專利名稱：一種永磁無刷電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種磁通切換型軸向磁場永磁無刷電機，是對傳統(tǒng)的軸 向磁場永磁無刷電機的改進(jìn)，屬于永磁電機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的軸向磁場永磁無刷電機，采用無槽結(jié)構(gòu)其磁負(fù)荷小，有槽結(jié)構(gòu)功率密 度較高但制造困難，需使用專用設(shè)備。不論是單氣隙的還是雙氣隙軸向磁場永磁 無刷電機，轉(zhuǎn)子都是由高性能永磁材料粘結(jié)在實心鋼或硅鋼片上構(gòu)成。由于這種 電機將永磁體放置在轉(zhuǎn)子上，為克服高速運轉(zhuǎn)時的離心力，需要對轉(zhuǎn)子采取特別 的輔助措施，如安裝由不銹鋼或非金屬纖維材料制成的固定裝置等，這無疑增加 了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，也提高了電機的制造成本。同時，永磁體位于轉(zhuǎn)子，冷卻 條件差，散熱困難，而較高的溫升可能會最終導(dǎo)致永磁體發(fā)生不可逆退磁，并限 制電機出力、減小電機的功率密度等，制約了電機性能的進(jìn)一步提高。由法國學(xué)者E. Hoang提出的磁通切換型永磁電機，該電機將永磁體放置在定 子上，這樣，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)簡單了，轉(zhuǎn)子上既無繞組又無永磁體，避免了上述問題， 但是這種電機是徑向磁場電機，不適合嚴(yán)格要求薄型安裝的場合，單氣隙結(jié)構(gòu)使 電機功率密度低。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題針對傳統(tǒng)的軸向磁場永磁無刷電機和磁通切換型永磁電機存在的 問題，為提高軸向磁場永磁電機性能，本實用新型提出了一種永磁無刷電機。技術(shù)方案本實用新型所提出的磁通切換型軸向磁場永磁電機由兩個定子和 一個轉(zhuǎn)子構(gòu)成的雙氣隙永磁電機，定子與轉(zhuǎn)子同軸安裝，轉(zhuǎn)子夾放在兩個定子之 間，轉(zhuǎn)子和定子之間留有空氣隙。該電機是由6個U形定子鐵芯和6塊永磁體組 成的定子單元/5個轉(zhuǎn)子極組合成的"基本電機"進(jìn)行2倍數(shù)擴充得到，將基本電 機進(jìn)行整數(shù)倍擴充，可得到6a/5a結(jié)構(gòu)的電機，其中a為正整數(shù)。兩個定子的結(jié)構(gòu)完全一樣，而且關(guān)于轉(zhuǎn)子對稱；典型的結(jié)構(gòu)是每一個定子包 括12個U形定子鐵芯、12塊扇形永磁體和12個線圈組成的集中繞組，U形定子 鐵芯和扇形永磁體交替放置構(gòu)成圓盤，兩個定子相對稱的兩個永磁體勵磁方向相 反；12個線圈分成三相，每四個線圈串聯(lián)構(gòu)成一相繞組，每個線圈繞在兩個U形 定子鐵芯的齒上，中間嵌入永磁體，永磁體沿著圓周方向交替充磁。轉(zhuǎn)子共有IO 個齒，稱為10個轉(zhuǎn)子極，均勻設(shè)置在轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁圓環(huán)的外圓周上。U形定子鐵 芯的齒和轉(zhuǎn)子極都是平行齒，或是扇形齒。有益效果本實用新型所提出的永磁無刷電機，集中了傳統(tǒng)的軸向磁場永磁 無刷電機和磁通切換型永磁電機的優(yōu)點。功率密度高，具有簡單的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和較 短的軸向尺寸，克服了永磁體放置在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的一系列問題，如背景技術(shù)中所 述，提高了電機穩(wěn)定運行的可靠性。定子采用"U"形單元鐵心，相對于傳統(tǒng)軸向 磁場永磁電機制造方便；由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，既無永磁體又無繞組，轉(zhuǎn)動慣量很 小，具有優(yōu)良的快速反應(yīng)性能，提高了電機的動態(tài)性能；同時軸向尺寸較小，很 適合嚴(yán)格要求薄型安裝的場合。


圖1為永磁無刷電機的軸向展開結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2為永磁無刷電機的平面展開圖，以上的圖中有定子l，轉(zhuǎn)子2、轉(zhuǎn)子極17，非導(dǎo)磁圓環(huán)18，定子鐵芯3，永 磁體4，集中繞組5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16。
具體實施方式
該電機由6個U形定子鐵芯3和6塊永磁體4組成的定子1與5個轉(zhuǎn)子極 17組合成6/5結(jié)構(gòu)的基本電機，將基本電機的定子1、轉(zhuǎn)子極17進(jìn)行整數(shù)倍擴充， 可得到6a/5a結(jié)構(gòu)的電機，其中a為正整數(shù)。如圖1所示，永磁無刷電機是由兩個定子1和一個轉(zhuǎn)子2構(gòu)成的雙氣隙永磁 電機，定子1與轉(zhuǎn)子2同軸安裝，轉(zhuǎn)子2夾放在兩個定子1之間，轉(zhuǎn)子2和定子1 之間留有一定厚度的空氣隙。兩個定子1的結(jié)構(gòu)完全一樣，而且關(guān)于轉(zhuǎn)子2對稱; 每一個定子1都是由12個U形定子鐵芯3、 12塊扇形永磁體4和12個集中繞組 5組成，U形定子鐵芯3和扇形永磁體4交替放置構(gòu)成圓盤，兩個定子1中的U形定子鐵芯3和永磁體4都是分別相對應(yīng)的，但是相對應(yīng)的兩個永磁體4勵磁方 向相反；12個集中線圈5分成三相，每四個線圈串聯(lián)構(gòu)成一相 繞組，每個線圈繞在兩個U形定子鐵芯3的齒上，中間嵌入永磁體4，永磁體4 沿著圓周方向交替充磁。轉(zhuǎn)子2共有10個齒，稱為10個轉(zhuǎn)子極17，均勻設(shè)置在 轉(zhuǎn)子2非導(dǎo)磁圓環(huán)18的外圓周上。每個線圈橫跨在兩個U形定子鐵芯3的齒上，永磁體4嵌在兩個U形定子鐵 芯3齒的中間，永磁體4沿著圓周方向交替充磁。U形定子鐵芯3由硅鋼片沖制 而成。轉(zhuǎn)子2結(jié)構(gòu)簡單，既沒有永磁體又沒有線圈，轉(zhuǎn)子共有IO個齒，稱為10 個極。轉(zhuǎn)子極2也由高導(dǎo)磁率的硅鋼片沖疊構(gòu)成。如圖2所示，轉(zhuǎn)子某一極正對著定子齒，設(shè)上面定子正對轉(zhuǎn)子極的線圈左導(dǎo) 體電流方向為垂直于紙面向里，此線圈的另一導(dǎo)體(右導(dǎo)體)的電流方向為垂直 于紙面向外，與此線圈相對的下面定子的線圈左右導(dǎo)體中的電流方向則相反，即 左導(dǎo)體的電流方向為垂直于紙面向里，右導(dǎo)體的電流方向垂直紙面向外。根據(jù)安 培定律，兩定子通電導(dǎo)體均受到水平向左的安培力。由于線圈固定在定子上，是 不會轉(zhuǎn)動的，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系，轉(zhuǎn)子將受到水平向右的安培力，因 此轉(zhuǎn)子將向右移動，這樣就實現(xiàn)了電機的電動運行。本實用新型的永磁電機也可以作為發(fā)電機運行。當(dāng)外部原動機拖動轉(zhuǎn)子連續(xù) 轉(zhuǎn)動時，電樞繞組中的永磁磁鏈變化將在繞組中產(chǎn)生正弦的三相感應(yīng)電動勢，與 負(fù)載相聯(lián)，就可輸出交流電流，即實現(xiàn)了電機的發(fā)電運行。
權(quán)利要求1.一種永磁無刷電機，其特征在于該電機由兩個定子(1)和一個轉(zhuǎn)子(2)構(gòu)成的雙氣隙永磁電機，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)同軸安裝，轉(zhuǎn)子(2)夾放在兩個定子(1)之間，轉(zhuǎn)子(2)和定子(1)之間留有空氣隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機，其特征在于該電機由6個U形定 子鐵芯(3)和6塊永磁體(4)組成的定子(1)與5個轉(zhuǎn)子極(17)組合成6/5 結(jié)構(gòu)的基本電機，將基本電機的定子(1)、轉(zhuǎn)子極(17)進(jìn)行整數(shù)倍擴充，可得 到6a/5a結(jié)構(gòu)的電機，其中a為正整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁無刷電機，其特征在于兩個定子(1)的結(jié) 構(gòu)完全一樣，而且關(guān)于轉(zhuǎn)子(2)對稱；每一個定子(1)包括12個U形定子鐵芯(3)、 12塊扇形永磁體(4)和12個線圈組成的集中繞組(5)， U形定子鐵芯G) 和扇形永磁體(4)交替放置構(gòu)成圓盤，兩個定子(1)相對稱的兩個永磁體(4) 勵磁方向相反；12個線圈分成三相，每四個線圈串聯(lián)構(gòu)成一相繞組，每個線圈繞 在兩個U形定子鐵芯(3)的齒上，中間嵌入永磁體(4)，永磁體(4)沿著圓周 方向交替充磁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)共有IO個齒， 稱為10個轉(zhuǎn)子極(17)，均勻設(shè)置在轉(zhuǎn)子(2)非導(dǎo)磁圓環(huán)(18)的外圓周上。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的永磁無刷電機，其特征在于U形定子鐵芯(3)的 齒和轉(zhuǎn)子極(17)都是平行齒，或是扇形齒。
專利摘要永磁無刷電機涉及的是一種磁通切換型軸向磁場永磁無刷電機，是對傳統(tǒng)的軸向磁場永磁無刷電機的改進(jìn)，該電機由兩個定子(1)和一個轉(zhuǎn)子(2)構(gòu)成的雙氣隙永磁電機，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)同軸安裝，轉(zhuǎn)子(2)夾放在兩個定子(1)之間，轉(zhuǎn)子(2)和定子(1)之間留有空氣隙。該電機由6個U形定子鐵芯(3)和6塊永磁體(4)組成的定子(1)與5個轉(zhuǎn)子極(17)組合成6/5結(jié)構(gòu)的基本電機，將基本電機的定子(1)、轉(zhuǎn)子極(17)進(jìn)行整數(shù)倍擴充，可得到6a/5a結(jié)構(gòu)的電機，其中a為正整數(shù)。由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，既無永磁體又無繞組，轉(zhuǎn)動慣量很小，具有優(yōu)良的快速反應(yīng)性能，提高了電機的動態(tài)性能；同時軸向尺寸較小，很適合嚴(yán)格要求薄型安裝的場合。
文檔編號H02K21/00GK201174647SQ20082003296
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者鑫 李, 林克曼, 林明耀, 諸自強 申請人:東南大學(xué)