[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

本發明提供了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。本發明通過第二磁體對電樞繞組產生的始終垂直于電樞繞組徑向方向的作用力來提高電機的轉矩特性。

技術領域

本發明涉及電力驅動技術領域，尤其涉及一種基于雙層磁體提高轉矩特性的永磁電機。

背景技術

永磁電動機是由一塊或多塊永磁體建立磁場的電動機，其性能與恒定勵磁電流的他勵直流電動機相似，可以由改變電樞電壓來方便地調速，與他勵式直流電動機相比，具有體積小、效率高、結構簡單、用銅量少等優點，是小功率直流電動機的主要類型。

現在已經開發出了很多永磁電機，經過我們大量的檢索與參考，發現現有的永磁電機有如公開號為KR101791544B1，KR101528026B1和KR101511908B1所公開的電機，包括定子組件和轉子組件，定子組件包括定子芯，該定子芯構造成用于生成磁場且沿縱向軸線延伸，其中內表面限定腔，轉子組件包括轉子芯和轉子軸，轉子芯配置在定子腔的內側且構造為圍繞縱向軸線旋轉，轉子組件還包括用于生成磁場的多個永磁體，該磁場與定子磁場相互作用以產生轉矩。但該電機在轉動過程中的轉矩會隨角度的變化而減小，轉矩特性有待提高。

發明內容

本發明的目的在于，針對所存在的不足，提出了一種基于雙層磁體提高轉矩特性的永磁電機，

為了克服現有技術的不足，本發明采用如下技術方案：

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；

進一步的，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；

進一步的，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；

進一步的，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；

進一步的，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；

進一步的，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；

進一步的，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θ，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I_d，則形成的電磁轉矩T為：

T＝nI_d(B₁+B_d)Scosθ+nI_dB₂S；