一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法和裝置，通過在充磁極表面上開有按照一定關(guān)系調(diào)制的槽，使得充磁極表面被分割成與充磁極幾何中心線對稱的弧線段，每個充磁極上的弧線段的寬度和間隔分別成正弦比例關(guān)系，以實現(xiàn)一種調(diào)制的永磁轉(zhuǎn)子充磁極，繼而利用該充磁極、勵磁線圈和磁軛制得正弦充磁裝置，能使充磁極在永磁轉(zhuǎn)子成型過程中對永磁磁粉施加磁場作用，使得永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列；在永磁轉(zhuǎn)子成型后裝入電機時產(chǎn)生的氣隙磁場波形更加接近正弦波，克服現(xiàn)有永磁轉(zhuǎn)子充磁方法中氣隙磁場非正弦分布的不足，可減少諧波磁場的作用，益于改善永磁電機的性能，降低永磁電機的振動和噪聲，提高電機運行穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種永磁體充磁方法和裝置，特別涉及一種實現(xiàn)永磁電機氣隙磁場正 弦分布的永磁轉(zhuǎn)子充磁方法和裝置，屬于永磁電機轉(zhuǎn)子【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，永磁電機憑借其輕型化、高性能化、高效節(jié)能等特點，占據(jù)了廣泛的市場空 間，但是在實際運行的過程中，永磁電機在振動和噪聲方面存在的問題越來越得到關(guān)注，而 體現(xiàn)永磁電機振動和噪聲方面性能的永磁轉(zhuǎn)子成為關(guān)鍵因素。
[0003] 首先，現(xiàn)有的永磁電機轉(zhuǎn)子尤其是整體結(jié)構(gòu)永磁轉(zhuǎn)子建立的氣隙磁場多為非正弦 波，其中存在大量諧波，從而使得電動機的銅耗、鐵耗、雜耗增加，效率下降、溫升升高，導(dǎo)致 永磁電機節(jié)能優(yōu)勢難以體現(xiàn)為市場優(yōu)勢。此外，非正弦磁場還會產(chǎn)生脈振電磁轉(zhuǎn)矩而引起 轉(zhuǎn)速振蕩，影響運行穩(wěn)定性和可靠性，直接限制了永磁電機的使用和推廣。
[0004] 因此，如何使得永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生氣隙磁場波形更加接近正弦波已經(jīng)成為一項亟待解 決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)存的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法和裝置，以克 服現(xiàn)有永磁轉(zhuǎn)子充磁方法中氣隙磁場非正弦的不足，使得永磁轉(zhuǎn)子成型后裝入電機時產(chǎn)生 的氣隙磁場波形更加接近正弦波。
[0006] 本永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法內(nèi)容如下：兩個充磁極與永磁轉(zhuǎn)子的接觸表面被分割成 2?個關(guān)于充磁極幾何中心線即NS極交界線對稱的弧線段，每個充磁極上的弧線段的寬度 和間隔分別成正弦比例關(guān)系，該充磁極在永磁轉(zhuǎn)子成型過程中對永磁磁粉施加磁場作用， 使得永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列，從而使在永磁轉(zhuǎn)子成型后裝入電機時產(chǎn)生的 氣隙磁場波形更加接近正弦波。
[0007] 進一步，所述的正弦比例關(guān)系可以按照正弦波面積等效的原則確定，也可以用三 角波與正弦波調(diào)制方法設(shè)計。
[0008] 按照上述方法設(shè)計本永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，主要由兩個對稱放置的充磁極、兩 個分別安裝在充磁極上的勵磁線圈、以及包覆在兩個充磁極外周的磁軛構(gòu)成，所述的勵磁 線圈的引出線配接脈沖電源，為安放在兩個充磁極之間的永磁轉(zhuǎn)子充磁；其特征在于，所述 的充磁極與永磁轉(zhuǎn)子的接觸表面還開設(shè)按照一定關(guān)系調(diào)制的槽；即一個充磁極上的槽使得 該充磁極的接觸表面形成m個弧線段，第A個弧線段心的中心線距離充磁極幾何中心線 即NS極交界線的圓心角度為叫.=電弧度，第免個弧線段Afc的寬度圓心弧角 為4=c〇s[(k-l.)cos(fer/?)電弧度；另一個充磁極的所個弧線段與前述充磁極的 ?個弧線段關(guān)于充磁極幾何中心線對稱設(shè)置。
[0009] 進一步，為了益于永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇的調(diào)控性排列，充磁時槽內(nèi)應(yīng)該沒有磁 力線通過，為此要求槽的深度大于其寬度。優(yōu)選的，槽的深度大于其寬度的兩倍。
[0010] 進一步，充磁極和勵磁線圈為可更換式結(jié)構(gòu)，以便適應(yīng)不同尺寸大小和不同材質(zhì) 永磁轉(zhuǎn)子的充磁需求。
[0011] 優(yōu)選的，弧線段個數(shù)?取奇數(shù)5或者7。
[0012] 進一步，充磁極和勵磁線圈由導(dǎo)磁率高的軟磁材料制成，以優(yōu)化充磁效果。
[0013] 按照本發(fā)明永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法，在永磁轉(zhuǎn)子的充磁極表面上開有按照一定關(guān) 系調(diào)制的槽，使得充磁極接觸表面被分割成關(guān)于充磁極幾何中心線對稱的弧線段，弧線段 寬度和間隔成正弦比例關(guān)系，每個弧線段的寬度不等，不同弧線段之間的間隔寬度即槽的 寬度也不相等，實現(xiàn)一種調(diào)制的永磁轉(zhuǎn)子充磁極。該充磁極在永磁轉(zhuǎn)子成型過程中對永磁 磁粉施加磁場作用，使得永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列，在永磁轉(zhuǎn)子成型后裝入 電機時產(chǎn)生的氣隙磁場波形更加接近正弦波，克服了現(xiàn)有永磁轉(zhuǎn)子充磁方法中氣隙磁場非 正弦的不足，有益于改善永磁電機的性能，提高了運行穩(wěn)定性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明正弦充磁裝置的截面圖； 圖2為本發(fā)明正弦充磁裝置的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系圖； 圖3為本發(fā)明正弦充磁裝置的開槽尺寸關(guān)系圖； 圖4為本發(fā)明正弦充磁裝置充磁時磁力線分布圖； 圖5為本發(fā)明正弦充磁裝置充磁時氣隙磁場波形曲線； 圖中：1、充磁極，2、勵磁線圈，3、磁軛，4、永磁轉(zhuǎn)子，5、槽。

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明做更詳細地說明。
[0016] 本發(fā)明方法通過使兩個充磁極與永磁轉(zhuǎn)子的接觸表面被分割成2?個關(guān)于充磁極 幾何中心線即NS極交界線對稱的弧線段，且設(shè)置每個充磁極上的弧線段的寬度和間隔分 別成正弦比例關(guān)系，這種正弦比例關(guān)系可以按照正弦波面積等效的原則確定，也可以用三 角波與正弦波調(diào)制方法設(shè)計，使得該調(diào)制式的充磁極在永磁轉(zhuǎn)子成型過程中對永磁磁粉施 加磁場作用，使得永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列，從而使在永磁轉(zhuǎn)子成型后裝入 電機時產(chǎn)生的氣隙磁場波形更加接近正弦波。利用上述方法制得的充磁裝置能夠使永磁轉(zhuǎn) 子產(chǎn)生氣隙磁場波形更加接近正弦波。
[0017] 如圖1所示，本裝置是兩極永磁轉(zhuǎn)子4正弦充磁實施例，主要由兩個對稱放置的充 磁極1，兩個分別安裝在充磁極1上的勵磁線圈2,以及包覆在兩個充磁極1外周的磁軛3構(gòu) 成。兩個充磁極1之間安放待充磁的永磁轉(zhuǎn)子4,并通過勵磁線圈2引出線配接脈沖電源。 為實現(xiàn)正弦充磁的目的，特別在充磁極1與永磁轉(zhuǎn)子4的接觸表面開設(shè)按照一定關(guān)系調(diào)制 的槽5,槽5使得充磁極1接觸表面形成寬度和間隔成正弦比例關(guān)系的弧線段，這種正弦比 例關(guān)系可以按照正弦波面積等效的原則確定，也可以用三角波與正弦波調(diào)制方法設(shè)計。
[0018] 如圖2所示，其中一個充磁極1上的槽5使得該充磁極1的接觸表面形 成《個弧線段，第A個弧線段心的中心線距離充磁極1幾何中心線即NS極交界 線的圓心角度為^ = 電弧度，第個弧線段Afc的寬度圓心弧角為 4 = c〇s[(k-l) π/w]-c〇s〇br/?)電弧度；另一個充磁極1的樹個弧線段與前述充磁極1 的《個弧線段關(guān)于充磁極幾何中心線q軸對稱設(shè)置。
[0019] 上述實施例中，為了益于永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇的調(diào)控性排列，充磁時槽5內(nèi)應(yīng) 該沒有磁力線通過，為此槽4的寬度a和深度b取為b>a，一般優(yōu)選b>2a，如圖3所示。上 述各實施例中，充磁極1和勵磁線圈2均可以設(shè)計成可以更換式的結(jié)構(gòu)，以便適應(yīng)不同尺寸 大小和不同材質(zhì)永磁轉(zhuǎn)子4的充磁需求。上述各實施例中，弧線段個數(shù)《取奇數(shù)5或者7。 上述各實施例中，充磁極1和磁軛3由導(dǎo)磁率高的軟磁材料制成。
[0020] 使用時，由于充磁極1表面被槽5分割成關(guān)于q軸對稱的弧線段，每個弧線段的寬 度不等，不同弧線段之間的間隔寬度也不相等，如此實現(xiàn)了一種調(diào)制式永磁轉(zhuǎn)子4的充磁 極1。該調(diào)制式充磁極1在永磁轉(zhuǎn)子4成型過程中對永磁磁粉施加磁場作用，使得永磁磁粉 材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列，如圖4所示為本發(fā)明正弦充磁時磁力線分布情況。在永磁 轉(zhuǎn)子4成型后裝入電機時產(chǎn)生的氣隙磁場波形更加接近正弦波，如圖5所示，其中τ為永磁 轉(zhuǎn)子4極距，可見使用本發(fā)明為永磁轉(zhuǎn)子充磁，能夠?qū)崿F(xiàn)永磁電機氣隙磁場正弦分布。
[0021] 上述各實施例是兩極永磁轉(zhuǎn)子4正弦充磁方法和裝置，但是也推廣適用于多極情 況。
【權(quán)利要求】
1. 一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法，其特征在于，兩個充磁極（I)與永磁轉(zhuǎn)子（4)的接觸表 面被分割成2?個關(guān)于充磁極幾何中心線即NS極交界線對稱的弧線段，每個充磁極（1)上的 弧線段的寬度和間隔分別成正弦比例關(guān)系，該充磁極（1)在永磁轉(zhuǎn)子（4)成型過程中對永 磁磁粉施加磁場作用，使得永磁磁粉材料內(nèi)部磁疇發(fā)生調(diào)控性排列，從而使在永磁轉(zhuǎn)子（4) 成型后裝入電機時產(chǎn)生的氣隙磁場波形更加接近正弦波。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法，其特征在于，所述的正弦比例 關(guān)系可以按照正弦波面積等效的原則確定，也可以用三角波與正弦波調(diào)制方法設(shè)計。
3. -種利用如權(quán)利要求1或2所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁方法的裝置，主要由兩個 對稱放置的充磁極（1)、兩個分別安裝在充磁極（1)上的勵磁線圈（2)、以及包覆在兩個充 磁極（1)外周的磁軛（3)構(gòu)成，所述的勵磁線圈（2)的引出線配接脈沖電源，為安放在兩個 充磁極（1)之間的永磁轉(zhuǎn)子（4)充磁；其特征在于： 所述的充磁極（1)與永磁轉(zhuǎn)子（4)的接觸表面還開設(shè)按照一定關(guān)系調(diào)制的槽（5);即一 個充磁極（1)上的槽（5)使得該充磁極（1)的接觸表面形成w個弧線段，第t個弧線段Afc 的中心線距離充磁極（1)幾何中心線即NS極交界線的圓心角度為％ = (2λ-電弧 度，第i個弧線段心的寬度圓心弧角為4=C0S[(k-l)λΥ濟]-cos(for/w)電弧度；另一個 充磁極（1)的?個弧線段與前述充磁極（1)的《個弧線段關(guān)于充磁極幾何中心線對稱設(shè) 置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，其特征在于，所述的槽（5)的深 度大于其寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，其特征在于，所述的槽（5)的深 度大于其寬度的兩倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，其特征在于，所述的充磁極（1) 和勵磁線圈（2)為可更換式結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，其特征在于，所述的弧線段個 數(shù)》取奇數(shù)5或者7。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁轉(zhuǎn)子正弦充磁裝置，其特征在于，所述的充磁極（1) 和磁軛（3)由軟磁材料制成。
【文檔編號】H02K15/02GK104319060SQ201410472610
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】安躍軍, 陳崇飛, 許曉輝 申請人:徐州通用高新磁電有限公司