一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機的制作方法
【專利摘要】一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，U形定子鐵心由T形導磁橋連接成為一個整體，固定凸臺位于T型導磁橋上；一個定子極由兩個相鄰的U形定子鐵心單元的各一個齒和位于兩者之間的一個T形導磁橋、兩個固定凸臺、以及與T形導磁橋相鄰的兩塊永磁體組成；每個電樞線圈套裝在一個定子極上，在空間相互垂直的4個電樞線圈首尾串聯(lián)成為一相電樞繞組。本發(fā)明獨特的導磁橋形狀使得電機具有永磁漏磁自鎖能力，降低了加工難度、提高定子拼裝精度的同時，顯著降低了永磁體漏磁的大小，且固定凸臺使得電機可以避免永磁體沿徑向移動的危險，提高了電機的可靠性。同時，導磁橋的存在提高了電機的q軸電感大小，進而有效提升了磁阻轉(zhuǎn)矩的大小。
【專利說明】
一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁通切換型永磁電機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機的不斷加劇，采用永磁勵磁取代電勵磁以節(jié)省能源消耗已成為全世界的共識，同時，由于我國是世界上稀土資源最豐富的國家，開放研究和推廣應用新型結(jié)構(gòu)的稀土永磁電機，可以顯著提高電機的效率和功率密度，具有重要的理論意義和使用價值，尤其是近年來出現(xiàn)的定子永磁型電機，由于永磁體和電樞繞組均位于定子上，使得該類型電機的轉(zhuǎn)子上既無繞組也無電刷，導致電機結(jié)構(gòu)非常堅固、緊湊，魯棒性高，十分適合于高速運行。
[0003]磁通切換永磁電機作為定子永磁型電機的主要代表，具有感應電勢正弦度高、效率高、功率密度高、結(jié)構(gòu)堅固可靠、轉(zhuǎn)矩出力大的優(yōu)點，非常適合于低速大扭轉(zhuǎn)、高速寬調(diào)速運行的應用場合，因此，磁通切換永磁電機具備十分廣泛的應用潛力，在工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)、家用電器、電氣傳動等方面已展現(xiàn)出較強的競爭力，特別是在電動汽車領(lǐng)域，它所具備的高功率密度、轉(zhuǎn)子可靠性能強等優(yōu)勢，更成為目前國內(nèi)外的研究熱點。
[0004]然而，目前所提出的磁通切換永磁電機，定子鐵心均為分散結(jié)構(gòu)，給電機的加工和拼裝帶來了較大困難，尤其是嚴重影響電機的拼裝精度，削弱了電機的性能和可靠性;雖然將分散的定子鐵心連接成為一個整體可以解決此問題，但是會引起永磁漏磁，使得永磁體利用率和轉(zhuǎn)矩密度均有一定程度的下降;并且，永磁體均為長方體，且與定子鐵心相接觸的表面比較光滑，容易造成在其所在槽內(nèi)滑動，不易固定，存在沿電機徑向脫落的可能性，對電機的正常運行帶來安全隱患。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有磁通切換永磁電機存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機。
[0006]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，包括U形定子鐵心單元1、T形導磁橋2、電樞線圈3、永磁體4和轉(zhuǎn)子鐵心6，U形定子鐵心單元I由T形導磁橋2連接成為一個整體，U形定子鐵心單元I和T形導磁橋2、組成定子鐵心，兩個相鄰的U形定子鐵心單元I的各一個齒和位于兩者之間的一個T形導磁橋2以及與T形導磁橋2相鄰的兩塊永磁體4組成一個定子極;位于相鄰定子極上的永磁體4的充磁方向相反，與一個T形導磁橋2相鄰的兩塊永磁體4的充磁方向相同，永磁體4均為切向充磁;電樞線圈3套裝在一個定子極上，在空間相互垂直的4個電樞線圈3首尾串聯(lián)成為一相電樞繞組。
[0007]所述T型導磁橋2上設有固定凸臺5。
[0008]所述轉(zhuǎn)子鐵心6為直槽結(jié)構(gòu)或者斜槽結(jié)構(gòu)。
[0009]所述U形定子鐵心單元1、T形導磁橋2、和轉(zhuǎn)子鐵心6為導磁材質(zhì)。
[0010]所述永磁體4的永磁磁場為徑向磁場、軸向磁場或者橫向磁場中的一種磁場或其中兩種磁場的組合。
[0011 ]所述電樞線圈3為集中繞組形式。
[0012]本發(fā)明的具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，定子鐵心成為一個整體，降低了加工難度、提高定子拼裝精度和可靠性;獨特的導磁橋形狀使得電機具有永磁漏磁自鎖能力，由于與T形導磁橋相接觸的兩塊永磁體的充磁方向相同，因此永磁體在徑向遠心端的漏磁磁通的方向相反，進而形成漏磁自鎖，在降低了加工難度、提高定子拼裝精度的同時，顯著降低了永磁體漏磁的大小，提高了永磁利用率和永磁轉(zhuǎn)矩的大?。还潭ㄍ古_使得電機可以避免永磁體沿徑向移動的危險，提高了電機的可靠性;導磁橋的存在提高了電機的q軸電感大小，進而有效提升了磁阻轉(zhuǎn)矩的大小;該電機轉(zhuǎn)子上既沒有繞組，又沒有永磁體，結(jié)構(gòu)緊湊、堅固可靠，轉(zhuǎn)動慣量小且轉(zhuǎn)子為一塊整體，適合于高速運行；電樞繞組和永磁體都置于定子，易于散熱，抗振動能力強，運行可靠。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖中:U形定子鐵心單元1、1"形導磁橋2、電樞線圈3、永磁體4、固定凸臺5、和轉(zhuǎn)子鐵心6、第一電樞線圈301、第二電樞線圈302、第三電樞線圈303、第四電樞線圈304、第五電樞線圈305、第六電樞線圈306、第七電樞線圈307、第八電樞線圈308、第九電樞線圈309、第十電樞線圈310、第^^一電樞線圈311、第十二電樞線圈312。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電機包括該電機包括U形定子鐵心單元1、T形導磁橋2、電樞線圈3、永磁體4、固定凸臺5和轉(zhuǎn)子鐵心6，U形定子鐵心單元I由T形導磁橋2連接成為一個整體；固定凸臺5位于T型導磁橋2上;U形定子鐵心單元1、T形導磁橋2和固定凸臺5組成定子鐵心，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心可根據(jù)需要設計成相配合成內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu);兩個相鄰的U形定子鐵心單元I的各一個齒和位于兩者之間的一個T形導磁橋2、位于導磁橋上的兩個凸臺6、以及與T形導磁橋相鄰的兩塊永磁體4組成一個定子極;永磁體4均為切向充磁;位于相鄰定子極上的永磁體4的充磁方向相反，與一個T形導磁橋2相鄰的兩塊永磁體4的充磁方向相同；電樞線圈3為集中繞組形式，每個電樞線圈3套裝在一個定子極上;在空間相互垂直的四個電樞線圈3首尾串聯(lián)成為一相電樞繞組。
[0016]在上述結(jié)構(gòu)中，第一電樞線圈301、第四電樞線圈304、第七電樞線圈307、第十電樞線圈310串聯(lián)組成A相電樞繞組，第二電樞線圈302、第五電樞線圈305、第八電樞線圈308、第i^一電樞線圈311串聯(lián)組成B相電樞繞組，第三電樞線圈303、第六電樞線圈306、第九電樞線圈309、第十二電樞線圈312串聯(lián)組成C相電樞繞組。
[0017]永磁體4永磁磁場和電勵磁磁場為徑向磁場、軸向磁場或者橫向磁場中的一種磁場或其中兩種磁場的組合;該電機的機械結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)、直線、平面、立體中的一種或幾種的組合形式。U形定子鐵心單元和轉(zhuǎn)子鐵心6采用硅鋼片沖片或者其它導磁材料壓疊制成;永磁體4為釹鐵硼或其它永磁材質(zhì)。
[0018]該電機在結(jié)構(gòu)與性能上保留了傳統(tǒng)磁通切換電機緊湊、簡單、魯棒性好、適于高速運行、效率高、功率密度大的優(yōu)勢;在維持定子鐵心成為一個整體的前提下，其獨特的T形導磁橋2形狀使得電機具有永磁漏磁自鎖能力，因此在降低了加工難度、提高定子拼裝精度的同時，顯著降低了永磁體漏磁的大小，且固定凸臺5使得電機可以避免永磁體沿徑向移動的危險，提高了電機的可靠性。具體而言，由于與T形導磁橋2相接觸的兩塊永磁體4的充磁方向相同，因此在永磁體的徑向遠心端的漏磁方向相反，進而形成漏磁自鎖，顯著降低了永磁漏磁的大小，提高了永磁利用率和永磁轉(zhuǎn)矩的大小。該電機中，T形導磁橋的存在提高了電機的q軸電感大小，進而有效提升了磁阻轉(zhuǎn)矩的大小。
[0019]該電機中，轉(zhuǎn)子鐵心6上既無永磁體也無繞組，為直槽結(jié)構(gòu)或者斜槽結(jié)構(gòu);直槽結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵心可保證在采用集中式電樞線圈和轉(zhuǎn)子鐵心不斜槽的條件下，就可獲得正弦度非常高的磁鏈、感應電勢和電感等靜態(tài)特性;如果對電機勵磁磁鏈、感應電勢和電感等靜態(tài)特性的正弦度要求較高，亦可將直槽結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子斜槽一定角度以提高正弦性。
[0020]本發(fā)明是通過實施例進行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等效替換。另外，在本發(fā)明的教導下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:包括U形定子鐵心單元(1)、τ形導磁橋(2)、電樞線圈(3)、永磁體(4)和轉(zhuǎn)子鐵心(6)，U形定子鐵心單元(I)由T形導磁橋(2)連接成為一個整體，U形定子鐵心單元(I)和T形導磁橋(2)、組成定子鐵心，兩個相鄰的U形定子鐵心單元(I)的各一個齒和位于兩者之間的一個T形導磁橋(2)以及與T形導磁橋(2)相鄰的兩塊永磁體(4)組成一個定子極;位于相鄰定子極上的永磁體(4)的充磁方向相反，與一個T形導磁橋(2)相鄰的兩塊永磁體(4)的充磁方向相同，永磁體(4)均為切向充磁;電樞線圈(3)套裝在一個定子極上，在空間相互垂直的4個電樞線圈(3)首尾串聯(lián)成為一相電樞繞組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:所述T型導磁橋(2)上設有固定凸臺(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子鐵心(6)為直槽結(jié)構(gòu)或者斜槽結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:所述U形定子鐵心單元(1)、T形導磁橋(2)、和轉(zhuǎn)子鐵心(6)為導磁材質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:所述永磁體(4 )的永磁磁場為徑向磁場、軸向磁場或者橫向磁場中的一種磁場或其中兩種磁場的組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有漏磁自鎖能力的磁通切換型永磁電機，其特征在于:所述電樞線圈(3)為集中繞組形式。
【文檔編號】H02K1/14GK105958676SQ201610267299
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】花為, 張淦, 曹平
【申請人】大連名陽實業(yè)有限公司, 東南大學