專利名稱：一種自增速永磁直驅(qū)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工、電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)電機(jī)設(shè)計原理，在額定功率確定的情況下，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度越高，電機(jī)的體積、 重量和制造成本就越小。在很多諸如風(fēng)力發(fā)電、電動汽車驅(qū)動等低速場合，通常利用體積龐 大的齒輪箱等機(jī)械裝置進(jìn)行變速驅(qū)動，以兼顧高速電機(jī)的設(shè)計要求與低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩需要之 間的矛盾。而大量機(jī)械裝置的使用將不可避免的帶來噪聲、機(jī)械損耗以及需要定期維護(hù)等 問題，并將明顯增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及體積和重量。直驅(qū)電機(jī)可以直接用于低速工況，省去了額外的齒輪箱等中間轉(zhuǎn)換裝置，大大簡 化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小整個系統(tǒng)的體積和重量，同時，系統(tǒng)的可靠性、效率和功率密度等必將 得到有效地提高，因此，直驅(qū)電機(jī)逐漸成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。但是，由于直驅(qū)電機(jī)運(yùn) 行速度低，通常傳統(tǒng)直驅(qū)電機(jī)具有體積大，定子和轉(zhuǎn)子均有很多對極等特點(diǎn)，給電機(jī)制造和 安裝帶來很大的困難，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足進(jìn)行設(shè)計，提出了一種自增速永磁直驅(qū)電 機(jī)，目的在于提高低速大轉(zhuǎn)矩應(yīng)用情況下電機(jī)系統(tǒng)的功率密度，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行效率。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的自增速永磁直驅(qū)電機(jī)由電機(jī)定子 和電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成，該電機(jī)定子包括設(shè)有線槽的定子鐵心、嵌入定子鐵心線槽內(nèi)的電樞繞組、 定子極靴以及安裝于定子極靴表面的永磁體；永磁體沿電機(jī)徑向充磁，永磁體沿著電機(jī)氣 隙的圓周依次排列。所述電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子凸極；電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間設(shè) 有氣隙；所述電機(jī)定子固定不動，電機(jī)轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。該自增速永磁直驅(qū)電機(jī)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。所述的每個極靴上的永磁體沿電機(jī)徑向充磁，且相鄰永磁體充磁方向 相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。所述的永磁體布滿整個 內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)定子內(nèi)表面，或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子外表面，設(shè)計成閉口槽結(jié)構(gòu)；所述的永磁體 貼裝于極靴表面，設(shè)計成開口槽結(jié)構(gòu)，且每個定子極靴的寬度與永磁體的極距之比為大于1 的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)。所述電樞繞組可繞制成集中或分布形式。該自增速永磁直驅(qū)電機(jī)可以用作電動機(jī)，也可以用作發(fā)電機(jī)。有益效果1)利用特殊的電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過調(diào)制電機(jī)的氣隙磁阻分布，使電機(jī)定子內(nèi)永 磁磁通的旋轉(zhuǎn)速度成倍于電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)自增速的效果，以提高電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩和 功率密度；
2)永磁體和繞組均被安裝于電機(jī)定子上，便于電機(jī)的冷卻；3)電樞繞組不限制為集中繞組，電機(jī)極數(shù)配比更具多樣性；4)每個極靴上的永磁體塊數(shù)不限制為偶數(shù)，為電機(jī)設(shè)計帶來很大的靈活性，同時 便于通過設(shè)計合理的永磁體和轉(zhuǎn)子凸極數(shù)量，以減小電機(jī)定位力，避免使用斜槽等措施，降 低制造難度和成本；5)電機(jī)轉(zhuǎn)子僅為帶有凸極的鐵心結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度大，適用于大轉(zhuǎn)矩輸出工況；


圖1為結(jié)構(gòu)一自增速永磁直驅(qū)電機(jī)閉口槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為結(jié)構(gòu)二 自增速永磁直驅(qū)電機(jī)開口槽結(jié)構(gòu)(極靴寬度與永磁體極距之比為 分?jǐn)?shù))示意圖。圖3為結(jié)構(gòu)三自增速永磁直驅(qū)電機(jī)開口槽結(jié)構(gòu)(極靴寬度與永磁體極距之比為 自然數(shù))示意圖。圖中有定子鐵心1，電樞繞組2，定子極靴3，永磁體4，氣隙5，轉(zhuǎn)子鐵心6，轉(zhuǎn)子凸 極7。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供的新型自增速直驅(qū)電機(jī)適用于低速大轉(zhuǎn)矩工況，可以作為直驅(qū)電機(jī) 運(yùn)行于電動或發(fā)電狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，該電機(jī)定子包括設(shè)有線槽的定 子鐵心、電樞繞組、定子極靴和永磁體，電樞繞組嵌入定子鐵心線槽內(nèi)，永磁體安裝于定子 極靴表面；電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子凸極；在電機(jī)定子永磁體和轉(zhuǎn)子凸極之間設(shè)有氣 隙。所述的定子鐵心和次級鐵心由硅鋼疊片或其他導(dǎo)磁材料構(gòu)成。所述的每個極靴上的有多個永磁體沿著氣隙圓周依次排列，這些永磁體沿電機(jī)徑 向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正 弦分布。所述的永磁體可以布滿整個電機(jī)定子氣隙側(cè)表面，設(shè)計成閉口槽結(jié)構(gòu)；或所述的 永磁體僅僅貼裝于極靴表面，設(shè)計成開口槽結(jié)構(gòu)，且每個定子極靴的寬度與永磁體的極距 之比為大于1的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)，不同于現(xiàn)有技術(shù)要求定子極靴寬度與永磁體極距之比必須 為偶數(shù)。所述電樞繞組可繞制成集中或分布形式，不同于現(xiàn)有技術(shù)要求必須為集中繞組。所述電機(jī)定子固定不動，電機(jī)轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所述新型自增速永磁直驅(qū)電機(jī)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的新型自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn) 子，該直驅(qū)電機(jī)定子包括設(shè)有線槽的定子鐵心1、電樞繞組2、定子極靴3和永磁體4，電樞繞 組2嵌入定子鐵心線槽內(nèi)，永磁體4安裝于定子極靴3表面；電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心6和轉(zhuǎn) 子凸極7 ；在電機(jī)定子永磁體和轉(zhuǎn)子凸極之間設(shè)有氣隙5。所述的定子鐵心1、定子極靴3、轉(zhuǎn)子鐵心6和轉(zhuǎn)子凸極7均由硅鋼疊片或其他導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與普通電機(jī)制造工藝相同。所述的每個極靴上的有多個永磁體沿著氣隙圓周依次排列，這些永磁體沿電機(jī)徑 向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙內(nèi)的磁通密度成類正 弦分布。所述的永磁體可以布滿整個電機(jī)定子氣隙側(cè)表面，設(shè)計成閉口槽結(jié)構(gòu)(如圖1所 示)；或所述的永磁體僅僅貼裝于極靴表面，設(shè)計成開口槽結(jié)構(gòu)(如圖2和3所示)，且每個 定子極靴的寬度與永磁體的極距之比為大于1的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)，不同于現(xiàn)有技術(shù)要求定子 極靴寬度與永磁體極距之比必須為偶數(shù)。所述電樞繞組2可按不同極對數(shù)制成集中或分布形式。電樞繞組2的極距(弧 度)與永磁體4的極距(弧度)不等，且滿足如下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，由電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成；其特征在于該電機(jī)定子 包括設(shè)有線槽的定子鐵心(1)、嵌入定子鐵心(1)線槽內(nèi)的電樞繞組(2)、定子極靴(3)以及 安裝于定子極靴(3)表面的永磁體(4)；永磁體(4)沿電機(jī)徑向充磁，永磁體(4)沿著電機(jī) 氣隙(5)的圓周依次排列；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心(6)和轉(zhuǎn)子凸極(7)；電機(jī)定子和電 機(jī)轉(zhuǎn)子之間設(shè)有氣隙(5)；所述電機(jī)定子(1)固定不動，電機(jī)轉(zhuǎn)子(6)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，其特征在于該自增速永磁直驅(qū)電機(jī) 包括內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述的每個極靴上的永 磁體(4)沿電機(jī)徑向充磁，且相鄰永磁體(4)充磁方向相反，構(gòu)成N-S交替充磁結(jié)構(gòu)，使氣隙 (5)內(nèi)的磁通密度成類正弦分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述的永磁體(4)布滿 整個內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)定子內(nèi)表面，或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子外表面，設(shè)計成閉口槽結(jié)構(gòu)；所述的永 磁體(4)貼裝于極靴(3)表面，設(shè)計成開口槽結(jié)構(gòu)，且每個定子極靴(3)的寬度與永磁體(4) 的極距之比為大于1的自然數(shù)或分?jǐn)?shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增速永磁直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述電樞繞組(2)繞制成 集中或分布形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自增速永磁直驅(qū)電機(jī)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子；所述電機(jī)定子包括設(shè)有線槽的定子鐵心(1)、嵌入定子鐵心(1)線槽內(nèi)的電樞繞組(2)、定子極靴(3)以及安裝于定子極靴(3)表面的永磁體(4)；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心(6)和轉(zhuǎn)子凸極(7)；電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間設(shè)有氣隙(5)；電機(jī)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或者外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用電機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)制電機(jī)的氣隙磁阻分布，使電機(jī)定子內(nèi)永磁磁通的旋轉(zhuǎn)速度成倍于電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)自增速的效果，該電機(jī)適用于低速直驅(qū)應(yīng)用場合，具有功率密度高，額定轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)。
文檔編號H02K1/24GK102118072SQ20111002820
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者丁石川, 李祥林, 杜懌, 樊英, 程明, 鄒國棠 申請人:東南大學(xué)