一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，包括繞組轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子為外轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子包含第一鐵芯和繞組，第一鐵芯開設(shè)有若干個(gè)半閉口槽，繞組位于半閉口槽中，在半閉口槽中插入有固定繞組的槽楔。本實(shí)用新型的一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，由于半閉口槽的槽口寬度遠(yuǎn)小于開口槽，有效地改善了氣隙磁密的波形，降低了永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗；由于過渡段為斜肩狀，繞組產(chǎn)生的離心力就由半閉口槽的斜肩承受，槽楔不會(huì)脫落，解決了大功率的繞組式永磁耦合器長期運(yùn)行極易導(dǎo)致槽楔脫落的問題；采用波繞組可以減少極間連線，降低繞組有效材料的消耗。
【專利說明】
一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，屬于機(jī)械驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，繞組式永磁耦合器由永磁轉(zhuǎn)子和繞組轉(zhuǎn)子組成，當(dāng)繞組轉(zhuǎn)子隨動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)，繞組被永磁轉(zhuǎn)子的磁場切割產(chǎn)生電動(dòng)勢，繼而產(chǎn)生電流。繞組中的電流與永磁磁場耦合產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載軸旋轉(zhuǎn)。
[0003]在體積相同條件下，采用永磁轉(zhuǎn)子為外轉(zhuǎn)子，繞組轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子時(shí)，永磁耦合器的功率密度更高，所能提供的轉(zhuǎn)矩也更大。
[0004]對于大功率的繞組式永磁耦合器而言，由于繞組轉(zhuǎn)子的電壓、電流較大，采用散嵌繞組已不能滿足生產(chǎn)要求，一般設(shè)計(jì)成由多個(gè)串聯(lián)線匝組成的硬繞組成型線圈，其繞組鐵芯只能設(shè)計(jì)成開口槽，這就帶來了以下問題:一方面，耦合器運(yùn)行時(shí)繞組高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大的離心力，長期運(yùn)行極易導(dǎo)致槽楔脫落，影響耦合器正常運(yùn)行；另一方面，開口槽設(shè)計(jì)導(dǎo)致氣隙磁場諧波含量較大，在永磁體中會(huì)產(chǎn)生很大的渦流損耗，極易導(dǎo)致永磁體退磁，雖然采用磁性槽楔可以起到改善氣隙磁密波形，降低永磁體渦流損耗的作用，但是磁性槽楔的性能欠佳，經(jīng)常出現(xiàn)起層或者破損等現(xiàn)象，同時(shí)也存在脫落的可能。
[0005]為了最大程度的利用永磁體的性能，永磁轉(zhuǎn)子通常設(shè)計(jì)成表貼式，在永磁電機(jī)領(lǐng)域，由于轉(zhuǎn)子與定子磁場同步旋轉(zhuǎn)，常常忽略永磁體表面的渦流損耗，但是對于永磁耦合器而言，存在離合狀態(tài)，此時(shí)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差很大，永磁體表面的渦流損耗足以使永磁體溫度升高并退磁，不能被忽略。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]實(shí)用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，由于半閉口槽的槽口寬度遠(yuǎn)小于開口槽，有效地改善了氣隙磁密的波形，降低了永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，包括繞組轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子為外轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子包含第一鐵芯和繞組，第一鐵芯開設(shè)有若干個(gè)半閉口槽，繞組位于半閉口槽中，在半閉口槽中插入有固定繞組的槽楔。
[0008]為了降低了永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗，所述半閉口槽包含矩形槽、槽口和過渡段，所述槽口的寬度為0.5-10mm，所述過渡段為斜肩，斜肩用來放置槽楔，繞組插入到矩形槽中，用槽楔塞緊。
[0009]更進(jìn)一步的，所述槽口的寬度為l_6mm。
[0010]更進(jìn)一步的，所述槽口位于半閉口槽的正中間。
[0011 ]更進(jìn)一步的，所述槽口位于半閉口槽的一側(cè)。
[0012]更進(jìn)一步的，所述斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為平面或圓弧曲面。
[0013]更進(jìn)一步的，所述繞組為單匝線圈。
[0014]更進(jìn)一步的，為了減少極間連線，降低繞組有效材料的消耗，所述繞組包含上層繞組和下層繞組，轉(zhuǎn)子的繞組為波繞組結(jié)構(gòu)。
[0015]更進(jìn)一步的，所述波繞組的連線按短距與長距交替進(jìn)行，最后將兩個(gè)大線圈串聯(lián)起來構(gòu)成一相繞組。
[0016]更進(jìn)一步的，所述繞組是三相或者多相分布，繞組接成星形接法。
[0017]更進(jìn)一步的，所述永磁轉(zhuǎn)子包含第二鐵芯和永磁體，所述第二鐵芯中有若干個(gè)槽，永磁體嵌入槽中。
[0018]更進(jìn)一步的，永磁體的截面形狀為矩形或瓦片形。
[0019]有益效果:本實(shí)用新型的一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，由于半閉口槽的槽口寬度遠(yuǎn)小于開口槽，有效地改善了氣隙磁密的波形，降低了永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗；由于過渡段為斜肩狀，繞組產(chǎn)生的離心力就由半閉口槽的斜肩承受，槽楔不會(huì)脫落，解決了大功率的繞組式永磁耦合器長期運(yùn)行極易導(dǎo)致槽楔脫落的問題;采用波繞組可以減少極間連線，降低繞組有效材料的消耗。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型中波繞組的原理示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型中半閉口槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型中半閉口槽的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為本實(shí)用新型中半閉口槽的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本實(shí)用新型中半閉口槽的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)用新型的一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器的剖面圖見附圖2所示，包含繞組轉(zhuǎn)子1、永磁轉(zhuǎn)子2以及它們之間的氣隙3，繞組轉(zhuǎn)子I為內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子2為外轉(zhuǎn)子，這樣設(shè)計(jì)電樞直徑(也就是繞組轉(zhuǎn)子I的外徑)大，功率密度高。永磁轉(zhuǎn)子2包含永磁體21和第二鐵芯22，第二鐵芯22為疊片式鐵芯，第二鐵芯由硅鋼片沿軸向疊壓而成，永磁體21嵌入在第二鐵芯22中。繞組轉(zhuǎn)子I包含第一鐵芯11、槽楔12、上層繞組13和下層繞組14，第一鐵芯11由硅鋼片沿軸向疊壓而成，并設(shè)置有一定數(shù)量的半閉口槽，半閉口槽的結(jié)構(gòu)如圖3所示，半閉口槽包含矩形槽、槽口和過渡段，槽口的寬度15mm，槽口位于半閉口槽的正中間，過渡段為斜肩，斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為平面，如圖3所示，上層繞組13和下層繞組14插入到矩形槽中，用槽楔12塞緊，上層繞組13和下層繞組14產(chǎn)生的離心力就由半閉口槽的斜肩承受，槽楔12不會(huì)脫落。上層繞組13和下層繞組14均采用扁銅線包絕緣制成，安裝在第一鐵芯的半閉口槽中，上層繞組13和下層繞組14從鐵芯端部插入到第一鐵芯11的半閉口槽內(nèi)，之后用槽楔12塞緊。按照波繞組的接線規(guī)則將端部焊接，波繞組的特征是把同一極性(例如N1、N2……)下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成一組，如圖2所示。以A相為例:將繞組AB插入3號(hào)槽，B’E’插入11號(hào)槽，EF插入21號(hào)槽，F(xiàn)’J’插入29號(hào)槽，之后分別將BB ’、EE ’、FF ’、JJ ’焊接，ABEFJK就組成了一個(gè)線圈。再把另一極性(S1、S2……)下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成另一組，最后將兩個(gè)大線圈串聯(lián)起來構(gòu)成一相繞組，繞組如果是三相或者多相分布，繞組最后接成星形接法。
[0028]本實(shí)用新型在使用時(shí)，繞組轉(zhuǎn)子I與動(dòng)力軸相連，永磁轉(zhuǎn)子2與負(fù)載軸相連(反之亦可)。當(dāng)繞組轉(zhuǎn)子I隨動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)，繞組切割在永磁轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生的磁場產(chǎn)生電動(dòng)勢，繼而產(chǎn)生電流。繞組中的電流與永磁體21磁場耦合產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載軸旋轉(zhuǎn)。
[0029]按照本實(shí)施例設(shè)計(jì)的半閉口槽，氣隙磁密呈正弦波，相比開口槽，氣隙磁密波形的畸變率變小，永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗下降了 50%，解決了因永磁體渦流損耗過大而引起的永磁體局部退磁。
[0030]實(shí)施例2
[0031]本實(shí)施例中，只有半閉口槽與實(shí)施例1不同，半閉口槽中槽口的寬度為6mm，槽口位于半閉口槽的一側(cè)，斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為平面，如圖4所示。按照本實(shí)施例設(shè)計(jì)的半閉口槽，氣隙磁密呈正弦波，相比開口槽，氣隙磁密波形的畸變率變小，永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗下降了 28%，解決了因永磁體渦流損耗過大而引起的永磁體局部退磁。
[0032]實(shí)施例3
[0033]本實(shí)施例中，只有半閉口槽與實(shí)施例1不同，半閉口槽中槽口的寬度為6mm，槽口位于半閉口槽的一側(cè)，斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為曲面，如圖6所示。按照本實(shí)施例設(shè)計(jì)的半閉口槽，氣隙磁密呈正弦波，相比開口槽，氣隙磁密波形的畸變率變小，永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗下降了 28%，解決了因永磁體渦流損耗過大而引起的永磁體局部退磁。
[0034]實(shí)施例4
[0035]本實(shí)施例中，只有半閉口槽與實(shí)施例1不同，半閉口槽中槽口的寬度為5mm，槽口位于半閉口槽的正中間，斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為平面，如圖3所示。按照本實(shí)施例設(shè)計(jì)的半閉口槽，氣隙磁密呈正弦波，相比實(shí)施例2，氣隙磁密波形的畸變率變小，永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗下降了 5.5%，解決了因永磁體渦流損耗過大而引起的永磁體局部退磁。
[0036]實(shí)施例5
[0037]本實(shí)施例中，只有半閉口槽與實(shí)施例1不同，半閉口槽中槽口的寬度為5mm，槽口位于半閉口槽的正中間，斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為曲面，如圖5所示。按照本實(shí)施例設(shè)計(jì)的半閉口槽，氣隙磁密呈正弦波，相比實(shí)施例3，氣隙磁密波形的畸變率變小，永磁體中產(chǎn)生的渦流損耗下降了 5.5%，解決了因永磁體渦流損耗過大而引起的永磁體局部退磁。
[0038]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:包括繞組轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子為外轉(zhuǎn)子，所述繞組轉(zhuǎn)子包含第一鐵芯和繞組，第一鐵芯開設(shè)有若干個(gè)半閉口槽，繞組位于半閉口槽中，在半閉口槽中插入有固定繞組的槽楔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述半閉口槽包含矩形槽、槽口和過渡段，所述槽口的寬度為0.5-1Omm，所述過渡段為斜肩，斜肩用來放置槽楔，繞組插入到矩形槽中，用槽楔塞緊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述槽口的寬度為l-6mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述槽口位于半閉口槽的正中間。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述槽口位于半閉口槽的一側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述斜肩限制槽楔移動(dòng)的面為平面或圓弧曲面。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述繞組為單匝線圈。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述繞組包含上層繞組和下層繞組，所述繞組為波繞組結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述波繞組結(jié)構(gòu)是把同一極性下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成一組，再把另一極性下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成另一組。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述波繞組結(jié)構(gòu)的連線要按短距與長距交替進(jìn)行，最后將兩個(gè)大線圈串聯(lián)起來構(gòu)成一相繞組。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述繞組是三相或者多相分布，繞組接成星形接法。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述永磁轉(zhuǎn)子包含第二鐵芯和永磁體，所述第二鐵芯中有若干個(gè)槽，永磁體嵌入槽中。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有單匝波繞組的大功率永磁耦合器，其特征在于:所述永磁體的截面形狀為矩形或瓦片形。
【文檔編號(hào)】H02K51/00GK205596002SQ201620320336
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】李宏濤, 漆復(fù)興
【申請人】江蘇磁谷科技股份有限公司