專利名稱：聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機，特別是涉及一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的徑向磁場電機中，磁力線所在平面均與電機運動方向在同一平面內(nèi)，通過增加齒寬度或者增大槽面積的方式可提高轉(zhuǎn)矩密度。但由于電機中定子齒與槽處于同一個剖面內(nèi)，當(dāng)定子外徑一定時，如果增大齒寬度，則槽面積減小，反之亦然。因此，不論改變電機的齒寬度，還是改變電機的槽面積，轉(zhuǎn)矩密度都得不到有效提升。1986年,德國布倫瑞克理工大學(xué)的H. Weh.教授提出了橫向磁場永磁電機結(jié)構(gòu)思想，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上使電機的電路和磁路不在同一平面，以此克服槽寬度和齒寬度間相互制 約的矛盾。橫向磁場永磁電機的主磁路和電機運動方向垂直,因此既不不存在導(dǎo)電和齒面積間矛盾，也不存在導(dǎo)磁和槽面積間矛盾。因而，可通過調(diào)整軸向磁路長度和線圈窗口面積，以改變氣隙磁通量和繞組磁勢的大小，從而實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩密度。橫向磁場永磁電機是一種新型電機結(jié)構(gòu)形式，電機轉(zhuǎn)矩得到了根本性的提高，具有轉(zhuǎn)距大，輸出力密度大，電磁負荷解耦，設(shè)計靈活，控制簡單；轉(zhuǎn)速不高，取消齒輪傳動機構(gòu)，提高了整個裝置的精度和可靠性。這些優(yōu)點使TFPM電機可以適合低速、大轉(zhuǎn)矩、直接驅(qū)動等應(yīng)用場合，應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用，但是由于橫向磁場永磁電機結(jié)構(gòu)和其他因素的存在，使得橫向磁場永磁電機的漏磁大、脈動轉(zhuǎn)矩大，生產(chǎn)復(fù)雜，這些缺點使其存在很大的局限性，嚴重制約著橫向磁場電機的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。大量研究者通過理論和實驗論證了磁場漏磁是橫向磁場永磁電機功率因數(shù)降低的主要原因，如上海大學(xué)江建中教授提出了屏蔽橫向磁阻電機漏磁通的方法，該方法在一定程度上減少了漏磁，但還存在這很大的漏磁。氣隙中的最大磁場強度為I. 13T。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有橫向磁場永磁電機漏磁大的不足，本發(fā)明提供一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機。該聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機由四相構(gòu)成，每相包括轉(zhuǎn)子單兀和定子單元，轉(zhuǎn)子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子部分，定子單元包括聚磁結(jié)構(gòu)定子部分。四相結(jié)構(gòu)的每一相結(jié)構(gòu)對應(yīng)部分是相同的，各轉(zhuǎn)子單元之間由絕緣環(huán)隔離。由于采用聚磁結(jié)構(gòu)將漏磁通聚集在一起，通過定子齒表面、氣隙、轉(zhuǎn)子永磁體，轉(zhuǎn)化為有效氣隙磁通，可以增強氣隙磁場強度。該結(jié)構(gòu)在不改變電機整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只需增加少量永磁體構(gòu)成聚磁結(jié)構(gòu)，就可以減少漏磁，提高氣隙的磁場密度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，包括永磁體I、轉(zhuǎn)子環(huán)2、絕緣環(huán)3、定子齒4、繞組7和定子槽10，其特點是還包括轉(zhuǎn)子永磁體8、定子永磁體9和絕緣板11 ;永磁體I、轉(zhuǎn)子環(huán)2和轉(zhuǎn)子永磁體8構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，永磁體I固連在轉(zhuǎn)子環(huán)2的內(nèi)側(cè)壁，相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體8分別嵌放于永磁體I的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體I與轉(zhuǎn)子永磁體8的端面平齊；兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承12與電機軸6相連接；定子齒4、定子永磁體9、定子槽10和輔助鐵芯13構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；定子永磁體9放置于定子齒4端部四周，定子永磁體9的充磁方向為徑向磁化，定子齒4端面與定子永磁體9的上端面平齊，繞組7嵌放于定子槽10中；絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15 ;輔助孔14用于固定輔助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)3，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板11 ;端蓋5將定子單元固定于電機軸6。所述定子槽10由十二個硅鋼片構(gòu)成。所述輔助鐵芯13由十二個硅鋼片構(gòu)成。所述輔助鐵芯13的硅鋼片是長方形。所述絕緣環(huán)3是尼龍材料制成。所述絕緣板11是尼龍材料制成。 本發(fā)明的有益效果是由于采用聚磁結(jié)構(gòu)，永磁電機的最大氣隙磁場強度由背景技術(shù)的I. 13T增加到2. 2584T，增加了 99. 9 %，漏磁系數(shù)由I. 303降至1.076，降低了17.4%。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18%，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，在很大程度上減小了電機轉(zhuǎn)矩脈動，提高了電機性能。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。


圖I是本發(fā)明聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機的縱截面示意圖。圖2是圖I中聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元的局部放大圖。圖3是圖I中聚磁結(jié)構(gòu)定子單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖I中絕緣板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-永磁體；2_轉(zhuǎn)子環(huán)；3_絕緣環(huán)；4_定子齒；5_端蓋；6_電機軸；7_繞組；8-轉(zhuǎn)子永磁體；9_定子永磁體；10-定子槽；11-絕緣板；12_軸承；13_輔助鐵芯；14_輔助孔；15_沉頭孔。
具體實施例方式以下實施例參照圖I 4。本發(fā)明聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機包括永磁體I、轉(zhuǎn)子環(huán)2、絕緣環(huán)3、定子齒4、端蓋5、電機軸6、繞組7、轉(zhuǎn)子永磁體8、定子永磁體9、定子槽10、絕緣板11、軸承12。所述電機每相結(jié)構(gòu)相同，且由轉(zhuǎn)子單元和定子單元兩個部分構(gòu)成，每相轉(zhuǎn)子單元結(jié)構(gòu)均相同，每相定子單元結(jié)構(gòu)均相同；所述每相轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有尼龍材料制成的絕緣環(huán)3，每相定子單元間設(shè)有尼龍材料制成的絕緣板U。電機的每相轉(zhuǎn)子單元由永磁體I、轉(zhuǎn)子環(huán)2、轉(zhuǎn)子永磁體8構(gòu)成。用環(huán)氧樹脂將永磁體I粘于轉(zhuǎn)子環(huán)2內(nèi)側(cè)壁,相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體8分嵌放于永磁體I的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，以減少漏磁，達到聚磁效果，同時，使永磁體I和轉(zhuǎn)子永磁體8的端面平齊，不影響氣隙平整度。兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承12與電機軸6相連接。電機的每相定子單元由12對定子齒4、定子永磁體9、12個硅鋼片構(gòu)成的定子槽10、12個長方形硅鋼片構(gòu)成的輔助鐵芯13構(gòu)成。定子齒4端部進行圓柱化處理，定子永磁體9放置于定子齒4端部四周,定子永磁體9的充磁方向為徑向充磁,構(gòu)成聚磁結(jié)構(gòu)定子部分；繞組7嵌放于定子槽10中。端蓋5將定子單兀固定于電機軸6,使定子單兀在軸向沒有移動。絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15。輔助孔14用于固定輔助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片。聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機定子部分由多塊瓦型定子永磁體9構(gòu)成,位于電機定子齒4端部的四周,呈圓周分布,其磁化方向為徑向磁化,使定子齒4端面和定子永磁體9的上端面平齊。可選地，所述橫向磁場電機聚磁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子部分和定子部分是可以分開的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上可以組合不同相數(shù)、不同功率等級的聚磁結(jié) 構(gòu)橫向磁場永磁電機，這是大家所熟悉的。
權(quán)利要求
1.一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，包括永磁體(I)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)、絕緣環(huán)(3)、定子齒(4)、繞組(7)和定子槽(10)，其特征在于還包括轉(zhuǎn)子永磁體(8)、定子永磁體(9)和絕緣板(11);永磁體(I)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)和轉(zhuǎn)子永磁體(8)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，永磁體(I)固連在轉(zhuǎn)子環(huán)(2)的內(nèi)側(cè)壁，相鄰兩塊永磁體(I)磁性相反；轉(zhuǎn)子永磁體(8)分別嵌放于永磁體(I)的兩側(cè)，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體(I)與轉(zhuǎn)子永磁體(8)的端面平齊；兩側(cè)轉(zhuǎn)子單元通過軸承(12)與電機軸(6)相連接；定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；定子永磁體(9)放置于定子齒(4)端部四周，定子永磁體(9)的充磁方向為徑向磁化,定子齒(4)端面與定子永磁體(9)的上端面平齊，繞組(7)嵌放于定子槽(10)中；絕緣板(11)上分布多個輔助孔(14)和沉頭孔(15);輔助孔(14)用于固定輔助鐵芯(13)，沉頭孔(15)用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)(3)，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板(11);端蓋(5)將定子單兀固定于電機軸(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述定子槽(10)由十二個硅鋼片構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)由十二個硅鋼片構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)的硅鋼片是長方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣環(huán)(3)是尼龍材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣板(11)是尼龍材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚磁結(jié)構(gòu)四相橫向磁場永磁電機，用于解決現(xiàn)有橫向磁場永磁電機漏磁大的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用永磁體(1)、轉(zhuǎn)子環(huán)(2)和轉(zhuǎn)子永磁體(8)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元，和定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構(gòu)成電機的聚磁結(jié)構(gòu)定子單元；每相聚磁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子單元間設(shè)有絕緣環(huán)(3)，每相聚磁結(jié)構(gòu)定子單元間設(shè)有絕緣板(11)。由于采用聚磁結(jié)構(gòu)，永磁電機的最大氣隙磁場強度由背景技術(shù)的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系數(shù)由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18％，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，減小了電機轉(zhuǎn)矩脈動，提高了電機性能。
文檔編號H02K1/16GK102780342SQ201210307560
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者史儀凱, 崔田田, 楊寧, 蘇士斌, 袁小慶, 韓康, 馬艷, 黃磊 申請人:西北工業(yè)大學(xué)