專利名稱：一種自增速永磁直驅電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電工、電機領域。
背景技術：
根據(jù)電機設計原理，在額定功率確定的情況下，轉子旋轉速度越高，電機的體積、 重量和制造成本就越小。在很多諸如風力發(fā)電、電動汽車驅動等低速場合，通常利用體積龐 大的齒輪箱等機械裝置進行變速驅動，以兼顧高速電機的設計要求與低轉速大轉矩需要之 間的矛盾。而大量機械裝置的使用將不可避免的帶來噪聲、機械損耗以及需要定期維護等 問題，并將明顯增加結構的復雜性以及體積和重量。直驅電機可以直接用于低速工況，省去了額外的齒輪箱等中間轉換裝置，大大簡 化了系統(tǒng)結構，減小整個系統(tǒng)的體積和重量，同時，系統(tǒng)的可靠性、效率和功率密度等必將 得到有效地提高，因此，直驅電機逐漸成為國內(nèi)外學者的研究熱點。但是，由于直驅電機運 行速度低，通常傳統(tǒng)直驅電機具有體積大，定子和轉子均有很多對極等特點，給電機制造和 安裝帶來很大的困難，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足進行設計，提出了一種自增速永磁直驅電 機，目的在于提高低速大轉矩應用情況下電機系統(tǒng)的功率密度，簡化系統(tǒng)結構，提高運行效率。技術方案為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的自增速永磁直驅電機由電機定子 和電機轉子構成，該電機定子包括設有線槽的定子鐵心、嵌入定子鐵心線槽內(nèi)的電樞繞組、 定子極靴以及安裝于定子極靴表面的永磁體；永磁體沿電機徑向充磁，永磁體沿著電機氣 隙的圓周依次排列。所述電機轉子包括轉子鐵心和轉子凸極；電機定子和電機轉子之間設 有氣隙；所述電機定子固定不動，電機轉子作旋轉運動。該自增速永磁直驅電機包括內(nèi)轉子 結構或外轉子結構。所述的每個極靴上的永磁體沿電機徑向充磁，且相鄰永磁體充磁方向 相反，構成N-S交替充磁結構，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。所述的永磁體布滿整個 內(nèi)轉子結構電機定子內(nèi)表面，或外轉子結構定子外表面，設計成閉口槽結構；所述的永磁體 貼裝于極靴表面，設計成開口槽結構，且每個定子極靴的寬度與永磁體的極距之比為大于1 的自然數(shù)或分數(shù)。所述電樞繞組可繞制成集中或分布形式。該自增速永磁直驅電機可以用作電動機，也可以用作發(fā)電機。有益效果1)利用特殊的電機定轉子結構，通過調(diào)制電機的氣隙磁阻分布，使電機定子內(nèi)永 磁磁通的旋轉速度成倍于電機轉子轉速，實現(xiàn)自增速的效果，以提高電機額定輸出轉矩和 功率密度；
2)永磁體和繞組均被安裝于電機定子上，便于電機的冷卻；3)電樞繞組不限制為集中繞組，電機極數(shù)配比更具多樣性；4)每個極靴上的永磁體塊數(shù)不限制為偶數(shù)，為電機設計帶來很大的靈活性，同時 便于通過設計合理的永磁體和轉子凸極數(shù)量，以減小電機定位力，避免使用斜槽等措施，降 低制造難度和成本；5)電機轉子僅為帶有凸極的鐵心結構，機械強度大，適用于大轉矩輸出工況；


圖1為結構一自增速永磁直驅電機閉口槽結構示意圖。圖2為結構二 自增速永磁直驅電機開口槽結構(極靴寬度與永磁體極距之比為 分數(shù))示意圖。圖3為結構三自增速永磁直驅電機開口槽結構(極靴寬度與永磁體極距之比為 自然數(shù))示意圖。圖中有定子鐵心1，電樞繞組2，定子極靴3，永磁體4，氣隙5，轉子鐵心6，轉子凸 極7。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明提供的新型自增速直驅電機適用于低速大轉矩工況，可以作為直驅電機 運行于電動或發(fā)電狀態(tài)，其結構包括電機定子和電機轉子，該電機定子包括設有線槽的定 子鐵心、電樞繞組、定子極靴和永磁體，電樞繞組嵌入定子鐵心線槽內(nèi)，永磁體安裝于定子 極靴表面；電機轉子包括轉子鐵心和轉子凸極；在電機定子永磁體和轉子凸極之間設有氣 隙。所述的定子鐵心和次級鐵心由硅鋼疊片或其他導磁材料構成。所述的每個極靴上的有多個永磁體沿著氣隙圓周依次排列，這些永磁體沿電機徑 向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構成N-S交替充磁結構，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正 弦分布。所述的永磁體可以布滿整個電機定子氣隙側表面，設計成閉口槽結構；或所述的 永磁體僅僅貼裝于極靴表面，設計成開口槽結構，且每個定子極靴的寬度與永磁體的極距 之比為大于1的自然數(shù)或分數(shù)，不同于現(xiàn)有技術要求定子極靴寬度與永磁體極距之比必須 為偶數(shù)。所述電樞繞組可繞制成集中或分布形式，不同于現(xiàn)有技術要求必須為集中繞組。所述電機定子固定不動，電機轉子作旋轉運動。所述新型自增速永磁直驅電機包括內(nèi)轉子結構和外轉子結構。參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的新型自增速永磁直驅電機，包括電機定子和電機轉 子，該直驅電機定子包括設有線槽的定子鐵心1、電樞繞組2、定子極靴3和永磁體4，電樞繞 組2嵌入定子鐵心線槽內(nèi)，永磁體4安裝于定子極靴3表面；電機轉子包括轉子鐵心6和轉 子凸極7 ；在電機定子永磁體和轉子凸極之間設有氣隙5。所述的定子鐵心1、定子極靴3、轉子鐵心6和轉子凸極7均由硅鋼疊片或其他導磁材料構成，與普通電機制造工藝相同。所述的每個極靴上的有多個永磁體沿著氣隙圓周依次排列，這些永磁體沿電機徑 向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構成N-S交替充磁結構，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正 弦分布。所述的永磁體可以布滿整個電機定子氣隙側表面，設計成閉口槽結構(如圖1所 示)；或所述的永磁體僅僅貼裝于極靴表面，設計成開口槽結構(如圖2和3所示)，且每個 定子極靴的寬度與永磁體的極距之比為大于1的自然數(shù)或分數(shù)，不同于現(xiàn)有技術要求定子 極靴寬度與永磁體極距之比必須為偶數(shù)。所述電樞繞組2可按不同極對數(shù)制成集中或分布形式。電樞繞組2的極距(弧 度)與永磁體4的極距(弧度)不等，且滿足如下關系
權利要求
1.一種自增速永磁直驅電機，由電機定子和電機轉子構成；其特征在于該電機定子 包括設有線槽的定子鐵心(1)、嵌入定子鐵心(1)線槽內(nèi)的電樞繞組(2)、定子極靴(3)以及 安裝于定子極靴(3)表面的永磁體(4)；永磁體(4)沿電機徑向充磁，永磁體(4)沿著電機 氣隙(5)的圓周依次排列；所述電機轉子包括轉子鐵心(6)和轉子凸極(7)；電機定子和電 機轉子之間設有氣隙(5)；所述電機定子(1)固定不動，電機轉子(6)作旋轉運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的自增速永磁直驅電機，其特征在于該自增速永磁直驅電機 包括內(nèi)轉子結構或外轉子結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的自增速永磁直驅電機，其特征在于所述的每個極靴上的永 磁體(4)沿電機徑向充磁，且相鄰永磁體(4)充磁方向相反，構成N-S交替充磁結構，使氣隙 (5)內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。
4.根據(jù)權利要求1所述的自增速永磁直驅電機，其特征在于所述的永磁體(4)布滿 整個內(nèi)轉子結構電機定子內(nèi)表面，或外轉子結構定子外表面，設計成閉口槽結構；所述的永 磁體(4)貼裝于極靴(3)表面，設計成開口槽結構，且每個定子極靴(3)的寬度與永磁體(4) 的極距之比為大于1的自然數(shù)或分數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的自增速永磁直驅電機，其特征在于所述電樞繞組(2)繞制成 集中或分布形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自增速永磁直驅電機包括電機定子和電機轉子；所述電機定子包括設有線槽的定子鐵心(1)、嵌入定子鐵心(1)線槽內(nèi)的電樞繞組(2)、定子極靴(3)以及安裝于定子極靴(3)表面的永磁體(4)；所述電機轉子包括轉子鐵心(6)和轉子凸極(7)；電機定子和電機轉子之間設有氣隙(5)；電機包括內(nèi)轉子結構或者外轉子結構。本發(fā)明利用電機特殊的結構，通過調(diào)制電機的氣隙磁阻分布，使電機定子內(nèi)永磁磁通的旋轉速度成倍于電機轉子的轉速，實現(xiàn)自增速的效果，該電機適用于低速直驅應用場合，具有功率密度高，額定轉矩大等特點。
文檔編號H02K1/24GK102118072SQ20111002820
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者丁石川, 李祥林, 杜懌, 樊英, 程明, 鄒國棠 申請人:東南大學