專利名稱：聚磁結構四相橫向磁場永磁電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種永磁電機，特別是涉及一種聚磁結構四相橫向磁場永磁電機。
背景技術：
在傳統的徑向磁場電機中，磁力線所在平面均與電機運動方向在同一平面內，通過增加齒寬度或者增大槽面積的方式可提高轉矩密度。但由于電機中定子齒與槽處于同一個剖面內，當定子外徑一定時，如果增大齒寬度，則槽面積減小，反之亦然。因此，不論改變電機的齒寬度，還是改變電機的槽面積，轉矩密度都得不到有效提升。1986年,德國布倫瑞克理工大學的H. Weh.教授提出了橫向磁場永磁電機結構思想，在結構設計上使電機的電路和磁路不在同一平面，以此克服槽寬度和齒寬度間相互制 約的矛盾。橫向磁場永磁電機的主磁路和電機運動方向垂直,因此既不不存在導電和齒面積間矛盾，也不存在導磁和槽面積間矛盾。因而，可通過調整軸向磁路長度和線圈窗口面積，以改變氣隙磁通量和繞組磁勢的大小，從而實現高轉矩密度。橫向磁場永磁電機是一種新型電機結構形式，電機轉矩得到了根本性的提高，具有轉距大，輸出力密度大，電磁負荷解耦，設計靈活，控制簡單；轉速不高，取消齒輪傳動機構，提高了整個裝置的精度和可靠性。這些優點使TFPM電機可以適合低速、大轉矩、直接驅動等應用場合，應該得到廣泛應用，但是由于橫向磁場永磁電機結構和其他因素的存在，使得橫向磁場永磁電機的漏磁大、脈動轉矩大，生產復雜，這些缺點使其存在很大的局限性，嚴重制約著橫向磁場電機的廣泛應用和發展。大量研究者通過理論和實驗論證了磁場漏磁是橫向磁場永磁電機功率因數降低的主要原因，如上海大學江建中教授提出了屏蔽橫向磁阻電機漏磁通的方法，該方法在一定程度上減少了漏磁，但還存在這很大的漏磁。氣隙中的最大磁場強度為I. 13T。

發明內容
為了克服現有橫向磁場永磁電機漏磁大的不足，本發明提供一種聚磁結構四相橫向磁場永磁電機。該聚磁結構四相橫向磁場永磁電機由四相構成，每相包括轉子單兀和定子單元，轉子單元包括聚磁結構轉子部分，定子單元包括聚磁結構定子部分。四相結構的每一相結構對應部分是相同的，各轉子單元之間由絕緣環隔離。由于采用聚磁結構將漏磁通聚集在一起，通過定子齒表面、氣隙、轉子永磁體，轉化為有效氣隙磁通，可以增強氣隙磁場強度。該結構在不改變電機整體結構的基礎上，只需增加少量永磁體構成聚磁結構，就可以減少漏磁，提高氣隙的磁場密度。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，包括永磁體I、轉子環2、絕緣環3、定子齒4、繞組7和定子槽10，其特點是還包括轉子永磁體8、定子永磁體9和絕緣板11 ;永磁體I、轉子環2和轉子永磁體8構成電機的聚磁結構轉子單元，永磁體I固連在轉子環2的內側壁，相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉子永磁體8分別嵌放于永磁體I的兩側，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體I與轉子永磁體8的端面平齊；兩側轉子單元通過軸承12與電機軸6相連接；定子齒4、定子永磁體9、定子槽10和輔助鐵芯13構成電機的聚磁結構定子單元；定子永磁體9放置于定子齒4端部四周，定子永磁體9的充磁方向為徑向磁化，定子齒4端面與定子永磁體9的上端面平齊，繞組7嵌放于定子槽10中；絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15 ;輔助孔14用于固定輔助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結構轉子單元間設有絕緣環3，每相聚磁結構定子單元間設有絕緣板11 ;端蓋5將定子單元固定于電機軸6。所述定子槽10由十二個硅鋼片構成。所述輔助鐵芯13由十二個硅鋼片構成。所述輔助鐵芯13的硅鋼片是長方形。所述絕緣環3是尼龍材料制成。所述絕緣板11是尼龍材料制成。 本發明的有益效果是由于采用聚磁結構，永磁電機的最大氣隙磁場強度由背景技術的I. 13T增加到2. 2584T，增加了 99. 9 %，漏磁系數由I. 303降至1.076，降低了17.4%。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18%，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，在很大程度上減小了電機轉矩脈動，提高了電機性能。下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。


圖I是本發明聚磁結構四相橫向磁場永磁電機的縱截面示意圖。圖2是圖I中聚磁結構轉子單元的局部放大圖。圖3是圖I中聚磁結構定子單元的結構示意圖。圖4是圖I中絕緣板的結構示意圖。圖中，I-永磁體；2_轉子環；3_絕緣環；4_定子齒；5_端蓋；6_電機軸；7_繞組；8-轉子永磁體；9_定子永磁體；10-定子槽；11-絕緣板；12_軸承；13_輔助鐵芯；14_輔助孔；15_沉頭孔。
具體實施例方式以下實施例參照圖I 4。本發明聚磁結構四相橫向磁場永磁電機包括永磁體I、轉子環2、絕緣環3、定子齒4、端蓋5、電機軸6、繞組7、轉子永磁體8、定子永磁體9、定子槽10、絕緣板11、軸承12。所述電機每相結構相同，且由轉子單元和定子單元兩個部分構成，每相轉子單元結構均相同，每相定子單元結構均相同；所述每相轉子單元間設有尼龍材料制成的絕緣環3，每相定子單元間設有尼龍材料制成的絕緣板U。電機的每相轉子單元由永磁體I、轉子環2、轉子永磁體8構成。用環氧樹脂將永磁體I粘于轉子環2內側壁,相鄰兩塊永磁體I磁性相反；轉子永磁體8分嵌放于永磁體I的兩側，其磁化方向平行于電機軸向，以減少漏磁，達到聚磁效果，同時，使永磁體I和轉子永磁體8的端面平齊，不影響氣隙平整度。兩側轉子單元通過軸承12與電機軸6相連接。電機的每相定子單元由12對定子齒4、定子永磁體9、12個硅鋼片構成的定子槽10、12個長方形硅鋼片構成的輔助鐵芯13構成。定子齒4端部進行圓柱化處理，定子永磁體9放置于定子齒4端部四周,定子永磁體9的充磁方向為徑向充磁,構成聚磁結構定子部分；繞組7嵌放于定子槽10中。端蓋5將定子單兀固定于電機軸6,使定子單兀在軸向沒有移動。絕緣板11上分布多個輔助孔14和沉頭孔15。輔助孔14用于固定輔助鐵芯13，沉頭孔15用于固定疊層硅鋼片。聚磁結構四相橫向磁場永磁電機定子部分由多塊瓦型定子永磁體9構成,位于電機定子齒4端部的四周,呈圓周分布,其磁化方向為徑向磁化,使定子齒4端面和定子永磁體9的上端面平齊。可選地，所述橫向磁場電機聚磁結構的轉子部分和定子部分是可以分開的。本領域的技術人員在本發明的基礎上可以組合不同相數、不同功率等級的聚磁結 構橫向磁場永磁電機，這是大家所熟悉的。
權利要求
1.一種聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，包括永磁體(I)、轉子環(2)、絕緣環(3)、定子齒(4)、繞組(7)和定子槽(10)，其特征在于還包括轉子永磁體(8)、定子永磁體(9)和絕緣板(11);永磁體(I)、轉子環(2)和轉子永磁體(8)構成電機的聚磁結構轉子單元，永磁體(I)固連在轉子環(2)的內側壁，相鄰兩塊永磁體(I)磁性相反；轉子永磁體(8)分別嵌放于永磁體(I)的兩側，其磁化方向平行于電機軸向，永磁體(I)與轉子永磁體(8)的端面平齊；兩側轉子單元通過軸承(12)與電機軸(6)相連接；定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構成電機的聚磁結構定子單元；定子永磁體(9)放置于定子齒(4)端部四周，定子永磁體(9)的充磁方向為徑向磁化,定子齒(4)端面與定子永磁體(9)的上端面平齊，繞組(7)嵌放于定子槽(10)中；絕緣板(11)上分布多個輔助孔(14)和沉頭孔(15);輔助孔(14)用于固定輔助鐵芯(13)，沉頭孔(15)用于固定疊層硅鋼片；每相聚磁結構轉子單元間設有絕緣環(3)，每相聚磁結構定子單元間設有絕緣板(11);端蓋(5)將定子單兀固定于電機軸(6)。
2.根據權利要求I所述的聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述定子槽(10)由十二個硅鋼片構成。
3.根據權利要求I所述的聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)由十二個硅鋼片構成。
4.根據權利要求I所述的聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述輔助鐵芯(13)的硅鋼片是長方形。
5.根據權利要求I所述的聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣環(3)是尼龍材料制成。
6.根據權利要求I所述的聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，其特征在于所述絕緣板(11)是尼龍材料制成。
全文摘要
本發明公開了一種聚磁結構四相橫向磁場永磁電機，用于解決現有橫向磁場永磁電機漏磁大的技術問題。技術方案是采用永磁體(1)、轉子環(2)和轉子永磁體(8)構成電機的聚磁結構轉子單元，和定子齒(4)、定子永磁體(9)、定子槽(10)和輔助鐵芯(13)構成電機的聚磁結構定子單元；每相聚磁結構轉子單元間設有絕緣環(3)，每相聚磁結構定子單元間設有絕緣板(11)。由于采用聚磁結構，永磁電機的最大氣隙磁場強度由背景技術的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系數由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力僅為單相時的18％，而變化周期從單相時的180°縮短至四相時的45°，減小了電機轉矩脈動，提高了電機性能。
文檔編號H02K1/16GK102780342SQ201210307560
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者史儀凱, 崔田田, 楊寧, 蘇士斌, 袁小慶, 韓康, 馬艷, 黃磊 申請人:西北工業大學