本發(fā)明屬于電機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及了一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型的交替極永磁電機(jī)。
背景技術(shù):
近些年,由于永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高效率,被廣泛應(yīng)用于家電、電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電和航空航天等場(chǎng)合。
傳統(tǒng)的表貼式永磁電機(jī),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。轉(zhuǎn)子表面完全由永磁體覆蓋,而永磁體所采用的材料是價(jià)格高昂的稀土永磁材料,因此表貼式永磁電機(jī)的生產(chǎn)成本較高。
另外,轉(zhuǎn)子的離心力可能會(huì)使表貼式永磁體脫落,為了避免造成不可挽回的損壞,需在永磁體外添加不導(dǎo)磁的保護(hù)套,這樣不僅增加了成本,而且使得定轉(zhuǎn)子間的等效氣隙變大,從而降低了輸出轉(zhuǎn)矩能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題,本發(fā)明在提供一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型的交替極永磁電機(jī),克服了傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)的缺陷,節(jié)約了永磁材料的使用成本,
增強(qiáng)輸出轉(zhuǎn)矩能力。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種磁場(chǎng)增強(qiáng)型的交替極永磁電機(jī),包括n段轉(zhuǎn)子,n為大于等于2的整數(shù);n段轉(zhuǎn)子依次沿轉(zhuǎn)子軸向相接,且相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間設(shè)有軸向充磁的環(huán)形永磁體,相鄰環(huán)形永磁體的充磁方向相反;n段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同,每段轉(zhuǎn)子的表面均勻設(shè)有多個(gè)凸極,相鄰?fù)箻O之間的凹槽內(nèi)鑲嵌有永磁體,在轉(zhuǎn)子表面形成凸極與永磁體交替排列結(jié)構(gòu);相鄰兩段轉(zhuǎn)子表面的永磁體沿周向偏移半個(gè)電周期角度;同段轉(zhuǎn)子表面上的各永磁體的充磁方向相同,相鄰段轉(zhuǎn)子表面上的永磁體的充磁方向相反;每段轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)軸之間均設(shè)有一個(gè)空心圓柱形的永磁體,且相鄰兩段轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的永磁體的充磁方向相反。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,各段轉(zhuǎn)子表面和內(nèi)側(cè)的永磁體的充磁方式為徑向充磁、平行充磁或Halbach陣列充磁。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,各段轉(zhuǎn)子表面的永磁體、各段轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的永磁體以及相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形永磁體的種類不相同。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,每段轉(zhuǎn)子表面永磁體的形狀與相鄰?fù)箻O之間凹槽的形狀相配合,使永磁體的各個(gè)面與凹槽的各個(gè)面緊密接觸,永磁體的上表面和凸極的上表面均為弧面,且永磁體上表面的弧度與凸極上表面的弧度相同,所有凸極上表面與永磁體上表面構(gòu)成一完整的圓柱面。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,在每段轉(zhuǎn)子表面的永磁體的外側(cè)設(shè)置保護(hù)套。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,所述交替極永磁電機(jī)的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均由導(dǎo)磁材料制成。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,所述交替極永磁電機(jī)能夠進(jìn)行電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行。
基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案,所述交替極永磁電機(jī)能夠作為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)的表貼式永磁電機(jī)相比,減少了轉(zhuǎn)子表面永磁體的數(shù)量,從而降低了生產(chǎn)成本。
另外,單個(gè)轉(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)會(huì)在轉(zhuǎn)軸端部產(chǎn)生單極磁化,將對(duì)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的可靠性和安全性產(chǎn)生影響,考慮采用轉(zhuǎn)子分段的方法,在轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸內(nèi)部提供漏磁路徑,避免了轉(zhuǎn)軸端部的磁化。
但是如果僅僅將轉(zhuǎn)子表面的永磁體分段,雖然能夠避免轉(zhuǎn)軸端部磁化,卻會(huì)在氣隙中產(chǎn)生軸向漏磁,降低轉(zhuǎn)矩輸出能力,為此本發(fā)明在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)以及相鄰轉(zhuǎn)子之間設(shè)置了永磁體,消除轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力,并提升轉(zhuǎn)矩輸出能力。
附圖說明
圖1是傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)、圖2(b)分別是本發(fā)明中第一段轉(zhuǎn)子、第二段轉(zhuǎn)子的二維示意圖。
圖3是本發(fā)明提出的磁場(chǎng)增強(qiáng)型交替極永磁電機(jī)的三維示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明以三相12/10極的永磁電機(jī)為例,且采用兩段轉(zhuǎn)子。采用A、B、C三相繞組,A相電樞繞組由A1、A2、A3和A4線圈串聯(lián)組合而成,B相和C相電樞繞組依次類推。電機(jī)包括12個(gè)定子極。
磁場(chǎng)增強(qiáng)型的交替極永磁電機(jī)包括兩段轉(zhuǎn)子,兩段轉(zhuǎn)子依次沿轉(zhuǎn)子軸向相接,且相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間設(shè)有軸向充磁的環(huán)形永磁體,相鄰環(huán)形永磁體的充磁方向相反。兩段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同,如圖2(a)、2(b)所示,每段轉(zhuǎn)子的表面均勻設(shè)有5個(gè)凸極,相鄰?fù)箻O之間的凹槽內(nèi)鑲嵌有永磁體,在轉(zhuǎn)子表面形成5個(gè)凸極與5個(gè)永磁體交替排列結(jié)構(gòu),永磁體的形狀與凹槽的形狀相配合,使永磁體的各個(gè)面與凹槽的各個(gè)面緊密接觸,永磁體的上表面和凸極的上表面均為弧面,且永磁體上表面的弧度與凸極上表面的弧度相同,所有凸極上表面與永磁體上表面構(gòu)成一完整的圓柱面;相鄰兩段轉(zhuǎn)子表面的永磁體沿周向偏移半個(gè)電周期角度。每段轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)軸之間均設(shè)有一個(gè)空心圓柱形的永磁體。
圖3為本發(fā)明電機(jī)的整體三維示意圖。
上述實(shí)施例雖然以三相12/10極結(jié)構(gòu)為例,但是任何相數(shù)和極槽配合的傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)均可以改變?yōu)楸景l(fā)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中,永磁體的充磁方式可以為平行充磁、徑向充磁或者Halbach陣列充磁。定轉(zhuǎn)子鐵芯采用導(dǎo)磁材料制成。轉(zhuǎn)子表面的永磁體、轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的永磁體以及相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形永磁體的種類可以不相同。與傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)相比,雖然增加了轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的永磁體,但是轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)永磁體可以使用成本較低的永磁材料,所以依然降低了生產(chǎn)成本。
在本發(fā)明中,轉(zhuǎn)子表面永磁體與凸極之間不必緊密接觸,可以在轉(zhuǎn)子表面永磁體的外側(cè)設(shè)置保護(hù)套,從而防止轉(zhuǎn)子表面永磁體的脫落。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的永磁電機(jī)既能夠作電動(dòng)運(yùn)行,也可以作發(fā)電運(yùn)行;既可以作為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī),也可以作為外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的永磁電機(jī),因?yàn)椴捎棉D(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的結(jié)構(gòu),減少轉(zhuǎn)子表面永磁體的使用量。同時(shí)采用分段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu),在轉(zhuǎn)子的表面、內(nèi)側(cè)以及相鄰轉(zhuǎn)子之間均設(shè)有分段的永磁體,在消除轉(zhuǎn)軸端部磁化和轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力的同時(shí),進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩輸出能力。
以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng),均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。