[發明專利]永磁錐形電機及定子、轉子

在審

• 申請號: 201810540233.9
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108667164A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 米基爾·加萊亞;薩拉·羅吉亞;弗朗西斯科·庫比蒂諾;張何;克里斯·杰拉德
• 申請（專利權）人: 寧波諾丁漢大學
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/27;H02K7/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬;陳士騫

本發明公開一種永磁錐形電機及定子、轉子，永磁錐形電機包括:定子，所述定子的內表面為錐形；轉子，所述轉子關于所述定子軸向旋轉，所述轉子的外表面為截錐形，所述轉子與所述定子具有相同的錐角，所述轉子上設置有永磁體；彈簧，所述彈簧套設中所述轉子的軸上，用于當電機不通電時，抵消所述永磁體產生的軸向力。

技術領域

本發明涉及電機領域，具體而言，涉及一種

永磁錐形電機及定子、轉子。

背景技術

通常扭矩用來產生旋轉運動，電動機的轉子也將能夠進行軸向運動。這 對于需要主動接合/分離的應用場合非常理想，例如飛機和汽車中的牽引應用 等。

錐形電機存在并正在生產中。然而，今天所有可用的錐形電機均來自感 應電機系列。這是因為當不通過電源端子通電時，感應電機沒有剩余勵磁。 因此，當電機斷電時，在定子和轉子之間沒有駐地吸引力。這對錐形電機非 常重要，因為現有的吸引力會導致轉子的軸向運動。然而，感應電機的主要 挑戰是其功率密度和扭矩密度相對較低。今天對于移動應用來說，最流行的 電機技術就是使用永磁的技術。這是由于永磁電機能夠實現更高的轉矩和功 率密度以及更高的效率。然而，當考慮用于圓錐形電動機應用的永磁技術時， 要克服重大挑戰，主要是由于電機的永久激勵特性(由于永磁引起)。由于 這個原因，今天沒有永磁電機具有圓錐形特性。因此，沒有人能夠實現永磁 電機(高功率密度和高效率)與錐形幾何形狀(軸向運動)的組合優勢。

發明內容

本發明提供一種永磁錐形電機及定子、轉子，用以克服現有技術中存在 的至少一個技術問題。

本發明提供一種永磁錐形電機，包括:

定子，所述定子的內表面為錐形；

轉子，所述轉子關于所述定子軸向旋轉，所述轉子的外表面為截錐形， 所述轉子與所述定子具有相同的錐角，所述轉子上設置有永磁體；

彈簧，所述彈簧套設在所述轉子的軸上，用于當電機不通電時，抵消所 述永磁體產生的軸向力。

可選的，所述彈簧的彈性系數根據所述永磁體在電機空載時產生的軸向 力來確定。

可選的，所述錐角根據電機的扭矩需求和軸向移動所需的軸向力來計算。

可選的，電機通電時，作用在所述轉子上的力相對于所述轉子的側面具 有法向分量和切向分量，所述切向分量與所述轉子的轉矩和所產生的剪切應 力成正比。

可選的，電機空載時所述轉子的軸向力根據所述永磁體的磁體特征確 定，所述永磁體的磁性特征基于電機的轉矩要求進行選擇。

本發明還提供了一種用于永磁錐形電機的定子，所述定子的內表面為錐 形，所述定子的錐角與其匹配的、外表表面呈截錐形的轉子的錐角相同。

本發明還提供了一種用于永磁錐形電機的轉子，所述轉子的外表面為截 錐形，所述轉子的錐角與其匹配的、外表表面呈錐形的定子的錐角相同；所 述轉子上設置有永磁體，所述轉子的軸上套設有彈簧，當電機不通電時，所 述彈簧抵消所述永磁體產生的軸向力。

可選的，所述彈簧的彈性系數根據所述永磁體在電機空載時產生的軸向 力來確定。

可選的，所述錐角根據電機的扭矩需求和軸向移動所需的軸向力來計算。

可選的，電機通電時，作用在所述轉子上的力相對于所述轉子的側面具 有法向分量和切向分量，所述切向分量與所述轉子的轉矩和所產生的剪切應 力成正比。

本發明具有以下有益效果：