專利名稱：一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一、電機(jī)轉(zhuǎn)子使用永磁體的由來
永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高 永磁式電機(jī)省去了勵磁式電機(jī)的勵磁繞組、碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單；取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)，避免了磁式發(fā)電機(jī)勵磁繞組易燒毀、斷線，碳刷、滑環(huán)易磨損等故障；使可靠性大為提高。2、體積小、重量輕、比功率大
永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的采用，使得電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排列得很緊湊，體積、重量大為減少。永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的簡化，還使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量減少，實(shí)用轉(zhuǎn)速增加，比功率(即功率、體積之比例)達(dá)到一個很高的值。3、中、低速性能好
功率等級相同的情況下，怠速時，永磁式電機(jī)要比勵磁式電機(jī)的輸出功率高一倍。4、效率高
永磁式電機(jī)是一種節(jié)能產(chǎn)品。永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)免去了產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場所需的勵磁功率和碳刷、滑環(huán)之間磨擦的機(jī)械損耗，使得永磁式電機(jī)效率大為提高。普通勵磁式電機(jī)在1500轉(zhuǎn)/分至6000轉(zhuǎn)/分之間的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)平均效率只有45%至55%，而永磁式電機(jī)則可高達(dá)75%至 80%。5、無無線電干擾
永磁電機(jī)無碳刷、無滑環(huán)的結(jié)構(gòu)，消除了碳刷與滑環(huán)磨擦產(chǎn)生的無線電干擾；消除了電火花，特別適合于爆炸性危險(xiǎn)程度較大的環(huán)境下工作，也降低了電機(jī)對環(huán)境溫度的要求。二、電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式
傳統(tǒng)永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是將柱形、環(huán)形永磁體包在護(hù)套內(nèi)，或?qū)⒋配撹偳对谛据S表面。將柱形永磁體包在護(hù)套內(nèi)，是最傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其適用于小型電機(jī)，對大功率電機(jī)來講永磁體浪費(fèi)大，致使成本太高，還有套筒厚，對電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不利。將環(huán)形永磁體包在護(hù)套內(nèi)，是對前面的改進(jìn)，成本有所降低，但其它問題沒解決，還多出個內(nèi)徑處應(yīng)力集中的問題，高速旋轉(zhuǎn)時容易破裂，這使其限制了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，難以用在高速電機(jī)上。為解決這個問題，一般會在磁環(huán)中間放入硅鋼片或磁鐵棒，這加大了轉(zhuǎn)子制造難度，影響動平衡。雖然永磁體不會脫落，但不解決內(nèi)徑處應(yīng)力集中的問題，使用中依然會使永磁體容易開裂，對磁性能有一些影響。此外，使用整塊的永磁體還會增大轉(zhuǎn)子的渦流損耗，增大了電機(jī)散熱的難度。將磁鋼鑲嵌在芯軸表面，雖然解決了電磁設(shè)計(jì)問題，但強(qiáng)度低；直接暴露在電樞反應(yīng)磁場中的磁鋼渦流損耗也較大，因此難以用在高速電機(jī)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，輸出效率聞、應(yīng)用范圍廣，可用在聞速電機(jī)上。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，包括永磁轉(zhuǎn)子、定子、軸承和機(jī)殼，其中永磁轉(zhuǎn)子、定子和軸承裝在機(jī)殼內(nèi)，永磁轉(zhuǎn)子固定在軸承上旋轉(zhuǎn)，永磁轉(zhuǎn)子包括永磁體、軸和兩端芯軸，所述軸在其柱面內(nèi)側(cè)沿圓周成環(huán)形均布排列有槽，每個槽都是獨(dú)立的互不相連的，永磁體放在槽內(nèi)構(gòu)成永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主體，兩端芯軸固定在軸兩端，用來推動工件轉(zhuǎn)動或帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，輸出機(jī)械能或輸入機(jī)械能，構(gòu)成永磁轉(zhuǎn)子。所述永磁體沿徑向分布，每塊永磁體都不相連，所有永磁體對外視為一個整體，整體充磁或者將每個永磁體沿徑向先充磁后裝入永磁轉(zhuǎn)子。所述永磁轉(zhuǎn)子是η極結(jié)構(gòu)型式，η為偶數(shù)。所述永磁體根據(jù)長度需要分段，沿軸向分成m段結(jié)構(gòu)型式，m為大于I的自然數(shù)。本發(fā)明的有益效果如下:1、相較磁環(huán)，不存在內(nèi)徑處應(yīng)力集中的問題。高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)子離心力非常大，同時轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)較大的柔性變形；相對于整體的圓柱或圓環(huán)形永磁體而言，每個條形永磁體單個體積小可承受更高的離心力，而不會出現(xiàn)碎裂；相對整體的永磁體而言，應(yīng)力較為分散，每個永磁體承受的應(yīng)力減小，轉(zhuǎn)子能承受更大的轉(zhuǎn)子變形量。2、外壁厚度減小，永磁體周向分段，且可以進(jìn)一步沿軸向分段，有利于減小轉(zhuǎn)子損耗。3、轉(zhuǎn)子主體軸是由整塊的圓柱體材料構(gòu)成，提高了材料利用率和轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，可承受更高的轉(zhuǎn)速和應(yīng)力，并具有較小的渦流損耗。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子受力要么集中在護(hù)套上，要么集中在心軸上，其它部分不受力；本裝置的結(jié)構(gòu)使整體式的護(hù)套、心軸、筋都受力，有效利用率要高很多。4、減小永磁體用量，降低成本。5、轉(zhuǎn)子永磁體徑向分布,永磁轉(zhuǎn)子的所有永磁體對外可視為一個整體,可以整體充磁；也可每個永磁體沿徑向先充磁后裝入轉(zhuǎn)子。


圖1為永磁體沿徑向先充磁后裝入轉(zhuǎn)子平面示意圖。圖2為永磁轉(zhuǎn)子的所有永磁體對外可視為一個整體，可整體充磁，整體充磁狀態(tài)下的平面示意圖。圖3為單段式永磁體沿徑向裝入轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，其中I是第一軸；2是第一種永磁體。圖4為分段式永磁體沿徑向裝入轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，其中3是第二軸；4是第二種永磁體。圖5為永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖,其中5是機(jī)殼；6是定子；7是軸承；8是第一芯軸；9是第二種永磁體；10是第二軸；11是第二芯軸。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，永磁體可沿徑向先充好磁，然后裝入軸內(nèi)，其對外磁特性如圖，極性可整體對調(diào)一樣。如圖2所示，永磁體可沿徑向先裝入軸內(nèi)，軸是由整塊的圓柱體材料構(gòu)成，其永磁轉(zhuǎn)子的所有永磁體對外可視為一個整體，其可整體充磁，其對外磁特性如圖。如圖3所示，單段式永磁體(第一種永磁體2)沿徑向一個個裝入軸(第一軸I)槽內(nèi)，其結(jié)構(gòu)示意如圖，適合永磁體總長較短的結(jié)構(gòu)。然后可用楔子或固化填充物加入縫隙固定。如圖4所示，當(dāng)永磁體較長時，從一端裝入困難，可分兩段或多段從兩端裝入，圖中是分兩段式永磁體(第二永磁體4)沿徑向從兩端裝入軸(第二軸3)槽內(nèi)，其結(jié)構(gòu)示意如圖，適合永磁體總長較長的結(jié)構(gòu)。然后可用楔子或固化填充物加入縫隙固定。如圖5所不,此為永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)意圖，包括永磁子、定子、軸承和機(jī)殼,永磁電機(jī)的定子與其他永磁電機(jī)定子沒有區(qū)別，其中永磁轉(zhuǎn)子、定子和軸承裝在機(jī)殼內(nèi)，永磁轉(zhuǎn)子固定在軸承上旋轉(zhuǎn)，永磁轉(zhuǎn)子包括永磁體、軸和兩端芯軸，所述軸是由整塊的圓柱體材料構(gòu)成，在其柱面內(nèi)側(cè)沿圓周成環(huán)形均布排列有槽，每個槽都是獨(dú)立的互不相連的，永磁體放在槽內(nèi)構(gòu)成永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主體，兩端芯軸固定在軸兩端，用來推動工件轉(zhuǎn)動或帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，輸出機(jī)械能或輸入機(jī)械能，構(gòu)成永磁轉(zhuǎn)子。將第三種永磁體9裝入第三軸10的槽內(nèi)后,連接固定兩端芯軸，即第一芯軸8和第二芯軸11，就得到所需要的轉(zhuǎn)子，后將此轉(zhuǎn)子裝入裝有定子6、軸承7的機(jī)殼5內(nèi)就得到永磁電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，包括永磁轉(zhuǎn)子、定子、軸承和機(jī)殼，其中永磁轉(zhuǎn)子、定子和軸承裝在機(jī)殼內(nèi)，永磁轉(zhuǎn)子固定在軸承上旋轉(zhuǎn)，其特征在于永磁轉(zhuǎn)子包括永磁體、軸和兩端芯軸，所述軸在其柱面內(nèi)側(cè)沿圓周成環(huán)形均布排列有槽，每個槽都是獨(dú)立的互不相連的，永磁體放在槽內(nèi)構(gòu)成永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主體，兩端芯軸固定在軸兩端，用來推動工件轉(zhuǎn)動或帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，輸出機(jī)械能或輸入機(jī)械能，構(gòu)成永磁轉(zhuǎn)子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體沿徑向分布，每塊永磁體都不相連，所有永磁體對外視為一個整體，整體充磁或者將每個永磁體沿徑向先充磁后裝入永磁轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子是η極結(jié)構(gòu)型式，η為偶數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體根據(jù)長度需要分段，沿軸向分成m段結(jié)構(gòu)型式，m為大于I的自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)子永磁成環(huán)形均布的永磁電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。永磁電機(jī)包括永磁轉(zhuǎn)子、定子、軸承和機(jī)殼，永磁轉(zhuǎn)子包括永磁體、軸和兩端芯軸，所述軸在其柱面內(nèi)側(cè)沿圓周成環(huán)形均布排列有槽，每個槽都是獨(dú)立的互不相連的，永磁體放在槽內(nèi)構(gòu)成永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子主體，兩端芯軸固定在軸兩端。本發(fā)明提高了永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子材料利用率和強(qiáng)度，可承受更高的轉(zhuǎn)速和應(yīng)力，并具有較小的渦流損耗，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，輸出效率高，適用面廣，可滿足不同用戶需求，能用在高速電機(jī)上。
文檔編號H02K1/27GK103078430SQ201210586478
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王寧, 董繼勇, 黃允凱 申請人:南京磁谷科技有限公司