[發(fā)明專利]一種盤式低速大轉(zhuǎn)矩永磁游標(biāo)電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210013800.8
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102570750A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊英;魏夢颯;韓學(xué)棟;薛鐘兵
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02K21/12
• 分類號: H02K21/12;H02K1/16;H02K1/27
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Halbach盤式低速大轉(zhuǎn)矩永磁游標(biāo)電機，屬于特種電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的磁齒輪包括內(nèi)外兩層氣隙、內(nèi)外同心的轉(zhuǎn)子和中間用來調(diào)節(jié)磁場的調(diào)磁環(huán)。盤式外轉(zhuǎn)子永磁游標(biāo)電機是最近提出的一種電機，通過定子上磁通調(diào)制極的引入，省去了傳統(tǒng)磁齒輪復(fù)合電機中的內(nèi)轉(zhuǎn)子以及獨立的調(diào)磁環(huán)結(jié)構(gòu)，使得裝置結(jié)構(gòu)更為簡單，解決了機械齒輪傳動系統(tǒng)噪聲高、效率低、傳輸精度低、響應(yīng)慢、機械磨損等問題。

????盤式電機具有其獨特的優(yōu)點，同時磁齒輪的概念逐步得到推廣，其應(yīng)用范圍也將不斷擴大，此處將盤式電機與磁齒輪相結(jié)合，并進行改進，形成一種盤式永磁游標(biāo)電機，其具有如下優(yōu)點：

（1）盤式電機具有運行可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、效率高和無級調(diào)速等特點，尤其體積小和重量輕，特別適用于對體積和重量有苛刻要求的場合以及低速電機中。

（2）鏡像對稱的電機結(jié)構(gòu)，較大程度抵消了定子與兩側(cè)轉(zhuǎn)子間的單邊磁拉力，同時還可提高電機的容量。

（3）將磁齒輪引入到盤式電機中組成復(fù)合電機，這種結(jié)構(gòu)通過磁齒輪實現(xiàn)一定的速度變比，無需配備減速機構(gòu)。同時，由于磁齒輪噪聲低、免維修、可靠性高、轉(zhuǎn)矩傳輸能力大、過載自動保護等優(yōu)點。

電機的高密度設(shè)計使得電機單位體積的損耗和發(fā)熱量增大，導(dǎo)致電機各部份溫度升高、轉(zhuǎn)子永磁體的內(nèi)稟矯頑力下降和加速永磁磁鋼累積退磁效應(yīng)的進程。圓柱形電機的結(jié)構(gòu)特點限制了其散熱的能力，但是盤式電機中盤形的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)提供了一個較大的散熱面，有利于電機散熱，從而為電機功率密度的增加提供了空間，同時將磁齒輪融合到盤式電機中，可有效地提高可靠性，降低噪聲，并支持過載自動保護。

另外，本裝置外轉(zhuǎn)子永磁體采用特殊的Halbach陣列，通過調(diào)整永磁體寬度以及Halbach永磁陣列的充磁方向，可以獲得提供更大的有效磁場諧波成份和輸出轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)子磁軛的磁通密度及鐵芯損耗。因此，有必要提出一種Halbach盤式低速大轉(zhuǎn)矩永磁游標(biāo)電機裝置。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明通過提出一種盤式低速大轉(zhuǎn)矩永磁游標(biāo)電機，解決了一般盤式電機漏磁及軛部磁密大等問題，該裝置在外轉(zhuǎn)子永磁體上采用特殊的Halbach永磁陣列，從而可以提供更大的有效磁場諧波成份和輸出轉(zhuǎn)矩，減少轉(zhuǎn)子磁軛的磁通密度，降低鐵芯損耗。同時，盤式電機結(jié)構(gòu)的應(yīng)用解決了圓柱形徑向電機冷卻困難和鐵心利用率低等問題，并具有較高的功率密度。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種盤式低速大轉(zhuǎn)矩永磁游標(biāo)電機，該電機包括支承軸、軸承、外轉(zhuǎn)子、夾設(shè)在外轉(zhuǎn)子中的定子、設(shè)置在定子外周且凸出于定子外周的定子齒、磁通調(diào)制極、開設(shè)在定子上的定子槽、機殼；

外轉(zhuǎn)子與機殼合為一體，外轉(zhuǎn)子通過軸承與支撐軸轉(zhuǎn)動連接；外轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軛鐵心和永磁體，轉(zhuǎn)子軛鐵心固定在機殼上，永磁體沿圓周方向等距離嵌放在轉(zhuǎn)子軛鐵心上；

定子采用盤式開槽嵌入式結(jié)構(gòu)，定子齒上設(shè)有磁通調(diào)制極，磁通調(diào)制極之間是非導(dǎo)磁的空氣隙，繞組嵌放在定子槽中；定子及外轉(zhuǎn)子在軸向上呈鏡像對稱結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，外轉(zhuǎn)子與定子之間有氣隙。

優(yōu)選的，?外轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)n_r與電樞繞組極對數(shù)n_p之和為磁通調(diào)制極的個數(shù)n_s。

優(yōu)選的，永磁體材料為釹鐵硼，每塊永磁體分成三份，每份充磁方向不同。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)子軛鐵心和定子材料均為硅鋼，支承軸和軸承材料為不導(dǎo)磁材料。

有益效果：

（1）????省去了機械變速齒輪箱，但卻可以獲得較大的機械轉(zhuǎn)矩，不存在齒輪箱的機械磨損、維護和噪音問題，提高了裝置可靠性，同時減小電機的體積，降低了重量和驅(qū)動系統(tǒng)制造成本；

（2）????該盤式電機加工工藝簡單，穩(wěn)定性及可靠性得到提高；

（3）????電機中有更多的磁力線通過氣隙，因此氣隙磁通密度的有效諧波成份值比普通磁場調(diào)制式永磁電機高，輸出轉(zhuǎn)矩增大；

（4）????電機轉(zhuǎn)子磁軛磁通密度可以大量減少，這將減少轉(zhuǎn)子磁軛鐵芯損耗，縮小轉(zhuǎn)子軛部大小，節(jié)省材料；

（5）????外轉(zhuǎn)子永磁體之間通過鐵心隔離，阻斷了各永磁體中渦流電流的相互流動，降低了轉(zhuǎn)子永磁體中的渦流損耗；

（6）????轉(zhuǎn)子采用高磁能積釹鐵硼勵磁，沒有滑環(huán)和電刷，無需外加電源勵磁，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕、功率密度高、效率高以及可靠性好等優(yōu)點。