外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，包括筒狀的轉(zhuǎn)子殼體和安裝在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)壁上的若干永磁體，所述若干永磁體采用相同的瓦形六面體結(jié)構(gòu)且在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)沿周向和軸向兩個(gè)方向規(guī)則排列，所述永磁體的兩個(gè)周向側(cè)面和兩個(gè)軸向側(cè)面均呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀，所述周向上和軸向上的相鄰永磁體之間分別設(shè)有軸向延伸的縱壓條和周向延伸的橫壓條，所述縱壓條和橫壓條通過(guò)螺釘緊固在所述轉(zhuǎn)子殼體上并將其兩側(cè)的永磁體壓緊固定住。本發(fā)明永磁體安裝工藝簡(jiǎn)單，牢固性和可靠性好，加工成本低，有利于優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，減小振動(dòng)，降低噪音，減小熱損耗并控制溫升，特別適用于低速大扭矩外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)及依據(jù)這種電動(dòng)機(jī)的卷筒直驅(qū)的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)等。
【專利說(shuō)明】外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，特別是低速大扭矩外轉(zhuǎn)子永磁同 步電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子通常由筒狀的轉(zhuǎn)子殼體以及位于所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)側(cè)的永 磁體組成，所述永磁體通過(guò)粘結(jié)或螺釘緊固的方式固定在轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)壁上，由此形成轉(zhuǎn) 子的勵(lì)磁磁場(chǎng)，當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)具有低速大扭矩輸出時(shí)，往往需要增加永磁體的個(gè)數(shù)，以優(yōu)化 永磁體的分布，消除或減小脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低銅損和鐵損，在此情況下，僅僅通過(guò)粘結(jié)進(jìn)行永 磁體的安裝固定，粘結(jié)的牢固性差，可靠性低，不利于保證質(zhì)量，而通過(guò)對(duì)永磁體進(jìn)行螺釘 緊固，不僅永磁體的安裝作業(yè)量大，而且由于永磁體可加工性差，也在很大程度上提高了生 產(chǎn)成本，降低了可靠性，難以保證質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié) 構(gòu)，以簡(jiǎn)化永磁體的安裝工藝，提高永磁體的牢固性和可靠性，并降低生產(chǎn)成本。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，包括筒狀的轉(zhuǎn)子 殼體和安裝在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)壁上的若干永磁體，所述若干永磁體米用相同的瓦形六面體 結(jié)構(gòu)且在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)沿周向和軸向兩個(gè)方向規(guī)則排列，所述永磁體的兩個(gè)周向側(cè)面呈 內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀，所述周向上的相鄰永磁體之間設(shè)有軸向延伸的縱壓條，所述縱壓 條通過(guò)螺釘緊固在所述轉(zhuǎn)子殼體上，所述縱壓條的周向兩側(cè)分別壓緊在相鄰永磁體的周向 側(cè)面上。
[0005] 本發(fā)明的有益效果：由于采用了在周向和軸向上規(guī)則排列的若干柱形的永磁體， 并將永磁體的周向側(cè)面設(shè)置成斜平面，通過(guò)軸向延伸的縱壓條就可以同時(shí)將若干永磁體緊 壓，由此不僅簡(jiǎn)化了安裝工藝，方便了安裝作業(yè)，而且可以采用適宜的非磁性材料制成縱壓 條（以及后面提及的橫壓條)，以減小加工難度，降低工藝要求，保證永磁體安裝的質(zhì)量，同 時(shí)還避免了因在永磁體上打孔等產(chǎn)生的負(fù)面影響，有助于改善電動(dòng)機(jī)的電磁性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1是本發(fā)明涉及永磁體安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 (a)、2 (b)和2 (c)分別為本發(fā)明涉及永磁體橫截面形狀的三種實(shí)施例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007] 參見圖1和2,本發(fā)明提供的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)包括筒狀的轉(zhuǎn)子殼體1 和安裝在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)壁上的若干永磁體2,所述若干永磁體采用相同的瓦形六面體結(jié) 構(gòu)且在所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)沿周向（沿圓周的方向）和軸向（平行于定子主軸軸線的方向）兩 個(gè)方向規(guī)則排列，所述永磁體的兩個(gè)周向側(cè)面呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀，所述周向上的相 鄰永磁體之間設(shè)有軸向延伸的縱壓條3,所述縱壓條通過(guò)螺釘4緊固在所述轉(zhuǎn)子殼體上，所 述縱壓條的周向兩側(cè)分別壓緊在相鄰永磁體的周向側(cè)面上，由此實(shí)現(xiàn)了永磁體的安裝和固 定。
[0008] 優(yōu)選地，為提高永磁體在轉(zhuǎn)子筒體上的牢固性，也可以在永磁體的徑向外側(cè)面與 轉(zhuǎn)子筒體之間設(shè)置粘接層，進(jìn)行粘結(jié)，由此也有助于減小振動(dòng)噪音。
[0009] 優(yōu)選地，任一周向上和任一軸向上排列的所述永磁體數(shù)量都是多個(gè)，由此可以根 據(jù)需要選擇永磁體的大小、形狀以及在相應(yīng)方向上多個(gè)永磁體的分布方式進(jìn)行磁場(chǎng)優(yōu)化。
[0010] 優(yōu)選地，所述若干永磁體在周向上和軸向上的規(guī)則分布方式為在周向上沿圓周對(duì) 齊且均勻分布，在軸向上沿直線對(duì)齊且均勻分布，由此不僅便于加工制造，而且還有利于避 免或減小磁場(chǎng)畸變。
[0011] 根據(jù)工藝上的便利，縱壓條可以沿軸向從轉(zhuǎn)子永磁體區(qū)域的一端延伸到另一端， 壓緊相應(yīng)的全部永磁體，也可以設(shè)置多個(gè)縱壓條，也可以將沿軸向從轉(zhuǎn)子永磁體區(qū)域的一 端延伸到另一端的全部長(zhǎng)度分成若干段，每段設(shè)置一個(gè)縱壓條。
[0012] 優(yōu)選地，所述縱壓條的橫截面呈矩形或梯形，矩形截面易于加工，而梯形截面可以 使兩側(cè)與相應(yīng)永磁體的相應(yīng)側(cè)面密切貼合，有利于提高牢固性和可靠性。所稱梯形包括幾 何學(xué)所稱的梯形和輪廓近似于幾何學(xué)所稱梯形的形狀，由四條邊組成，其上底和下底邊緣 線可以呈弧形，各線連接處可以呈角狀，也可以呈平滑的過(guò)渡曲線狀，同樣，所述矩形包括 幾何學(xué)所稱的梯形和輪廓近似于幾何學(xué)所稱矩形的形狀。
[0013] 優(yōu)選地，所述周向上的相鄰永磁體之間設(shè)有間距，由此在永磁體間形成截面為梯 形間隙，由此有利于優(yōu)化磁場(chǎng)和便于安裝，允許采用相對(duì)較寬的壓條，以保證壓條強(qiáng)度，避 免因形變導(dǎo)致永磁體松動(dòng)。
[0014] 優(yōu)選地，所述永磁體周向側(cè)面的削角角度Θ為5-35度，采用這種永磁體結(jié)構(gòu)，可 以大幅度減小磁場(chǎng)畸變，根據(jù) 申請(qǐng)人:的實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)下的常規(guī)設(shè)計(jì)，采用上述永磁 體結(jié)構(gòu)并結(jié)合其他優(yōu)化設(shè)計(jì)，氣隙磁場(chǎng)波形的畸變率可降低了 50% - 80%，使氣隙磁場(chǎng)波形 畸變率控制在15%或10%以下，反電動(dòng)勢(shì)波形的畸變率控制在10%或8%以下，由此大幅度 提高了電機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、降低了噪音、減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)且有助于增加轉(zhuǎn)矩輸出，特別適用 于卷筒直驅(qū)（以外轉(zhuǎn)子作為卷筒）的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)及其他類似場(chǎng)合。
[0015] 優(yōu)選地，所述永磁體的兩個(gè)軸向側(cè)面也呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀，所述軸向上相 鄰的永磁體之間留有間距，所述軸向上相鄰的永磁體之間的間距內(nèi)設(shè)有周向延伸的橫壓 條，所述橫壓條的橫截面呈矩形或梯形，并通過(guò)螺釘緊固在所述轉(zhuǎn)子殼體上，所述橫壓條的 軸向側(cè)面緊壓相應(yīng)永磁體的相應(yīng)側(cè)面。通過(guò)這種縱橫交織的壓條，將永磁體的各個(gè)方向都 緊固住，由此可以進(jìn)一步提高安裝的牢固性并進(jìn)一步優(yōu)化磁場(chǎng)。
[0016] 優(yōu)選地，所述縱壓條和所述橫壓條與所述轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)壁之間均留壓條緊固間 隙，所述壓條緊固間隙內(nèi)填充有非導(dǎo)磁的粘結(jié)劑，或者所述壓條緊固間隙內(nèi)設(shè)有非導(dǎo)磁的 墊或粘結(jié)劑5,通過(guò)緊固間隙的設(shè)置可以保證螺釘?shù)木o固力全部壓在相應(yīng)永磁體上，通過(guò)粘 接劑、墊和粘結(jié)劑的設(shè)置，可以提高壓條的牢固性，并有利于減少振動(dòng)噪音。
[0017] 所述永磁體橫截面(垂直于定子主軸軸線方向上的截面)在徑向上的外邊緣21 (徑 向上遠(yuǎn)離定子主軸的邊緣）呈圓心位于所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線上(在永磁體橫截面所在平面 上，所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn)，下同）的圓弧線形，所述永磁體橫截面在徑向上的 內(nèi)邊緣22 (徑向上靠近定子主軸的邊緣）呈單一的圓弧形或者為由多段圓弧相互連接成的 曲線，通過(guò)這些曲線表面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以明顯地改善氣隙磁場(chǎng)波形，減小畸變率。
[0018] 圖2 (a) - (c)給出涉及永磁體橫截面在徑向上的內(nèi)邊緣形狀的幾個(gè)實(shí)施例： 圖2 (a)給出的實(shí)施例中：所述永磁體橫截面在徑向上的內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，其圓 心位于所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線上，外邊緣和內(nèi)邊緣的半徑分別為R1和R2,形成在徑向上等厚 的永磁體，使各永磁體徑向內(nèi)、夕卜表面分別位于與所述轉(zhuǎn)子殼體同軸的相應(yīng)圓柱面上，并使 永磁體在徑向上的內(nèi)表面與定子的外表面之間間距相等； 圖2 (b)給出的實(shí)施例中：所述永磁體橫截面在徑向上的內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，其半 徑與所述永磁體橫截面在徑向上的外邊緣的半徑相等，均為R1，其圓心位于所述永磁體橫 截面外邊緣中點(diǎn)與所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線所確定的直線上，由此形成永磁體中央厚兩側(cè)薄的 結(jié)構(gòu)，有利于消除邊緣諧波； 圖2 (c)的實(shí)施例中，所述永磁體橫截面在徑向上的內(nèi)邊緣可以采用圖2 (a)實(shí)施例 的形狀，也可以采用圖2 (b)實(shí)施例的形狀，其特殊之處在于將圖2 (a)實(shí)施例和圖2 (b) 實(shí)施例中永磁體橫截面在徑向上的內(nèi)邊緣與永磁體橫截面的周向側(cè)邊通過(guò)一個(gè)小的凹圓 弧線（半徑為R3)連接，而不是通常情況下的直接連接或者通過(guò)凸形圓角連接，由此可以更 有效地減小邊緣諧波。兩邊圓弧的設(shè)置起到了類似"削角"的效果，有利于進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)，優(yōu)化磁場(chǎng)，明顯地消除或減小高次諧波的作用力，為電機(jī)在低速/超低速、大扭矩下 穩(wěn)定工作提供基礎(chǔ)保證。
[0019] 優(yōu)選地，所述永磁體的長(zhǎng)度(軸向長(zhǎng)度）在30-95mm之間，所述永磁體的厚度（當(dāng)永 磁體為不等厚結(jié)構(gòu)時(shí)，指最大厚度)在8-18mm之間，由此在保證機(jī)械強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的前提 下，可以明顯地減小高次諧波的影響。
[0020] 由于周向上永磁體的分布為環(huán)形分布，沒(méi)有首尾之分，因此每個(gè)縱壓條的兩側(cè)都 有永磁體，而軸向兩端的橫壓條的軸向外側(cè)沒(méi)有永磁體，除兩端之外的其他橫壓條的兩側(cè) 都有永磁體。
[0021] 本發(fā)明所稱瓦形六面體是指其主體部分呈類似于瓦的柱體，包括兩個(gè)徑向的表 面、兩個(gè)周向的表面和兩個(gè)軸向的表面，其中徑向的兩個(gè)表面和周向的兩個(gè)表面相互間隔 兩兩連接形成柱體的側(cè)面，軸向的兩個(gè)表面構(gòu)成該柱體的頂和底，呈近似扇形。柱體的任一 棱邊既可以是平面相交、曲面相交、平面和曲面相交形成的棱邊，也可以是平滑過(guò)渡的曲面 或其他任意適宜的結(jié)構(gòu)。
[0022] 本發(fā)明所稱的永磁體上某個(gè)表面呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀是指其徑向的內(nèi)側(cè)向 永磁體徑向內(nèi)表面中間傾斜的狀態(tài)。該表面可以通過(guò)機(jī)加工在毛坯上的相應(yīng)側(cè)面上對(duì)內(nèi)側(cè) 棱邊進(jìn)行切削形成，故稱為內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面，也可以采用其他成型方式成型。
[0023] 本發(fā)明所稱的所述永磁體的兩個(gè)周向側(cè)面的削角角度是指以永磁體橫截面的外 邊緣兩端點(diǎn)與轉(zhuǎn)子殼體的軸線的連線為度量基準(zhǔn)，永磁體橫截面的周向側(cè)邊與相應(yīng)側(cè)的上 述連線的夾角。
[0024] 本發(fā)明所稱的凹圓弧線是指相對(duì)于其所在的實(shí)體來(lái)說(shuō)，其彎曲方向使所述實(shí)體的 體積或面積變小的圓弧線。
【權(quán)利要求】
1. 一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括筒狀的轉(zhuǎn)子殼體和安裝在所述 轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)壁上的若干永磁體，所述若干永磁體采用相同的瓦形六面體結(jié)構(gòu)且在所述轉(zhuǎn)子 殼體內(nèi)沿周向和軸向兩個(gè)方向規(guī)則排列，所述永磁體的兩個(gè)周向側(cè)面呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平 面狀，所述周向上的相鄰永磁體之間設(shè)有軸向延伸的縱壓條，所述縱壓條通過(guò)螺釘緊固在 所述轉(zhuǎn)子殼體上，所述縱壓條的周向兩側(cè)分別壓緊在相鄰永磁體的周向側(cè)面上。
2. 如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于任一周向上和任一 軸向上排列的所述永磁體數(shù)量都是多個(gè)。
3. 如權(quán)利要求2所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述若干永磁體在 周向上和軸向上的規(guī)則分布方式為在周向上沿圓周對(duì)齊且均勻分布，在軸向上沿直線對(duì)齊 且均勻分布。
4. 如權(quán)利要求3所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱壓條的橫截 面呈矩形或梯形。
5. 如權(quán)利要求4所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述周向上的相鄰 永磁體之間設(shè)有間距，由此在永磁體間形成截面為梯形間隙。
6. 如權(quán)利要求5所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述永磁體周向側(cè) 面的削角角度為5-35度。
7. 如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 永磁體的兩個(gè)軸向側(cè)面也呈內(nèi)側(cè)削角狀的斜平面狀，所述軸向上相鄰的永磁體之間留有間 距，所述軸向上相鄰的永磁體之間的間距內(nèi)設(shè)有周向延伸的橫壓條，所述橫壓條的橫截面 呈矩形或梯形，并通過(guò)螺釘緊固在所述轉(zhuǎn)子殼體上，所述橫壓條的軸向側(cè)面緊壓相應(yīng)永磁 體的相應(yīng)側(cè)面。
8. 如權(quán)利要求7所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述縱壓條和所述 橫壓條與所述轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)壁之間均留壓條緊固間隙，所述壓條緊固間隙內(nèi)填充有非導(dǎo)磁 的粘結(jié)劑，或者所述壓條緊固間隙內(nèi)設(shè)有非導(dǎo)磁的墊或粘結(jié)劑。
9. 如權(quán)利要求8所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述永磁體橫截面 在徑向上的外邊緣呈圓心位于所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線上的圓弧線形，所述永磁體橫截面在徑 向上的內(nèi)邊緣采用以下任意一種結(jié)構(gòu)形式： (1) 所述內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，圓心位于所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線上； (2) 所述內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，圓心位于所述永磁體橫截面外邊緣中點(diǎn)與所述轉(zhuǎn)子 殼體的軸線所確定的直線上，且其半徑等于所述外邊緣的半徑； (3) 所述內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，圓心位于所述轉(zhuǎn)子殼體的軸線上，永磁體橫截面在徑 向上的內(nèi)邊緣與永磁體橫截面的周向側(cè)邊通過(guò)一個(gè)小的凹圓弧線連接； (4) 所述內(nèi)邊緣呈單一的圓弧形，圓心位于所述永磁體橫截面外邊緣中點(diǎn)與所述轉(zhuǎn)子 殼體的軸線所確定的直線上，且其半徑等于所述外邊緣的半徑，永磁體橫截面在徑向上的 內(nèi)邊緣與永磁體橫截面的周向側(cè)邊通過(guò)一個(gè)小的凹圓弧線連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的永磁體安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述永磁體的長(zhǎng) 度在3〇-95mm之間，所述永磁體的厚度在8-18mm之間。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK104158325SQ201410414146
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】彭祖軍, 郭希文, 喻林 申請(qǐng)人:江西工埠機(jī)械有限責(zé)任公司