傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、高效率區(qū)域?qū)挕⑥D(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)，已然成為市場主流電機(jī)類型。
[0003]其中表貼式永磁電機(jī)將磁鋼貼在外轉(zhuǎn)子鐵芯的表面，內(nèi)定子繞線通電后，使外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)能。如圖1所示，目前現(xiàn)有技術(shù)中的表貼式永磁體電機(jī)2由于磁鋼21裸露貼設(shè)，不僅磁鋼利用率低，而且很容易去磁，導(dǎo)致外轉(zhuǎn)子失效，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的氣隙磁場趨近方波，諧波分量很大，造成電機(jī)諧波損耗大，同時(shí)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大，運(yùn)行噪音高；表貼式的磁鋼21方向與圓弧相切，導(dǎo)致d軸電感幾乎等于q軸電感，無磁阻轉(zhuǎn)矩，弱磁擴(kuò)速能力很差，最終的電機(jī)輸出效率受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的外轉(zhuǎn)子電機(jī)運(yùn)行噪音高、磁鋼利用率低，最終輸出效率低的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，包括定子鐵芯和呈環(huán)形套設(shè)于所述定子鐵芯外的外轉(zhuǎn)子鐵芯，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯上安裝有多個(gè)磁鋼，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯上開設(shè)有多個(gè)可供所述磁鋼插設(shè)的安裝槽和多個(gè)用于抑制漏磁的隔磁孔，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有多個(gè)用于削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的氣隙槽，各所述安裝槽相對(duì)所述外轉(zhuǎn)子鐵芯半徑方向傾斜設(shè)置，各所述隔磁孔位于所述安裝槽與所述定子鐵芯之間。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其設(shè)有傾斜的安裝槽，可使磁鋼傾斜設(shè)置，從而改變了磁場方向，使其d軸電感小于q軸電感，不僅具有磁阻轉(zhuǎn)矩，可提供較佳的弱磁擴(kuò)速能力，并且可抑制運(yùn)行噪音。隔磁孔和氣隙槽的設(shè)置，配合提高了磁鋼的利用率，并且使氣隙磁場更接近正弦，抑制了運(yùn)行中的產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)，使傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)不僅更易于控制，而且提高了輸出效率。
【附圖說明】
[0007]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的表貼式外轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為圖2中A處的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0010]圖4為未開設(shè)隔磁孔和氣隙槽氣隙磁密圖；
[0011]圖5為開設(shè)隔磁孔和氣隙槽氣隙磁密圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]本實(shí)施例中涉及的電磁原理均借助現(xiàn)有技術(shù)中成熟的理論體系，各部分具體物理原理不做詳述，可參考相關(guān)文獻(xiàn)和專利進(jìn)行理解。以下結(jié)合具體附圖對(duì)本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)I包括定子鐵芯12和外轉(zhuǎn)子鐵芯11，外轉(zhuǎn)子鐵芯11中部開設(shè)有圓形的通孔，定子鐵芯12嵌在孔內(nèi)，二者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在外轉(zhuǎn)子鐵芯11上安裝有多個(gè)磁鋼111，定子鐵芯12上設(shè)有繞組121，通電后繞組121產(chǎn)生磁場并與磁鋼111的磁場相斥，推動(dòng)外轉(zhuǎn)子鐵芯11轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)力。
[0015]在外轉(zhuǎn)子鐵芯11上開設(shè)有多個(gè)安裝槽112和隔磁孔114，其內(nèi)側(cè)壁還開設(shè)有氣隙槽113。各安裝槽112相對(duì)外轉(zhuǎn)子鐵芯11的半徑方向傾斜設(shè)置，各隔磁孔114設(shè)置在外轉(zhuǎn)子鐵芯11的安裝槽112與定子鐵芯12之間的部分。上述各部分結(jié)構(gòu)具帶來的優(yōu)勢在于:
[0016]安裝槽112:由于磁鋼111與定子鐵芯12上的繞組121之間容易產(chǎn)生扭矩?cái)_動(dòng)，故將安裝槽112傾斜設(shè)置，改變磁場的方向從而消除大量的扭矩?cái)_動(dòng)和齒槽效應(yīng)，抑制運(yùn)行噪音。傾斜后的磁鋼111與圖3中現(xiàn)有技術(shù)的磁鋼21相比，相當(dāng)于改變了磁場方向，使傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)I的d軸電感小于q軸電感，不但可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，增加電機(jī)輸出效率，同時(shí)在弱磁擴(kuò)速方面優(yōu)勢明顯。
[0017]隔磁孔114:隔磁孔114貫通外轉(zhuǎn)子鐵芯11，構(gòu)成隔磁橋，可隔絕磁場沿外轉(zhuǎn)子鐵芯11的傳播，抑制漏磁，從而提高磁鋼111的利用率，與未設(shè)置隔磁孔114的結(jié)構(gòu)相比，產(chǎn)生同樣大小的磁密，可節(jié)省磁鋼111約20%。
[0018]氣隙槽113:氣隙槽113可改變磁場的氣隙結(jié)構(gòu)，增大氣隙，使氣隙磁場更接近正弦分布，其產(chǎn)生的反電勢也接近正弦，從而降低電機(jī)的控制難度，傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)I的運(yùn)行效果也會(huì)得到改善，比如噪聲降低，振動(dòng)變小小，齒槽轉(zhuǎn)矩低，諧波量少等，最終提高了傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)I的效率。
[0019]所以本實(shí)施例中的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)1，其傾斜設(shè)置的安裝槽112不僅可以抑制運(yùn)行噪音，同時(shí)能達(dá)到產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，增加電機(jī)出力的作用。隔磁孔114配合氣隙槽113使磁鋼111利用率更高，與未設(shè)置的隔磁孔114、氣隙槽113的現(xiàn)有技術(shù)中的外轉(zhuǎn)子11電機(jī)相比，二者氣隙磁密對(duì)比如圖5和圖4所示，本實(shí)施中的平均氣隙磁密為0.75T，如果未設(shè)置隔磁孔114和氣隙槽113，平均氣隙磁密降至0.6T，所以本實(shí)施例中的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)I還具有磁鋼111利用率尚，輸出效率尚等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]各安裝槽112的傾斜方式可以有多種，例如相互平行設(shè)置等，本實(shí)施例中多個(gè)安裝槽112均有兩種傾斜方向，兩相鄰安裝槽112組成同極槽組115，同極槽組115的兩安裝槽112呈“V”形，且“V”形的開口朝向定子鐵芯12，在同極槽組115內(nèi)插設(shè)有極性相同的磁鋼111。這種傾斜方式的意義在于，將兩極性相同的磁鋼111產(chǎn)生的磁場聚攏，增強(qiáng)其磁場，進(jìn)一步提高磁鋼111利用率。經(jīng)過測算，產(chǎn)生同樣的磁場，采用“V”形同極槽組115的結(jié)構(gòu)，比表貼式結(jié)構(gòu)節(jié)省約20%的磁鋼111，尤其是在匹配正弦驅(qū)動(dòng)器時(shí)，這種聚攏磁場的優(yōu)勢效果更加明顯。
[0021]如圖3所示，由于采用了同極槽組115的設(shè)置方式，各磁極的磁鋼111所產(chǎn)生的磁場主要集中在其“V”形的開口內(nèi)，所以本實(shí)施例中的隔磁孔114設(shè)置在各同極槽組115的朝向定子鐵芯12的一側(cè)，并且靠近相鄰于“V”形的端部，在該部位形成隔磁橋，使得隔磁橋與磁鋼111之間的區(qū)的磁密容易飽和，對(duì)兩邊磁鋼111產(chǎn)生的漏磁進(jìn)行抑制，從而降低磁場諧波分量，能進(jìn)一步幫助降低運(yùn)行噪聲。同時(shí)，漏磁量減少后，通過氣隙的磁場增加，間接提高了磁鋼111的利用率，繼而降低成本。另外，將隔磁孔114設(shè)計(jì)在磁鋼111中間位置，還可以使d軸磁阻增加，d軸電感減小，加大了電機(jī)的凸極率，進(jìn)一步提高了弱磁擴(kuò)速效果。最后，隔磁孔114還能起到保護(hù)磁鋼111，使其不易去磁的作用。
[0022]本實(shí)施例中的隔磁孔114為棱邊倒角的三棱柱形，其具有兩傾斜的側(cè)壁，傾斜方向各自與同極槽組115內(nèi)兩安裝槽112的傾斜方向相同，使該方向上的隔磁空間面積最大，使隔磁效果最優(yōu)化。
[0023]如圖3所示，由于采用了同極槽組115的設(shè)置方式，實(shí)際上一同極槽組115相當(dāng)于圖1中表貼式的一單極磁鋼21，所以本實(shí)施中以一同極槽組115為一單極，氣隙槽113位于兩同極槽組115之間，加大各磁鋼111尾部的氣隙寬度，以改變氣隙結(jié)構(gòu)，達(dá)到前述的技術(shù)優(yōu)勢。本實(shí)施例中的氣隙槽113截面為半圓形，以適應(yīng)磁鋼111尾部磁場的氣隙要求。
[0024]本實(shí)施例中的繞組121采用分?jǐn)?shù)槽分布方式，繞組121銅重比整距分布繞組121節(jié)約15%左右。分?jǐn)?shù)槽與整數(shù)槽的差別在于，每磁極下對(duì)應(yīng)的繞組121數(shù)量不同，其物理原理和數(shù)學(xué)計(jì)算方式均由現(xiàn)有理論體系推出，此處不做詳述。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，包括定子鐵芯和呈環(huán)形套設(shè)于所述定子鐵芯外的外轉(zhuǎn)子鐵芯，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯上安裝有多個(gè)磁鋼，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯上開設(shè)有多個(gè)可供所述磁鋼插設(shè)的安裝槽和多個(gè)用于抑制漏磁的隔磁孔，所述外轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有多個(gè)用于削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的氣隙槽，各所述安裝槽相對(duì)所述外轉(zhuǎn)子鐵芯半徑方向傾斜設(shè)置，各所述隔磁孔位于所述安裝槽與所述定子鐵芯之間。
2.如權(quán)利要求1所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，兩相鄰所述安裝槽組成“V”形且開口朝向所述定子鐵芯的同極槽組，各所述同極槽組內(nèi)的所述安裝槽插設(shè)極性相同的所述磁鋼。
3.如權(quán)利要求2所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述隔磁孔設(shè)于各所述同極槽組的內(nèi)側(cè)，且相鄰于所述同極槽組的“V”形端部。
4.如權(quán)利要求3所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述隔磁孔為棱邊倒角的三棱柱形，其具有兩與所述同極槽組內(nèi)兩安裝槽傾斜方向相同的側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求2所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述氣隙槽位于兩相鄰所述同極槽組之間。
6.如權(quán)利要求5所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述氣隙槽截面為半圓形。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯上的繞組設(shè)置方式為分?jǐn)?shù)槽式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及永磁電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，公開了傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，包括定子鐵芯和呈環(huán)形套設(shè)于定子鐵芯外的外轉(zhuǎn)子鐵芯，外轉(zhuǎn)子鐵芯上安裝有多個(gè)磁鋼，外轉(zhuǎn)子鐵芯上開設(shè)有多個(gè)可供磁鋼插設(shè)的安裝槽和多個(gè)用于抑制漏磁的隔磁孔，外轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)側(cè)壁開設(shè)有多個(gè)用于削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的氣隙槽，各安裝槽相對(duì)外轉(zhuǎn)子鐵芯半徑方向傾斜設(shè)置，各隔磁孔位于安裝槽與定子鐵芯之間。本發(fā)明中的傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，其磁鋼為傾斜設(shè)置，改變了原磁場的方向，使d軸電感小于q軸電感，改善了弱磁擴(kuò)速能力，抑制了運(yùn)行中的噪音，隔磁孔和氣隙槽分別可起到防止漏磁、改變氣隙磁場的作用，均提高了磁鋼的利用率，繼而提高了傾斜式外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的輸出效率。
【IPC分類】H02K1-27, H02K21-22, H02K1-16
【公開號(hào)】CN104821700
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510217780
【發(fā)明人】巫文超, 柏松
【申請(qǐng)人】廣東高標(biāo)電子科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日