專利名稱：定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單、堅固，具有較強(qiáng)轉(zhuǎn)矩輸出能力和較高功率密度的電 機(jī)，涉及電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國作為世界上稀土材料儲藏量最大的國家，大力研究和推廣應(yīng)用以稀土永 磁電機(jī)為代表的各種新型永磁電機(jī)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。無論作發(fā) 電還是電動運(yùn)行，具有高效率、大轉(zhuǎn)矩(功率)密度和低損耗等特點的新型永磁 電機(jī)正呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢。過去十多年來研究熱點一直集中于以表面貼裝 式、插入式和內(nèi)嵌式為代表的轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)。然而，將永磁體放置于轉(zhuǎn)子的電 機(jī)類型在設(shè)計和運(yùn)行過程中都會產(chǎn)成一系列問題，集中體現(xiàn)為以下五點l.對永 磁體粘貼在轉(zhuǎn)子表面或插入轉(zhuǎn)子凸極之間的結(jié)構(gòu)，為了克服高速運(yùn)行所產(chǎn)生的離 心力影響，通常需要制作輔助的永磁體固定裝置，增加了工藝；并且永磁體處于 定子和轉(zhuǎn)子之間，加大了氣隙長度，既增加了電機(jī)體積，又減弱了氣隙磁密，限 制出力；2.對永磁體埋入轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，會影響轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度， 并且需要輔助磁橋，同樣會增加制作工藝和成本；3.永磁體置于轉(zhuǎn)子，不利于該 類型電機(jī)的冷卻，為了散熱往往需要進(jìn)行特別的風(fēng)路或其它冷卻方式設(shè)計；4. 目前廣泛采用的磁鋼都是居里溫度較低的釹鐵硼，受溫升影響導(dǎo)致永磁電機(jī)存在 一定的退磁甚至完全失磁風(fēng)險；5.若期望利用定子電樞繞組對轉(zhuǎn)子磁鋼進(jìn)行充磁 或者去磁，對于轉(zhuǎn)子永磁型的結(jié)構(gòu)，定子電樞繞組磁勢需要經(jīng)過氣隙磁阻，導(dǎo)致 充磁成本增加甚至不可行。
因此，研究出能夠克服上述缺點的新型結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)就成為電機(jī)工作者義不 容辭的一個關(guān)鍵任務(wù)，而目前國際上已經(jīng)出現(xiàn)的方案有三種定子永磁型結(jié)構(gòu)的電 機(jī)，即單極性的雙凸極永磁電機(jī)、雙極性的磁通切換永磁電機(jī)和雙極性的磁通反上并排安裝兩 塊極性相反的永磁體，其目的是為了獲得雙極性的永磁磁鏈，但該結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致 兩塊磁鋼和定子齒形成短路，漏磁嚴(yán)重，降低了單位磁鋼的利用率。本發(fā)明的目 的就是針對該類型磁通方向永磁電機(jī)的缺點，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的定子表面貼 裝式雙凸極永磁電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供了一種定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，使 得該電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、堅固，具有高度近似方波(直槽轉(zhuǎn)子)或者正弦波(斜槽轉(zhuǎn) 子)的空載反電動勢、較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出能力和較大的功率密度，同時具備較強(qiáng)的 抗去磁能力，特別適合于作為交流調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動元件。
技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)包 括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子位于定子的內(nèi)部，其特征在于定子和轉(zhuǎn)子都為雙凸極結(jié)構(gòu)， 在定子上設(shè)置有集中繞組和永磁體；其中，集中繞組的任何一相的每個集中繞組 線圈均位于定子鐵心槽中，且每相集中繞組線圈為串聯(lián)或并聯(lián)連接；永磁體位于 定子齒的頂部。永磁體表面貼裝在定子齒面向氣隙的外表面，且相鄰磁鋼磁性相 反。轉(zhuǎn)子為直槽或斜槽轉(zhuǎn)子。永磁體是鐵氧體或者釹鐵硼類型永磁磁鋼。
轉(zhuǎn)子也可位于定子的外部，變成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
有益效果由于本發(fā)明的電機(jī)將電樞集中繞組和永磁體都設(shè)于定子上，轉(zhuǎn)子 僅為導(dǎo)磁鐵心，所以本發(fā)明結(jié)構(gòu)非常簡單而堅固，特別適合于高速運(yùn)行，而且有 利于改善該電機(jī)的冷卻條件；
由于采用了集中繞組方式，可以減小端部長度，盡可能地減小電阻和銅耗， 也保證了電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度較大，效率較高；
由于定子電樞繞組和永磁體都置于定子，電樞繞組磁勢對永磁體充磁或者去 磁都很容易實行；
由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)非常簡單堅固，可以根據(jù)需要方便地采用斜槽或者轉(zhuǎn)自齒表面 開虛擬槽的方式來改善電勢波形和減小齒槽轉(zhuǎn)矩(定位力矩)，使得該類型電機(jī) 的轉(zhuǎn)矩脈動較小，特別適合于精密伺服控制領(lǐng)域及其他直趨式應(yīng)用場合。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，由于轉(zhuǎn)子為直槽轉(zhuǎn)子，所以，保證了本發(fā)明在采用集中繞組和轉(zhuǎn)子不斜槽的條件下，就可獲得梯形波磁鏈、高度接近方波的 反電動勢等靜態(tài)特性，完全可以替代現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的普通無刷直流電機(jī)，從而使 本發(fā)明更加適合于作為交流調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動元件。
綜上，該電機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點導(dǎo)致其具有氣隙磁密較大、轉(zhuǎn)矩輸出能力較強(qiáng)、 功率密度較高、定位力矩較小、轉(zhuǎn)矩脈動低、電阻較小，效率較高、生產(chǎn)制作工 藝簡單、轉(zhuǎn)子魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1為一臺采用本發(fā)明技術(shù)設(shè)計的定子6槽/轉(zhuǎn)子4極的定子表面貼裝式雙 凸極永磁電機(jī)組成其中有定子l，永磁體2，集中繞組3，轉(zhuǎn)子4， A相第一繞組線圈311， A相第二繞組線圈312; B相第一繞組線圈321、 B相第二繞組線圈322; C相 第一繞組線圈331、 C相第二繞組線圈332。
具體實施例方式
本發(fā)明的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子兩個部分，根據(jù)不 同的應(yīng)用場合可以釆取內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子兩種形式，定子和轉(zhuǎn)子都為雙凸極結(jié)構(gòu)， 定子槽數(shù)M和轉(zhuǎn)子凸極極數(shù)&有多種配合，電機(jī)相數(shù)m可以為單相、兩相、三 相及多相；在定子上設(shè)置有集中繞組和永磁體；其中，任何一相的集中繞組由 個線圈組成，w相線圈依次相鄰套在定子齒上。每個定子槽中為雙層繞 組，即放置有分屬于不同兩相的線圈圈邊；屬于同相的(WW)個繞組線圈可以 根據(jù)需要串聯(lián)/并聯(lián)/串并聯(lián)連接；每個定子齒面向氣隙的外表面貼有一塊永磁體， 永磁體材料可以是鐵氧體或者釹鐵硼，永磁體充磁方向均為徑向充磁，M個定子 齒下的M塊永磁體磁性交替相反。由于該結(jié)構(gòu)類似于轉(zhuǎn)子表面貼裝式電機(jī)，因 此將其定名為"定子表面貼裝式"；轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)非常簡單，既無永磁體也無繞 組，為簡單的導(dǎo)磁鐵心沖片壓疊而成?？筛鶕?jù)電勢需要，制為直槽轉(zhuǎn)子(方波電 勢)或斜槽轉(zhuǎn)子(正弦波電勢)。
圖1所示，本發(fā)明的定子6槽/轉(zhuǎn)子4極的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī) 包括定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心4，轉(zhuǎn)子4位于定子1的內(nèi)部或外部，定子1和轉(zhuǎn)子4都為雙凸極結(jié)構(gòu)，在定子1上設(shè)置有三相集中繞組3和6塊永磁體2。
集中繞組3的A相第一繞組線圈311和第二繞組線圈312徑向相對，每個 繞組線圈套于定子1中定子凸極槽中，且上述兩個繞組線圈串聯(lián)(或并聯(lián))連接。
集中繞組3的B相第一繞組線圈321和第三繞組線圈322徑向相對，每個 繞組線圈套于定子1中定子凸極槽中，且上述兩個繞組線圈串聯(lián)(或并聯(lián))連接。
集中繞組3的C相第一繞組線圈331和第三繞組線圈332徑向相對，每個 繞組線圈套于定子1中定子凸極槽中，且上述兩個繞組線圈串聯(lián)(或并聯(lián))連接。
永磁體2是鐵氧體、釹鐵硼等其他類型的永磁磁鋼，定子1和凸極轉(zhuǎn)子4 都可以采用硅鋼片沖片壓疊制成。
權(quán)利要求
1、一種定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于轉(zhuǎn)子(4)位于定子(1)的內(nèi)部，定子(1)和轉(zhuǎn)子(4)都為雙凸極結(jié)構(gòu)，在定子(1)上設(shè)置有集中繞組(3)和永磁體(2)；其中，集中繞組(3)的任何一相的每個集中繞組線圈均位于定子(1)鐵心槽中，且每相集中繞組線圈為串聯(lián)或并聯(lián)連接；永磁體(2)位于定子(1)齒的頂部。
2、 如權(quán)利要求1所述的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于，永磁體(2)表面貼裝在定子(1)齒面向氣隙的外表面，且相鄰磁鋼磁性相反。
3、 如權(quán)利要求1所述的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(4)為直槽或斜槽轉(zhuǎn)子。
4、 如權(quán)利要求1所述的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于，永磁體(2)是鐵氧體或者釹鐵硼類型永磁磁鋼。
5、 如權(quán)利要求1所述的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(4)位于定子(1)的外部，變成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
全文摘要
定子表面貼裝式雙凸極永磁電機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡單、堅固，具有較強(qiáng)轉(zhuǎn)矩輸出能力和較高功率密度的電機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于轉(zhuǎn)子(4)位于定子(1)的內(nèi)部，定子(1)和轉(zhuǎn)子(4)都為雙凸極結(jié)構(gòu)，在定子(1)上設(shè)置有集中繞組(3)和永磁體(2)；其中，集中繞組(3)的任何一相的每個集中繞組線圈均位于定子(1)鐵心槽中，且每相集中繞組線圈為串聯(lián)或并聯(lián)連接；永磁體(2)位于定子(1)齒的頂部。該電機(jī)具有高度近似方波(直槽轉(zhuǎn)子)或者正弦波(斜槽轉(zhuǎn)子)的空載反電動勢、較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出能力和較大的功率密度，同時具備較強(qiáng)的抗去磁能力，特別適合于作為交流調(diào)速系統(tǒng)的驅(qū)動元件。
文檔編號H02K21/00GK101662198SQ200910184159
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者淦 張, 明 程, 為 花 申請人:東南大學(xué)