定子永磁型雙凸極盤式電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機領(lǐng)域，具體涉及一種定子永磁型雙凸極盤式電機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等領(lǐng)域成為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。電機是能量轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備，針對風(fēng)力發(fā)電和電動汽車等領(lǐng)域的電機成為現(xiàn)階段主要的研究熱點，其電氣和機械性能的優(yōu)劣直接影響著能量轉(zhuǎn)換的效率以及控制系統(tǒng)的成本與可靠性。
[0003]由于盤式電機屬于軸向磁場電機，其具有軸向尺寸短，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕、體積小、功率密度高等特點，因此特別適合于風(fēng)力發(fā)電和電動汽車等電機體積具有特殊要求的場合。傳統(tǒng)的永磁盤式電機由于永磁安置在轉(zhuǎn)子鐵心中相對于電勵磁電機來說省掉了滑環(huán)，因此具有較高的可靠性和較低的電損耗；然而永磁體在轉(zhuǎn)子中會造成的永磁體的固定難度增加，需要特殊的防護罩將永磁體保護起來以防止高速旋轉(zhuǎn)對永磁體造成損壞。此外，雙凸極電機具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩/電流比大、效率高、可以發(fā)電/電動運行等優(yōu)點，目前成為研究和工程實用化的熱點。然而，目前的雙凸極電機存在軸向長度較長，因此在軸向空間受限的場合使用較為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種定子永磁型雙凸極盤式電機，能有效地減小電機體積，提高電機的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種定子永磁型雙凸極盤式電機，包括轉(zhuǎn)子機構(gòu)、電機軸和兩個相同的定子機構(gòu)，轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，定子機構(gòu)和轉(zhuǎn)子機構(gòu)均設(shè)置在電機軸上，定子機構(gòu)包含一個定子鐵心、兩個永磁體和2M個環(huán)形電樞繞組，Μ為相數(shù)，定子鐵心為環(huán)形，定子鐵心內(nèi)壁均勻分布2Ν個定子齒，定子齒構(gòu)成定子凸極，Ν=Μ，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置永磁體，永磁體沿圓周方向充磁，且兩個永磁體的磁極方向相對，2Μ個環(huán)形電樞繞組分別套在2Ν個定子齒上，構(gòu)成兩組Ν相繞組，兩個定子機構(gòu)中相應(yīng)位置的永磁體磁極相反；轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括若干個轉(zhuǎn)子鐵心和一個非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架為圓環(huán)，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架外圓周上均勻分布若干個轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心形成轉(zhuǎn)子凸極。
[0006]所述轉(zhuǎn)子鐵心采用硅鋼片沿徑向疊制。
[0007]所述定子鐵心采用硅鋼片卷繞疊制。
[0008]所述轉(zhuǎn)子凸極個數(shù)和定子凸極個數(shù)的配合為4Ρ/6Ρ、8Ρ /6Ρ、6Ρ /8Ρ或10 Ρ /8Ρ，其中Ρ彡1，且為整數(shù)。
[0009]所述永磁體材料為釹鐵硼。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:1、在定子鐵心中放置永磁體，可防止永磁體損壞，且安裝方便。
[0011]2、每個定子鐵心中的2塊永磁體磁化方向相反，兩個定子鐵心中相應(yīng)位置的永磁體磁化方向相反，可以減少永磁體的用量，節(jié)約成本。
[0012]3、定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均可用硅鋼片疊制而成，轉(zhuǎn)子鐵心安裝在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架上，形成轉(zhuǎn)子凸極。由于采用了硅鋼片疊制，可以有效地減少電機的漏磁通，從而可以提高電機的功率因數(shù)。
[0013]4、定子凸極和轉(zhuǎn)子凸極構(gòu)成雙凸極電機，既可作為發(fā)電機，也可作為電動機工作，有效地提高了電機的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明定子永磁型雙凸極盤式電機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明定子永磁型雙凸極盤式電機的局部爆炸示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明定子永磁型雙凸極盤式電機的最小磁阻回路磁路示意圖。
【具體實施方式】
[0017]
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
[0018]—種定子永磁型雙凸極盤式電機，包括轉(zhuǎn)子機構(gòu)、電機軸6和兩個相同的定子機構(gòu)，轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，定子機構(gòu)和轉(zhuǎn)子機構(gòu)均設(shè)置在電機軸6上，定子機構(gòu)包含一個定子鐵心1、兩個永磁體2和2M個環(huán)形電樞繞組3，Μ為相數(shù)，定子鐵心1為環(huán)形，定子鐵心1內(nèi)壁均勻分布2Ν個定子齒，定子齒構(gòu)成定子凸極，Ν=Μ，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置永磁體2，永磁體2沿圓周方向充磁，且兩個永磁體2的磁極方向相對，2Μ個環(huán)形電樞繞組3分別套在2Ν個定子齒上，構(gòu)成兩組Ν相繞組，兩個定子機構(gòu)中相應(yīng)位置的永磁體2磁極相反；轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括若干個轉(zhuǎn)子鐵心4和一個非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5為圓環(huán)，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5外圓周上均勻分布若干個轉(zhuǎn)子鐵心4，轉(zhuǎn)子鐵心4形成轉(zhuǎn)子凸極。
[0019]所述轉(zhuǎn)子鐵心4采用硅鋼片沿徑向疊制。
[0020]所述定子鐵心1采用硅鋼片卷繞疊制。
[0021]所述轉(zhuǎn)子凸極個數(shù)和定子凸極個數(shù)的配合為4Ρ/6Ρ、8Ρ /6Ρ、6Ρ /8Ρ或10 Ρ /8Ρ，其中Ρ彡1，且為整數(shù)。
[0022]所述永磁體2材料為釹鐵硼。
[0023]實施例1
以三相定子永磁型雙凸極盤式電機為例
結(jié)合圖1、圖2和圖3，定子永磁型雙凸極盤式電機包括轉(zhuǎn)子機構(gòu)、電機軸6和兩個相同的定子機構(gòu)，轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，定子機構(gòu)通過軸承與電機軸6連接，轉(zhuǎn)子機構(gòu)固連在電機軸6上，定子機構(gòu)包含一個定子鐵心1、兩個永磁體2和6個環(huán)形電樞繞組3，定子鐵心1為環(huán)形，定子鐵心1內(nèi)壁均勻分布6個定子齒，定子齒構(gòu)成定子凸極，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置永磁體2，永磁體2沿圓周方向充磁，且兩個永磁體2的磁極方向相對，每個定子齒上分別設(shè)有一個環(huán)形電樞繞組3，構(gòu)成兩組三相繞組，兩個定子機構(gòu)中相應(yīng)位置的永磁體2磁極相反。轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括4個轉(zhuǎn)子鐵心4和非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5為圓環(huán)，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5外圓周上均勻分布4個轉(zhuǎn)子鐵心4，轉(zhuǎn)子鐵心4形成轉(zhuǎn)子凸極。
[0024]所述轉(zhuǎn)子鐵心4采用硅鋼片沿徑向疊制。
[0025]所述定子鐵心1采用硅鋼片卷繞疊制。
[0026]所述永磁體2材料為釹鐵硼。
[0027]所述當(dāng)定子凸極個數(shù)6個時，轉(zhuǎn)子凸極個數(shù)也可為8個。
[0028]實施例2
以四相定子永磁型雙凸極盤式電機為例
結(jié)合圖1、圖2和圖3，一種定子永磁型雙凸極盤式電機，包括轉(zhuǎn)子機構(gòu)、電機軸6和兩個相同的定子機構(gòu)，轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，定子機構(gòu)通過軸承與電機軸6連接，轉(zhuǎn)子機構(gòu)固連在電機軸6上，定子機構(gòu)包含一個定子鐵心1、兩個永磁體2和8個環(huán)形電樞繞組3，定子鐵心1為環(huán)形，定子鐵心1內(nèi)壁均勻分布8個定子齒，定子齒構(gòu)成定子凸極，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置永磁體2，永磁體2沿圓周方向充磁，且兩個永磁體2的磁極方向相對，每個定子齒上分別設(shè)有一個環(huán)形電樞繞組3，構(gòu)成兩組四相繞組，兩個定子機構(gòu)中相應(yīng)位置的永磁體2磁極相反。轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括6個轉(zhuǎn)子鐵心4和非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5為圓環(huán)，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架5外圓周上均勻分布8個轉(zhuǎn)子鐵心4，轉(zhuǎn)子鐵心4形成轉(zhuǎn)子凸極。
[0029]所述轉(zhuǎn)子鐵心4采用硅鋼片沿徑向疊制。
[0030]所述定子鐵心1采用硅鋼片卷繞疊制。
[0031 ] 所述永磁體2材料為釹鐵硼。
[0032]所述當(dāng)定子凸極個數(shù)8個時，轉(zhuǎn)子凸極個數(shù)也可為10個。
[0033]運行原理:
作為發(fā)電機運行時，本發(fā)明所述的定子永磁型雙凸極盤式電機通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在環(huán)形電樞繞組3中產(chǎn)生變化的磁場，從而感應(yīng)出變化的電勢，以實現(xiàn)交流運行。從圖3所示的電機最小磁阻回路磁通示意圖可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極正對著某相定子凸極時，該相磁路的磁阻最小，環(huán)形電樞繞組3中Hi鏈的磁通的最大，但轉(zhuǎn)子機構(gòu)轉(zhuǎn)過90度電角度時，該相磁阻最大，環(huán)形電樞繞組3中匝鏈的磁通最小，以此往復(fù)，形成磁場的交變，定子鐵心1存在偏磁。
[0034]作為電動機運行時本發(fā)明所述的永磁型雙凸極盤式電機定子通入相應(yīng)的電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩帶動轉(zhuǎn)子機構(gòu)轉(zhuǎn)動。從圖3所示的電機最小磁阻回路磁通示意圖可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極正對著某相定子凸極時，該相磁路的磁阻最小，若此時通另外任意一相電流時，便會在該相的定子凸極中產(chǎn)生磁場從而吸引轉(zhuǎn)子凸極，通過合成電磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩帶動轉(zhuǎn)子機構(gòu)轉(zhuǎn)動，按次序分別對各相電流通電，便可實現(xiàn)電機的連續(xù)轉(zhuǎn)動。
[0035]本發(fā)明所述的定子永磁型雙凸極盤式電機有效地減小了空間體積，提高了電機的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，且降低了電機轉(zhuǎn)子機構(gòu)的重量。定子鐵心1和轉(zhuǎn)子鐵心4結(jié)構(gòu)較為簡單，都可以用硅鋼片疊制而成，可以有效地降低加工制造的成本，此外可以減小漏磁，提高電機的功率因數(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種定子永磁型雙凸極盤式電機，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子機構(gòu)、電機軸(6)和兩個相同的定子機構(gòu)，轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，定子機構(gòu)和轉(zhuǎn)子機構(gòu)均設(shè)置在電機軸(6 )上，定子機構(gòu)包含一個定子鐵心(I)、兩個永磁體(2 )和2M個環(huán)形電樞繞組(3 )，M為相數(shù)，定子鐵心(I)為環(huán)形，定子鐵心(I)內(nèi)壁均勻分布2N個定子齒，定子齒構(gòu)成定子凸極，N=M，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置永磁體(2 )，永磁體(2 )沿圓周方向充磁，且兩個永磁體(2 )的磁極方向相對，2M個環(huán)形電樞繞組(3)分別套在2N個定子齒上，構(gòu)成兩組N相繞組，兩個定子機構(gòu)中相應(yīng)位置的永磁體(2)磁極相反；轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括若干個轉(zhuǎn)子鐵心(4)和一個非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架(5)，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架(5)為圓環(huán)，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架(5)外圓周上均勻分布若干個轉(zhuǎn)子鐵心(4)，轉(zhuǎn)子鐵心(4)形成轉(zhuǎn)子凸極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子永磁型雙凸極盤式電機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子鐵心(4)采用硅鋼片沿徑向疊制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子永磁型雙凸極盤式電機，其特征在于:所述定子鐵心(I)采用硅鋼片卷繞疊制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子永磁型雙凸極盤式電機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子凸極個數(shù)和定子凸極個數(shù)的配合為4P/6P、8P /6P、6P /8P或10 P /8P，其中P多1，且為整數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子永磁型雙凸極盤式電機，其特征在于:所述永磁體(2)材料為釹鐵硼。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定子永磁型雙凸極盤式電機，包括定子機構(gòu)、轉(zhuǎn)子機構(gòu)和電機軸。轉(zhuǎn)子機構(gòu)置于兩個定子機構(gòu)之間，且均設(shè)置在電機軸上，定子機構(gòu)包括定子鐵心，兩塊永磁體和2N個環(huán)形電樞繞組，定子鐵心內(nèi)壁均勻分布2N個定子齒，相鄰兩個定子齒中間的槽為定子槽，在任意一對位于同一條直徑上的定子槽中心分別設(shè)置圓周方向充磁的永磁體，2N個環(huán)形電樞繞組分別套在2N個定子齒上；轉(zhuǎn)子機構(gòu)包括若干轉(zhuǎn)子鐵心和一個非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架，在非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架外圓周上均勻分布若干個轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成轉(zhuǎn)子凸極。本發(fā)明可以有效地提高電機的可靠性，減小電機的體積和重量，提高了電機功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，適合用作對體積要求嚴(yán)格的發(fā)電機或電動機場合。
【IPC分類】H02K1/14, H02K16/04, H02K1/17, H02K1/24
【公開號】CN105245073
【申請?zhí)枴緾N201510786946
【發(fā)明人】顏建虎, 楊凱, 張尚坤
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月16日