[實(shí)用新型]一種適合于高速運(yùn)行的永磁電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920231313.2
• 申請(qǐng)日: 2009-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN201478970U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花為;程明;張淦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K21/38
• 分類號(hào): H02K21/38;H02K1/17;H02K21/02;H02K3/12;H02K3/28;H02K1/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，具有較強(qiáng)轉(zhuǎn)矩輸出能力和較高功率密度的電機(jī)，涉及電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)作為世界上稀土材料儲(chǔ)藏量最大的國(guó)家，大力研究和推廣應(yīng)用以稀土永磁電機(jī)為代表的各種新型永磁電機(jī)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。無(wú)論作發(fā)電還是電動(dòng)運(yùn)行，具有高效率、大轉(zhuǎn)矩(功率)密度和低損耗等特點(diǎn)的新型永磁電機(jī)正呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢(shì)。過(guò)去十多年來(lái)研究熱點(diǎn)一直集中于以表面貼裝式、插入式和內(nèi)嵌式為代表的轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)。然而，將永磁體放置于轉(zhuǎn)子的電機(jī)類型在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)成一系列問(wèn)題，集中體現(xiàn)為以下五點(diǎn)：1.對(duì)永磁體粘貼在轉(zhuǎn)子表面或插入轉(zhuǎn)子凸極之間的結(jié)構(gòu)，為了克服高速運(yùn)行所產(chǎn)生的離心力影響，通常需要制作輔助的永磁體固定裝置，增加了工藝；并且永磁體處于定子和轉(zhuǎn)子之間，加大了氣隙長(zhǎng)度，既增加了電機(jī)體積，又減弱了氣隙磁密，限制出力；2.對(duì)永磁體埋入轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，會(huì)影響轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，并且需要輔助磁橋，同樣會(huì)增加制作工藝和成本；3.永磁體置于轉(zhuǎn)子，不利于該類型電機(jī)的冷卻，為了散熱往往需要進(jìn)行特別的風(fēng)路或其它冷卻方式設(shè)計(jì)；4.目前廣泛采用的磁鋼都是居里溫度較低的釹鐵硼，受溫升影響導(dǎo)致永磁電機(jī)存在一定的退磁甚至完全失磁風(fēng)險(xiǎn)；5.若期望利用定子電樞繞組對(duì)轉(zhuǎn)子磁鋼進(jìn)行充磁或者去磁，對(duì)于轉(zhuǎn)子永磁型的結(jié)構(gòu)，定子電樞繞組磁勢(shì)需要經(jīng)過(guò)氣隙磁阻，導(dǎo)致充磁成本增加甚至不可行。

因此，研究出能夠克服上述缺點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)就成為電機(jī)工作者義不容辭的一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)，而目前國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)的方案有三種定子永磁型結(jié)構(gòu)的電機(jī)，即單極性的雙凸極永磁電機(jī)、雙極性的磁通切換永磁電機(jī)和雙極性的磁通反向永磁電機(jī)。其中，磁通反向電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理是在每個(gè)凸極定子齒上并排安裝兩塊極性相反的永磁體，其目的是為了獲得雙極性的永磁磁鏈，但該結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致兩塊磁鋼和定子齒形成短路，漏磁嚴(yán)重，降低了單位磁鋼的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本實(shí)用新型的目的是提供了一種適合于高速運(yùn)行的永磁電機(jī)，使得該電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，具有高度近似方波(直槽轉(zhuǎn)子)或者正弦波(斜槽轉(zhuǎn)子)的空載反電動(dòng)勢(shì)、較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出能力和較大的功率密度，同時(shí)具備較強(qiáng)的抗去磁能力，特別適合于作為交流調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的適合于高速運(yùn)行的永磁電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子位于定子的內(nèi)部，其特征在于定子和轉(zhuǎn)子都為雙凸極結(jié)構(gòu)，在定子上設(shè)置有集中繞組和永磁體；其中，集中繞組的任何一相的每個(gè)集中繞組線圈均位于定子鐵心槽中，且每相集中繞組線圈為串聯(lián)或并聯(lián)連接；永磁體位于定子齒的頂部。永磁體表面貼裝在定子齒面向氣隙的外表面，且相鄰磁鋼磁性相反。轉(zhuǎn)子為直槽或斜槽轉(zhuǎn)子。永磁體是鐵氧體或者釹鐵硼類型永磁磁鋼。

轉(zhuǎn)子也可位于定子的外部，變成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

有益效果：由于本實(shí)用新型的電機(jī)將電樞集中繞組和永磁體都設(shè)于定子上，轉(zhuǎn)子僅為導(dǎo)磁鐵心，所以本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單而堅(jiān)固，特別適合于高速運(yùn)行，而且有利于改善該電機(jī)的冷卻條件；

由于采用了集中繞組方式，可以減小端部長(zhǎng)度，盡可能地減小電阻和銅耗，也保證了電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度較大，效率較高；

由于定子電樞繞組和永磁體都置于定子，電樞繞組磁勢(shì)對(duì)永磁體充磁或者去磁都很容易實(shí)行；

由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單堅(jiān)固，可以根據(jù)需要方便地采用斜槽或者轉(zhuǎn)自齒表面開虛擬槽的方式來(lái)改善電勢(shì)波形和減小齒槽轉(zhuǎn)矩(定位力矩)，使得該類型電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小，特別適合于精密伺服控制領(lǐng)域及其他直趨式應(yīng)用場(chǎng)合。

在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)子為直槽轉(zhuǎn)子，所以，保證了本實(shí)用新型在采用集中繞組和轉(zhuǎn)子不斜槽的條件下，就可獲得梯形波磁鏈、高度接近方波的反電動(dòng)勢(shì)等靜態(tài)特性，完全可以替代現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的普通無(wú)刷直流電機(jī)，從而使本發(fā)明更加適合于作為交流調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件。

綜上，該電機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)導(dǎo)致其具有氣隙磁密較大、轉(zhuǎn)矩輸出能力較強(qiáng)、功率密度較高、定位力矩較小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、電阻較小，效率較高、生產(chǎn)制作工藝簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為一臺(tái)采用本發(fā)明技術(shù)設(shè)計(jì)的定子6槽/轉(zhuǎn)子4極的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)組成圖；

其中有：定子1，永磁體2，集中繞組3，轉(zhuǎn)子4，A相第一繞組線圈311，A相第二繞組線圈312；B相第一繞組線圈321、B相第二繞組線圈322；C相第一繞組線圈331、C相第二繞組線圈332。

具體實(shí)施方式