[發明專利]一種基于雙層磁體提高轉矩特性的永磁電機

有效

• 申請號: 202110440848.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112968540B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 謝衛才;王耀鋒;劉世博;湯超正;彭凡;朱明浩
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K21/28;H02K21/04;H02K23/60;H02K23/04
• 代理公司: 北京清控智云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11919
• 代理人: 馬肅

1.一種基于雙層磁體提高轉矩特性的永磁電機，包括機座、轉子和定子，所述定子包括第一磁體和電刷裝置，所述轉子包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器和第二磁體，所述電樞繞組繞嵌在所述電樞鐵芯表面，所述電樞繞組的兩端分別與所述換向器相連，所述第一磁體設置于所述電樞繞組外側并與所述機座固定相連，所述電刷裝置設置于換向器兩端用于連接靜止電路與線圈電路，所述第二磁體設置于所述第一磁體外側并與所述電樞鐵芯連接；

所述第一磁體為永磁鐵，所述第二磁體為電磁鐵，所述第二磁體通過連接架與所述電樞鐵芯連接并能與所述電樞鐵芯同步轉動；

所述換向器包括多個換向瓣，所述換向瓣上設有片間云母和換向片，所述換向片均勻的插在所述換向瓣上，所述換向片上設有接觸槽，所述接觸槽用于與所述電刷裝置接觸，所述片間云母設置于所述換向片之間起到絕緣作用；

所述第一磁體包括3對磁極，磁極中的N極和S極交錯均勻分布，相鄰的N極和S極與所述電樞鐵芯軸線的連線構成60度角，所述第二磁體包括3對鐵芯，所述鐵芯上繞有線圈且相鄰鐵芯上線圈的纏繞方向相反，相鄰鐵芯的軸心與所述電樞鐵芯軸線的連線呈60度角；

所述第一磁體的相鄰磁極之間還設有換向極，所述換向極上設有換向繞組，所述換向繞組兩端設有觸點，所述電樞繞組上分出兩段第一觸線，當所述電樞繞組與電樞鐵芯旋轉至對應位置時，所述觸線與所述觸點接觸；

所述第二磁體鐵芯上的線圈的兩端分別與所述電樞繞組的兩端相連，當所述第二磁體的鐵芯從所述第一磁體中的N極上方轉動至S極上方時，通過所述換向器使鐵芯上線圈的電流方向改變，從而使鐵芯形成的電極也發生相應的變化；

所述電樞鐵芯與所述換向器之間設有導電環，所述導電環上設有環槽，所述環槽的橫截面包括圓形截面和矩形截面，所述圓形截面位于所述導電環內部，所述矩形截面與所述導電環外部相通，且圓形截面的直徑大于矩形截面的寬度，所述鐵芯上的線圈一端通過導電桿插入所述環槽內，當所述電樞鐵芯與第二磁體轉動時，所述導電桿在所述環槽內進行相應的移動，所述導電環與所述電樞繞組的一端電性相連，所述鐵芯上的線圈另一端與所述電樞繞組的另一端電性相連；

所述電樞繞組線圈所在平面與所述第一磁體的一對磁極的夾角為，所述電樞繞組線圈的封閉面積為S，匝數為n，所述線圈中流過的電流為，則形成的電磁轉矩T為：

；

其中，、分別為第一磁體與第二磁體產生的磁通密度，為電樞繞組產生的磁通密度，的取值范圍為，所述第二磁體產生的轉矩與角無關，從而提高了電機的轉矩特性；

所述電樞鐵芯由涂過絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，所述電樞鐵芯表面設有槽紋用于放置所述電樞繞組，所述電樞繞組由絕緣導線繞制成的線圈聯接組成，每個線圈的兩個有效邊分別嵌放在所述電樞鐵芯表面的槽紋內；所述定子與轉子之間留有間隙，所述間隙的徑向長度為所述電樞鐵芯內徑的。