專利名稱：一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明ー種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，涉及ー種新結(jié)構(gòu)的低電感低損耗永磁同步電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源問(wèn)題是21世紀(jì)人類所面臨的重大課題之一，在不斷開(kāi)發(fā)新能源的同時(shí)，為了更有效地利用現(xiàn)有的能源需要發(fā)展先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)。在儲(chǔ)能技術(shù)之中飛輪儲(chǔ)能以能量密度高、功率密度大、能量轉(zhuǎn)換率高(約90%以上)、使用壽命長(zhǎng)、充電時(shí)間短、適應(yīng)各種環(huán)境、可重復(fù)深度放電，維護(hù)簡(jiǎn)單，緑色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)具有應(yīng)用前景廣闊同時(shí)也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。其中電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)是其完成能量轉(zhuǎn)換的核心部件，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。正因?yàn)轱w輪的上述特點(diǎn)使得飛輪系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)要求非常高，需要飛輪電機(jī)具有較高的運(yùn)行速度，較寬的轉(zhuǎn)速范圍，極低的空載損耗，較高的轉(zhuǎn)換效率等特點(diǎn)，目前普遍遇到的問(wèn)題是由于產(chǎn)生電感過(guò)高而不利于電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并因此產(chǎn)生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)由于產(chǎn)生電感過(guò)高而不利于電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并因此產(chǎn)生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗，本發(fā)明提供一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，該電機(jī)包括轉(zhuǎn)軸、永磁轉(zhuǎn)子、定子、上端蓋、下端蓋、軸承、殼體，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體,永磁體包括多個(gè)N、S極,所述N、S極交錯(cuò)排列或同極性相向配置,永磁體置于轉(zhuǎn)子鐵心表面或內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鉄心之中，所述定子包括定子鐵心，定子鐵心上徑向纏繞單相或多相定子繞組，定子繞組為環(huán)向排列，定子繞組中每相繞組包括一對(duì)或多對(duì)相鄰的兩個(gè)線圈，相鄰的兩個(gè)線圈相距為ー個(gè)極距且纏繞方向相反。參見(jiàn)圖9說(shuō)明本發(fā)明的工作原理如圖9所示，在考慮將雙線無(wú)感線圈拆分開(kāi)將永磁體置于線圈下，并且假定永磁體向左方運(yùn)動(dòng)。若線圈AB及AlBl閉合，則在線圈AB中產(chǎn)生A到B方向的電流，并在鐵心中產(chǎn)生從左向右的磁通(圖中左虛線箭頭)，在線圈AlBl中產(chǎn)生Al到BI方向的電流，并在鐵心中產(chǎn)生從右向左的磁通(圖中右虛線箭頭),若將兩線圈中的B端與BI端相接則在新線圈AAl中電流方向從A到Al，而線圈AAl的總磁通由于互相抵消而大為降低，進(jìn)而使得線圈AAl電感極低，同時(shí)鐵心不會(huì)由于線圈AAl中電流增加產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，從而降低了鐵心損耗。此時(shí)的原理類似于永磁同步電機(jī)的發(fā)電狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)基于此原理上的低電感低鐵耗永磁電機(jī)具有可行性。本發(fā)明的有益效果是提出一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，通過(guò)合理配置繞組及設(shè)計(jì)磁路結(jié)構(gòu)使得電機(jī)電樞中由電流產(chǎn)生的磁通量有效的抵消，一方面可以獲得極低的電感使電機(jī)更易于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行；另ー方面可降低鉄心材料磁飽和從而獲得極低的鉄心損耗。本發(fā)明提出的方案有助于提高飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)用高轉(zhuǎn)速，低損耗，高效率電機(jī)的性能，對(duì)該新結(jié)構(gòu)的低電感低損耗永磁同步電機(jī)的研發(fā)具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。


圖I是具體實(shí)施方式
一的電機(jī)的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
一的電機(jī)的沿圖I中A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為具體實(shí)施方式
一的電機(jī)的繞組連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為具體實(shí)施方式
ニ的電機(jī)的與圖2同位置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為具體實(shí)施方式
三的的電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實(shí)施方式三的電機(jī)的B-B方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為實(shí)施方式三的電機(jī)的C-C方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為具體實(shí)施方式
四的電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明的工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I至圖8具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
一如圖I、圖2所不,一種低電感低損耗永磁同步電機(jī),包括轉(zhuǎn)軸I、永磁轉(zhuǎn)子2、定子3、上端蓋4、下端蓋5、軸承6、殼體7，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵心21和永磁體22，永磁體22包括多個(gè)N、S極，所述N、S極交錯(cuò)排列或同極性相向配置，永磁體22置于轉(zhuǎn)子鉄心21表面或內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鉄心21之中，所述定子3包括定子鐵心31，定子鐵心31上徑向纏繞單相或多相定子繞組32，定子繞組32為環(huán)向排列，定子繞組32中每相繞組包括ー對(duì)或多對(duì)相鄰的兩個(gè)線圈，相鄰的兩個(gè)線圈相距為ー個(gè)極距且纏繞方向相反。定子鐵心31是由硅鋼片疊制而成，定子鐵心31為同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，定子鉄心31可以是開(kāi)槽結(jié)構(gòu)。如圖3所示。當(dāng)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)使用，繞組中通以電流，或者作為發(fā)電機(jī)使用向負(fù)載發(fā)出電流時(shí)，不同極性下電樞電流在電樞鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相反，若不同極性下的線圈具有相同的匝數(shù)，則產(chǎn)生的磁通大小相等而方向相反，進(jìn)而電樞電流在該相繞組中產(chǎn)生的磁通相互抵消，理想情況下電樞電流在電樞鐵心產(chǎn)生的總磁通量為零，可以獲得極低的每相電感。同時(shí)在負(fù)載變化的情況下電樞鐵心不會(huì)由于電流的増加而產(chǎn)生飽和從而有效地降低了定子鐵心的損耗。
具體實(shí)施方式
ニ 如圖4所示，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一不同點(diǎn)在于永磁轉(zhuǎn)子2包括內(nèi)、外兩個(gè)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心211和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體221，外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子鐵心212和外轉(zhuǎn)子永磁體222，內(nèi)外轉(zhuǎn)子具有相同的極數(shù)，定子3位于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間。定子繞組與實(shí)施方式一相同，該實(shí)施方式除具有實(shí)施方式一的特點(diǎn)外，同時(shí)利用定子內(nèi)層及外層繞組可有效提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
具體實(shí)施方式
三如圖5、圖6、圖7所示，本實(shí)施方式與以上實(shí)施方式不同點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子鐵心21為圓盤(pán)式結(jié)構(gòu),定子3與轉(zhuǎn)子2軸向布置,定子鐵心31由娃鋼片卷制而成,定子鉄心31為同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。定子鐵心上置有定子繞組32其纏繞方式及排布規(guī)則與實(shí)施方式一相同。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子電流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，同時(shí)繞組的排布方式使得電機(jī)具有極低的電感及較低的鉄心損耗。
具體實(shí)施方式
四如圖8所不,本實(shí)施方式與實(shí)施方式三不同點(diǎn)在于電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子2數(shù)量為多個(gè)，所有永磁轉(zhuǎn)子2之間軸向連接，每?jī)蓚€(gè)相鄰永磁轉(zhuǎn)子2之間設(shè)置ー個(gè)定子3。除左右兩端部處轉(zhuǎn)子只單面與定子作用，中間轉(zhuǎn)子分別與其兩邊的定子相互作用，定子繞組的雙邊也同時(shí)與兩邊的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，每個(gè)單元與實(shí)施方式三相同，不同単元軸向連接以滿足不同的功率需求與不同的轉(zhuǎn)矩需 求，本實(shí)施方式同時(shí)具備實(shí)施方式ー的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸(I)、永磁轉(zhuǎn)子(2)、定子(3)、上端蓋(4)、下端蓋(5)、軸承(6)、殼體(7)，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心(21)和永磁體(22),永磁體(22)包括多個(gè)N、S極,所述N、S極交錯(cuò)排列或同極性相向配置,永磁體(22)置于轉(zhuǎn)子鉄心(21)表面或內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鉄心(21)之中，所述定子(3)包括定子鐵心(31)，定子鐵心(31)上徑向纏繞單相或多相定子繞組(32)，定子繞組(32)為環(huán)向排列，定子繞組(32)中每相繞組包括ー對(duì)或多對(duì)相鄰的兩個(gè)線圈，相鄰的兩個(gè)線圈相距為ー個(gè)極距且纏繞方向相反。
2.如權(quán)利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機(jī)，其特征在于所述定子鉄心(31)是由硅鋼片疊制而成，定子鐵心(31)為同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的低電感低損耗永磁同步電機(jī)，其特征在于所述定子鉄心(31)是開(kāi)槽結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機(jī)，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子(2)包括內(nèi)、外兩個(gè)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(211)和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體(221)，外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子鉄心(212)和外轉(zhuǎn)子永磁體(222)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子具有相同的極數(shù)，定子(3)位于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間。
5.如權(quán)利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鉄心(21)為圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)，定子(3)與轉(zhuǎn)子(2)軸向布置,定子鐵心(31)由娃鋼片卷制而成,定子鐵心(31)為同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的低電感低損耗永磁同步電機(jī)，其特征在于所述永磁轉(zhuǎn)子(2)數(shù)量為多個(gè)，所有永磁轉(zhuǎn)子(2)之間軸向連接，每?jī)蓚€(gè)相鄰永磁轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)置一個(gè)定子(3)。
全文摘要
一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，涉及一種新結(jié)構(gòu)的低電感低損耗永磁同步電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)由于產(chǎn)生電感過(guò)高而不利于電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并因此產(chǎn)生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗。本發(fā)明提供一種低電感低損耗永磁同步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸(1)、永磁轉(zhuǎn)子(2)、定子(3)、上端蓋(4)、下端蓋(5)、軸承(6)、殼體(7)，永磁轉(zhuǎn)子(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心(21)和永磁體(22)，定子(3)包括定子鐵心(31)，定子鐵心(31)上徑向纏繞單相或多相定子繞組(32)，定子繞組(32)為環(huán)向排列，定子繞組(32)中每相繞組包括一對(duì)或多對(duì)相鄰的兩個(gè)線圈，相鄰的兩個(gè)線圈相距為一個(gè)極距且纏繞方向相反。本發(fā)明可應(yīng)用于多種不同飛輪儲(chǔ)能場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02K3/28GK102801268SQ20121026875
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者裴宇龍, 柴鳳, 倪榮剛, 梁培鑫, 程樹(shù)康 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)