效降低了永磁體由于溫升引起的不可逆退磁風(fēng)險(xiǎn),降低了冷卻系統(tǒng)要求。
[0006]2、本發(fā)明中的轉(zhuǎn)子既無永磁體也無繞組,結(jié)構(gòu)簡單可靠,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,同時(shí)相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心之間只有相鄰齒部重疊,重疊部分少,減少了硅鋼片用量,一定程度上降低了轉(zhuǎn)子尺寸,降低了轉(zhuǎn)子尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,提高了轉(zhuǎn)矩密度。
[0007]3、本發(fā)明在各定子鐵心軛部放置一對永磁體,永磁體米用軸向充磁,軸向上同一定子鐵心上相鄰永磁體的充磁方向相反,且徑向上同一圓周方向相鄰兩個(gè)定子鐵心軛部中的永磁體充磁方向相反,再結(jié)合相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心沿軸向左右交錯(cuò)排列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)磁通變換的功能。
[0008]4、本發(fā)明中的一個(gè)定子鐵心對應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心,提高了電機(jī)磁通的利用率和空間的利用率,改善了電機(jī)功率密度。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010]圖1為本發(fā)明一種橫向磁通永磁電機(jī)(單相)的軸向剖面圖;
圖2為圖1所示電機(jī)去掉非導(dǎo)磁材料定子外殼7后的立體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為圖2中所示電機(jī)中單相一對極立體結(jié)構(gòu)放大示意圖;
圖4和圖5為圖1所示電機(jī)在to時(shí)刻的主磁通示意圖;
圖6和圖7為圖1所示電機(jī)在^時(shí)刻的主磁通示意圖。
[0011 ]圖中:1.定子鐵心,2.電樞繞組,3.永磁體,4.轉(zhuǎn)子鐵心,5.非導(dǎo)磁材料轉(zhuǎn)子圓筒,
6.電機(jī)轉(zhuǎn)軸,7.非導(dǎo)磁材料定子外殼,8.軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參見圖1和圖2,本發(fā)明電機(jī)結(jié)構(gòu)包括定子鐵心1、電樞繞組2、永磁體3、轉(zhuǎn)子鐵心4、電機(jī)轉(zhuǎn)軸6和非導(dǎo)磁材料定子外殼7。定子鐵心I和轉(zhuǎn)子鐵心4均采用娃鋼片疊制,永磁體3材料采用具有較高矯頑力的釹鐵硼。最外部是非導(dǎo)磁材料定子外殼7,在非導(dǎo)磁材料定子外殼7的內(nèi)壁上固定連接定子鐵心I,同時(shí)非導(dǎo)磁材料定子外殼7通過軸承8與電機(jī)轉(zhuǎn)軸6相連。定子鐵心I位于轉(zhuǎn)子鐵心4外部,定子鐵心I與轉(zhuǎn)子鐵心4共軸心線,并且與轉(zhuǎn)子鐵心4之間具有徑向間隙。轉(zhuǎn)子鐵心4同軸固定套在非導(dǎo)磁材料轉(zhuǎn)子圓筒5外,非導(dǎo)磁材料轉(zhuǎn)子圓筒5同軸固定套在電機(jī)轉(zhuǎn)軸6外,由電機(jī)轉(zhuǎn)軸6、非導(dǎo)磁材料轉(zhuǎn)子圓筒5和轉(zhuǎn)子鐵心4組成一個(gè)整體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0013]有N個(gè)定子鐵心I沿電機(jī)徑向截面的圓周方向均勾分布,固定連接在非導(dǎo)磁材料定子外殼7內(nèi)壁上,形成定子部分的齒槽結(jié)構(gòu),其中N為偶數(shù),且2。每個(gè)定子鐵心I的軸向縱截面均呈E型,E型定子鐵心I有三個(gè)定子凸極齒,定子凸極齒面對著轉(zhuǎn)子鐵心4,三個(gè)定子凸極齒形成兩個(gè)槽口,槽口方向也面對著轉(zhuǎn)子鐵心4。在每個(gè)定子鐵心I的軛部軸向上嵌入兩個(gè)永磁體3,永磁體3正對E型槽口,即兩個(gè)永磁體3之間間隔一個(gè)軸向定子凸極齒(參見圖1)。同一個(gè)定子鐵心I上軸向相鄰的兩個(gè)永磁體3的充磁方向相反。在徑向相鄰的兩個(gè)定子鐵心I上,位于同一徑向截面圓周上的相鄰的兩個(gè)永磁體3的充磁方向也相反。永磁體3的外徑等于定子鐵心I的外徑,永磁體3的內(nèi)徑等于槽口的內(nèi)徑,即永磁體3與定子鐵心I的軛部在徑向上平齊。
[0014]在所有定子鐵心I的軸向E型的兩個(gè)槽口內(nèi)分別各安裝一組電樞繞組2,兩組電樞繞組2均呈環(huán)形,即一個(gè)環(huán)形的電樞繞組2環(huán)繞在所有定子鐵心I的同一徑向截面上的所有槽口內(nèi)。將兩組環(huán)形電樞繞組2正向串聯(lián)。
[0015]參見圖1、圖2和圖3,轉(zhuǎn)子鐵心4的軸向截面呈U型,U型的轉(zhuǎn)子鐵心4有兩個(gè)轉(zhuǎn)子齒和一個(gè)槽口,該槽口面