[發明專利]高功率密度永磁電機

有效

• 申請號: 201010515727.5
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN101969261A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 寇寶泉;曹海川;趙斌超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及高功率密度永磁電機，屬于電機領域。

背景技術

圖6所示為傳統的雙邊無鐵心結構直線永磁同步電機的結構示意圖。該電機的次級由軛板和平板形永磁體構成，永磁體沿與運動方向垂直方向平行充磁，永磁體沿運動方向N、S相間依次排列固定在次級軛板內側，次級雙邊對應永磁體的充磁方向相同，初級位于兩個次級板之間。永磁體產生磁力線的法向分量垂直穿過初級，通電的初級繞組與次級永磁體磁場相互作用，產生電磁力，推動動子作直線運動。

但是該直線電機存在以下缺點：氣隙磁密低，氣隙磁密波形的正弦度差，因此電機的效率和推力密度低、推力波動大，電機的振動和噪聲高。同時，次級永磁體用量大，次級的重量和電機成本高。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統的雙邊無鐵心結構直線永磁同步電機氣隙磁密低，氣隙磁密波形的正弦度差，因此電機的效率和推力密度低、推力波動大，電機的振動和噪聲高的問題，因此，本發明提供了一種高功率密度永磁電機。

本發明提供了五種結構的高功率密度永磁電機，第一種結構為單邊結構的平板形直線永磁電機：

它包括初級和次級，初級和次級之間有氣隙，次級包括軛板、m塊隔磁體、m塊輔助永磁體、m塊主永磁體和m塊聚磁體，軛板為平板形，在軛板的面向初級方向內壁上依次間隔設置有主永磁體和隔磁體，主永磁體的內側設置聚磁體，聚磁體與主永磁體沿運動方向寬度相同；在隔磁體的內側設置輔助永磁體，隔磁體與輔助永磁體沿運動方向寬度相同；m塊輔助永磁體和m塊聚磁體的外側表面處于同一平面，主永磁體平行充磁，充磁方向垂直于動子運動方向，每相鄰兩主永磁體充磁方向相反；輔助永磁體平行充磁，充磁方向平行于動子運動方向，每相鄰兩輔助永磁體充磁方向相反。

第二種結構為雙邊結構的平板形直線永磁電機：

它包括初級和兩個次級，初級和每個次級之間均有氣隙，每個次級包括軛板、m塊隔磁體、m塊輔助永磁體、m塊主永磁體和m塊聚磁體，軛板為平板形，在軛板的內側壁上依次間隔設置有主永磁體和隔磁體，主永磁體的內側設置聚磁體，聚磁體與主永磁體沿運動方向寬度相同；在隔磁體的內側設置輔助永磁體，隔磁體與輔助永磁體沿運動方向寬度相同；m塊輔助永磁體和m塊聚磁體的外側表面處于同一平面，主永磁體平行充磁，充磁方向垂直于動子運動方向，每相鄰兩主永磁體充磁方向相反；輔助永磁體平行充磁，充磁方向平行于動子運動方向，每相鄰兩輔助永磁體充磁方向相反；兩個次級相同位置的主永磁體的充磁方向相同，兩個次級相同位置的輔助永磁體充磁方向相反。

第三種結構為外轉子結構的圓筒形永磁電機：

它包括定子和轉子，轉子位于定子外部，定子和轉子之間有氣隙，轉子包括軛筒、m塊隔磁體、m塊輔助永磁體、m塊主永磁體和m塊聚磁體，軛筒為圓筒形，在軛筒的內圓表面依次間隔設置有主永磁體和隔磁體，主永磁體的內側設置聚磁體，聚磁體與主永磁體沿圓周方向角度相同；在隔磁體的內側設置輔助永磁體，隔磁體與輔助永磁體沿圓周方向寬度相同；m塊輔助永磁體和m塊聚磁體的內表面處于同一圓周上，主永磁體徑向充磁或徑向平行充磁，每相鄰兩主永磁體充磁方向相反；輔助永磁體切向充磁，每相鄰兩輔助永磁體充磁方向相反。

第四種結構為內轉子結構的圓筒形永磁電機：

它包括定子和轉子，轉子位于定子內部，定子和轉子之間有氣隙，轉子包括軛筒、m塊隔磁體、m塊輔助永磁體、m塊主永磁體和m塊聚磁體，軛筒為圓筒形，在軛筒的外圓表面依次間隔設置有主永磁體和隔磁體，主永磁體的外側設置聚磁體，聚磁體與主永磁體沿圓周方向角度相同；在隔磁體的外側設置輔助永磁體，隔磁體與輔助永磁體沿圓周方向寬度相同；m塊輔助永磁體和m塊聚磁體的外表面處于同一圓周上，主永磁體徑向充磁或徑向平行充磁，每相鄰兩主永磁體充磁方向相反；輔助永磁體切向充磁，每相鄰兩輔助永磁體充磁方向相反。

第五種結構為內轉子結構、且轉子外表面為波浪形的圓筒形永磁電機：

它包括定子和轉子，轉子位于定子內部，定子和轉子之間有氣隙，轉子包括軛筒、m塊隔磁體、m塊輔助永磁體、m塊主永磁體和m塊聚磁體，軛筒為圓筒形，在軛筒的外圓表面依次間隔設置有主永磁體和隔磁體，主永磁體的外側設置聚磁體，聚磁體與主永磁體沿圓周方向角度相同；在隔磁體的外側設置輔助永磁體，隔磁體與輔助永磁體沿圓周方向寬度相同；聚磁體的外側面為弧形，m塊輔助永磁體和m塊聚磁體的外表面連續并呈波浪形，主永磁體徑向充磁或徑向平行充磁，每相鄰兩主永磁體充磁方向相反；輔助永磁體切向充磁，每相鄰兩輔助永磁體充磁方向相反。