專利名稱：稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機屬電學(xué)領(lǐng)域。
目前，在電機制造領(lǐng)域，已經(jīng)廣泛地采用稀土永磁材料來制造電機。在同步電機中，按永磁體磁化方向和安裝型式的不同，有切向、徑向和軸向三種結(jié)構(gòu)。切向結(jié)構(gòu)永磁電機的轉(zhuǎn)子有磁場密集作用，氣隙磁密較高，但漏磁較大，交軸電樞反應(yīng)大，轉(zhuǎn)子工藝復(fù)雜，一般做成單定子結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的同步電機的永磁體和電機的體積不能得到充分的利用，因此，體積和重量無法進一步減小，尤其要求做成特低慣最的永磁電機時難以達到其要求，應(yīng)用受到限制。軸向結(jié)構(gòu)的永磁電機的定子可以成做雙定子結(jié)構(gòu)，其永磁體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子為餅式，這種結(jié)構(gòu)的電機雖然使永磁體能得到充分利用，但它存在以下幾個缺點(1)軸向結(jié)構(gòu)的餅式轉(zhuǎn)子，橫向直徑大，不易滿足特低慣量要求;(2)雙定子鐵芯為卷式，開槽不方便，加工困難，工藝復(fù)雜;(3)轉(zhuǎn)子磁極面與轉(zhuǎn)軸安裝垂直度要求高，否則易擺動;(4)由于定子繞組幅向放置，齒與軛部磁密不均勻，導(dǎo)磁材料未得到充分利用，且定子繞組內(nèi)外端部分布也不均勻，內(nèi)端部冷卻困難。
鑒于上述已有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計一種能充分利用其永磁材料，電機體積小，電樞反應(yīng)和轉(zhuǎn)動慣量小以及加工方便，結(jié)構(gòu)簡單的永磁雙定子同步電機。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用徑向瓦狀永磁杯形轉(zhuǎn)子和徑向內(nèi)、外定子結(jié)構(gòu)。其轉(zhuǎn)子是由瓦狀永磁磁鋼和非磁性支架及轉(zhuǎn)軸組合而成的多極杯形轉(zhuǎn)子;徑向內(nèi)、外定子與普通電機相同。
下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及要求。
附

圖1是本發(fā)明稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機一種具體結(jié)構(gòu)形式示意圖。即為法蘭固定全封式風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可做成開啟式，外型可做成園筒式、帶底腳式風(fēng)冷，或自冷式或其他水冷，油冷或噴油冷卻等結(jié)構(gòu)形式。以附圖1為例，它由機殼(1)、外定子鐵芯(2)、永磁體(3，10)、內(nèi)定子鐵芯(4)、軸承蓋(5)、軸承(6)、端蓋(7)、外定子繞組(8)、內(nèi)定子繞組(9)、前端蓋(11)、風(fēng)扇(12)、轉(zhuǎn)子(13)等所構(gòu)成。其轉(zhuǎn)子(13)由瓦狀永磁磁鋼(3)、非磁性支架(16)和轉(zhuǎn)軸(17)組成多極杯形轉(zhuǎn)子。瓦狀永磁體(3)可用釤鈷、釹鐵硼等其他高性能永磁材料制成整塊瓦狀或拼塊構(gòu)成。轉(zhuǎn)子支架(16)由強度較高的非磁性材料制成整式或組合式。合理地選擇永磁磁鋼(3)的寬度、長度、厚度及非磁性支架(16)，可獲得所需要的波形(如方形波、正弦波、梯形波等)和滿足轉(zhuǎn)子強度要求。為了可靠，轉(zhuǎn)子磁鋼的內(nèi)、外園周可分別設(shè)置襯套(15)和保護套環(huán)(14)。設(shè)置襯套(15)的目的是為了便于磁鋼(3)的安裝和定位。設(shè)置保護套環(huán)(14)是用來保護轉(zhuǎn)子，防止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時因離心力而損壞轉(zhuǎn)子，尤其是對高速電機是不可少的。杯形轉(zhuǎn)子(13)可單端固定在轉(zhuǎn)軸上，也可一端固定在轉(zhuǎn)軸上，另一端通過軸承固定在內(nèi)定子(4)的套筒(18)上，以提高轉(zhuǎn)子的強度。附圖1所示的是前者，且在轉(zhuǎn)子上安裝有風(fēng)扇，其支架上(16)及套筒(18)與轉(zhuǎn)軸(17)之間有通風(fēng)道。固定外定子鐵芯的方型機殼中，四角也有通風(fēng)道，左右端蓋也設(shè)有相應(yīng)的通風(fēng)孔，在電機中構(gòu)成良好的風(fēng)路系統(tǒng)。若用其他冷卻方式時，也便于構(gòu)成相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)。
內(nèi)、外定子的電樞鐵芯均可用硅鋼沖壓而成。結(jié)構(gòu)及工藝均簡單。槽中放置定子繞組，繞組可為迭繞組或波繞組，整數(shù)槽或分?jǐn)?shù)槽繞組，單層或多層繞組，整距或短距的單相或三相或多相繞組，內(nèi)、外定子繞組軸線間的夾角可任意選擇，一般互相重合。繞組端部分布均勻、散熱好。
本發(fā)明與已有的同步電機相比具有以下優(yōu)點1.轉(zhuǎn)子由高性能的稀土永磁材料磁鋼制成杯形，可做得很薄，其轉(zhuǎn)動慣量很小，這是現(xiàn)有其它同步電機無法比的;
2.與單定子永磁同步電機相比，在同樣的用材和體積重量下，永磁雙定子杯形轉(zhuǎn)子同步電機的出力要提高30%以上;
3.杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機易做成方波，在用材相同的情況下，方波電機又比正弦波電機出力提高10%;
4.杯形轉(zhuǎn)子瓦狀磁鋼的導(dǎo)磁系數(shù)μm與空氣導(dǎo)磁系數(shù)μO相近，電機的等效氣隙很大，電樞反應(yīng)很小，為普通電機電樞反應(yīng)的20～30%左右，且Xag≈Xad，電機的電氣性能比已有的永磁電機性能好。
5.當(dāng)作無刷直流電動機使用時，方波電機無轉(zhuǎn)矩脈動，作無換向的直流發(fā)電機使用時，方波電機通過橋式二極管整流得到很平穩(wěn)的直流電源，使濾波裝置簡化;
6.內(nèi)、外定子結(jié)構(gòu)與普通電機相同，結(jié)構(gòu)和工藝均簡單。
鑒于本發(fā)明的永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機具有以上優(yōu)點，將在航空航天，數(shù)控機床加工中心，柔性加工系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，機器人等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機，由機殼(1)、外定子鐵芯(2)、永磁體(3)、內(nèi)定子鐵芯(4)、軸承蓋(5)、軸承(6)、端蓋(7)、外定子繞組(8)、內(nèi)定子繞組(9)、前端蓋(11)、風(fēng)扇(12)、轉(zhuǎn)子(13)和轉(zhuǎn)軸(17)所構(gòu)成，其特征在于轉(zhuǎn)子(13)采用徑向瓦狀永磁杯形結(jié)構(gòu)和徑向內(nèi)、外雙定子結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機，其特征在于轉(zhuǎn)子(13)由瓦狀稀土等高性能永磁磁鋼(3)和非磁性支架(16)及轉(zhuǎn)軸(17)組合成多極杯形轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要1或2所述的稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機，其特征在于支架(16)及套筒(18)與轉(zhuǎn)軸(17)之間有通風(fēng)道，固定外定子鐵芯的方型機殼中的四角及左右端蓋設(shè)有相應(yīng)通風(fēng)孔，構(gòu)成電機的風(fēng)路系統(tǒng)或構(gòu)成其他冷卻方式的冷卻系統(tǒng)。
全文摘要
一種稀土永磁杯形轉(zhuǎn)子雙定子同步電機，由于采用徑向瓦狀永磁杯形轉(zhuǎn)子和徑向內(nèi)、外雙定子結(jié)構(gòu)，永磁材料能充分利用，杯形轉(zhuǎn)子可做得很薄，易做成方波，內(nèi)、外定子與普通電機相同。具有體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，功率大，電樞反應(yīng)小，結(jié)構(gòu)及工藝簡單等優(yōu)點。在航空航天，數(shù)控機床，柔性加工系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)，機器人等工業(yè)領(lǐng)域中將得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號H02K16/04GK1050954SQ8910245
公開日1991年4月24日 申請日期1989年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月7日
發(fā)明者朱震蓮 申請人:南京航空學(xué)院