高功率密度永磁电机的制作方法

文档序号:7441422阅读:285来源:国知局
专利名称:高功率密度永磁电机的制作方法
技术领域
本发明涉及高功率密度永磁电机,属于电机领域。
背景技术
图6所示为传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机的结构示意图。该电机的次 级由轭板和平板形永磁体构成,永磁体沿与运动方向垂直方向平行充磁,永磁体沿运动方 向N、S相间依次排列固定在次级轭板内侧,次级双边对应永磁体的充磁方向相同,初级位 于两个次级板之间。永磁体产生磁力线的法向分量垂直穿过初级,通电的初级绕组与次级 永磁体磁场相互作用,产生电磁力,推动动子作直线运动。但是该直线电机存在以下缺点气隙磁密低,气隙磁密波形的正弦度差,因此电机 的效率和推力密度低、推力波动大,电机的振动和噪声高。同时,次级永磁体用量大,次级的 重量和电机成本高。

发明内容
本发明目的是为了解决传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机气隙磁密低,气 隙磁密波形的正弦度差,因此电机的效率和推力密度低、推力波动大,电机的振动和噪声高 的问题,因此,本发明提供了一种高功率密度永磁电机。本发明提供了五种结构的高功率密度永磁电机,第一种结构为单边结构的平板形 直线永磁电机它包括初级和次级,初级和次级之间有气隙,次级包括轭板、m块隔磁体、m块辅助 永磁体、m块主永磁体和m块聚磁体,轭板为平板形,在轭板的面向初级方向内壁上依次间 隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的内侧设置聚磁体,聚磁体与主永磁体沿运动方向 宽度相同;在隔磁体的内侧设置辅助永磁体,隔磁体与辅助永磁体沿运动方向宽度相同;m 块辅助永磁体和m块聚磁体的外侧表面处于同一平面,主永磁体平行充磁,充磁方向垂直 于动子运动方向,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体平行充磁,充磁方向平行于 动子运动方向,每相邻两辅助永磁体充磁方向相反。第二种结构为双边结构的平板形直线永磁电机它包括初级和两个次级,初级和每个次级之间均有气隙,每个次级包括轭板、m块 隔磁体、m块辅助永磁体、m块主永磁体和m块聚磁体,轭板为平板形,在轭板的内侧壁上依 次间隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的内侧设置聚磁体,聚磁体与主永磁体沿运动 方向宽度相同;在隔磁体的内侧设置辅助永磁体,隔磁体与辅助永磁体沿运动方向宽度相 同;m块辅助永磁体和m块聚磁体的外侧表面处于同一平面,主永磁体平行充磁,充磁方向 垂直于动子运动方向,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体平行充磁,充磁方向平 行于动子运动方向,每相邻两辅助永磁体充磁方向相反;两个次级相同位置的主永磁体的 充磁方向相同,两个次级相同位置的辅助永磁体充磁方向相反。第三种结构为外转子结构的圆筒形永磁电机
它包括定子和转子,转子位于定子外部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒、m 块隔磁体、m块辅助永磁体、m块主永磁体和m块聚磁体,轭筒为圆筒形,在轭筒的内圆表面 依次间隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的内侧设置聚磁体,聚磁体与主永磁体沿圆 周方向角度相同;在隔磁体的内侧设置辅助永磁体,隔磁体与辅助永磁体沿圆周方向宽度 相同;m块辅助永磁体和m块聚磁体的内表面处于同一圆周上,主永磁体径向充磁或径向平 行充磁,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体切向充磁,每相邻两辅助永磁体充磁 方向相反。第四种结构为内转子结构的圆筒形永磁电机它包括定子和转子,转子位于定子内部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒、m 块隔磁体、m块辅助永磁体、m块主永磁体和m块聚磁体,轭筒为圆筒形,在轭筒的外圆表面 依次间隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的外侧设置聚磁体,聚磁体与主永磁体沿圆 周方向角度相同;在隔磁体的外侧设置辅助永磁体,隔磁体与辅助永磁体沿圆周方向宽度 相同;m块辅助永磁体和m块聚磁体的外表面处于同一圆周上,主永磁体径向充磁或径向平 行充磁,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体切向充磁,每相邻两辅助永磁体充磁 方向相反。第五种结构为内转子结构、且转子外表面为波浪形的圆筒形永磁电机
它包括定子和转子,转子位于定子内部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒、m 块隔磁体、m块辅助永磁体、m块主永磁体和m块聚磁体,轭筒为圆筒形,在轭筒的外圆表面 依次间隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的外侧设置聚磁体,聚磁体与主永磁体沿圆 周方向角度相同;在隔磁体的外侧设置辅助永磁体,隔磁体与辅助永磁体沿圆周方向宽度 相同;聚磁体的外侧面为弧形,m块辅助永磁体和m块聚磁体的外表面连续并呈波浪形,主 永磁体径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体切向充磁, 每相邻两辅助永磁体充磁方向相反。本发明的优点本发明的永磁电机气隙磁密高、气隙磁场的正弦度好、电机的电磁 推力大、推力波动小,成本低。


图1是实施方式一所述单边结构的平板形直线永磁电机的结构示意图;图2是实施方式二所述双边结构的平板形直线永磁电机的结构示意图;图3是实施方式三所述外转子结构的圆筒形永磁电机的结构示意图;图4是实施方式四所述内转子结构的圆筒形永磁电机的结构示意图;图5是实施方式五所述的内转子结构、且转子外表面为波浪形的圆筒形永磁电机 的结构示意图;图6是背景技术中传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式,本实施方式高功率密度永磁电 机,它为单边结构的平板形直线永磁电机它包括初级和次级,初级和次级之间有气隙,次 级包括轭板1、m块隔磁体2、m块辅助永磁体3、m块主永磁体4和m块聚磁体5,轭板1为平板形,在轭板1的面向初级方向内壁上依次间隔设置有主永磁体4和隔磁体2,主永磁体 4的内侧设置聚磁体5,聚磁体5与主永磁体4沿运动方向宽度相同;在隔磁体2的内侧设 置辅助永磁体3,隔磁体2与辅助永磁体3沿运动方向宽度相同;m块辅助永磁体3和m块 聚磁体5的外侧表面处于同一平面,主永磁体4平行充磁,充磁方向垂直于动子运动方向, 每相邻两主永磁体4充磁方向相反;辅助永磁体3平行充磁,充磁方向平行于动子运动方 向,每相邻两辅助永磁体3充磁方向相反。聚磁体5采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体2采用非磁性材料。隔磁体2的厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的0% 50%,辅助永磁体3 厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的20% 90%。聚磁体5的饱和磁密高于主永磁体4的饱和磁密,主永磁体4的剩磁高于辅助永 磁体3的剩磁,辅助永磁体3的矫顽力高于主永磁体4的矫顽力。
具体实施方式
二 下面结合图2说明本实施方式,本实施方式高功率密度永磁电 机,它为双边结构的平板形直线永磁电机它包括初级和两个次级,初级和每个次级之间均有气隙,每个次级包括轭板1、m 块隔磁体2、m块辅助永磁体3、m块主永磁体4和m块聚磁体5,轭板1为平板形,在轭板1 的内侧壁上依次间隔设置有主永磁体4和隔磁体2,主永磁体4的内侧设置聚磁体5,聚磁 体5与主永磁体4沿运动方向宽度相同;在隔磁体2的内侧设置辅助永磁体3,隔磁体2与 辅助永磁体3沿运动方向宽度相同;m块辅助永磁体3和m块聚磁体5的外侧表面处于同 一平面,主永磁体4平行充磁,充磁方向垂直于动子运动方向,每相邻两主永磁体4充磁方 向相反;辅助永磁体3平行充磁,充磁方向平行于动子运动方向,每相邻两辅助永磁体3充 磁方向相反;两个次级相同位置的主永磁体4的充磁方向相同,两个次级相同位置的辅助 永磁体3充磁方向相反。聚磁体5采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体2采用非磁性材料。隔磁体2的厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的0% 50%,辅助永磁体3 厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的20% 90%。聚磁体5的饱和磁密高于主永磁体4的饱和磁密,主永磁体4的剩磁高于辅助永 磁体3的剩磁,辅助永磁体3的矫顽力高于主永磁体4的矫顽力。
具体实施方式
三下面结合图3说明本实施方式,本实施方式高功率密度永磁电 机,它为外转子结构的圆筒形永磁电机它包括定子和转子,转子位于定子外部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒6、 m块隔磁体2、m块辅助永磁体3、m块主永磁体4和m块聚磁体5,轭筒6为圆筒形,在轭筒 6的内圆表面依次间隔设置有主永磁体4和隔磁体2,主永磁体4的内侧设置聚磁体5,聚磁 体5与主永磁体4沿圆周方向角度相同;在隔磁体2的内侧设置辅助永磁体3,隔磁体2与 辅助永磁体3沿圆周方向宽度相同;m块辅助永磁体3和m块聚磁体5的内表面处于同一 圆周上,主永磁体4径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体4充磁方向相反;辅助永 磁体3切向充磁,每相邻两辅助永磁体3充磁方向相反。聚磁体5采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体2采用非磁性材料。隔磁体2的厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的0% 50%,辅助永磁体3 厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的20% 90%。
聚磁体5的饱和磁密高于主永磁体4的饱和磁密,主永磁体4的剩磁高于辅助永 磁体3的剩磁,辅助永磁体3的矫顽力高于主永磁体4的矫顽力。
具体实施方式
四下面结合图4说明本实施方式,本实施方式高功率密度永磁电 机,它为内转子结构的圆筒形永磁电机它包括定子和转子,转子位于定子内部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒6、 m块隔磁体2、m块辅助永磁体3、m块主永磁体4和m块聚磁体5,轭筒6为圆筒形,在轭筒 6的外圆表面依次间隔设置有主永磁体4和隔磁体2,主永磁体4的外侧设置聚磁体5,聚磁 体5与主永磁体4沿圆周方向角度相同;在隔磁体2的外侧设置辅助永磁体3,隔磁体2与 辅助永磁体3沿圆周方向宽度相同;m块辅助永磁体3和m块聚磁体5的外表面处于同一 圆周上,主永磁体4径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体4充磁方向相反;辅助永 磁体3切向充磁,每相邻两辅助永磁体3充磁方向相反。聚磁体5采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体2采用非磁性材料。隔磁体2的厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的0% 50%,辅助永磁体3 厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的20% 90%。
剩磁,辅助永磁体3的矫顽力高于主永磁体4的矫顽力。
具体实施方式
五下面结合图5说明本实施方式,本实施方式高功率密度永磁电 机,它为内转子结构、且转子外表面为波浪形的圆筒形永磁电机它包括定子和转子,转子位于定子内部,定子和转子之间有气隙,转子包括轭筒6、 m块隔磁体2、m块辅助永磁体3、m块主永磁体4和m块聚磁体5,轭筒6为圆筒形,在轭筒 6的外圆表面依次间隔设置有主永磁体4和隔磁体2,主永磁体4的外侧设置聚磁体5,聚磁 体5与主永磁体4沿圆周方向角度相同;在隔磁体2的外侧设置辅助永磁体3,隔磁体2与 辅助永磁体3沿圆周方向宽度相同;聚磁体5的外侧面为弧形,m块辅助永磁体3和m块聚 磁体5的外表面连续并呈波浪形,主永磁体4径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体 4充磁方向相反;辅助永磁体3切向充磁,每相邻两辅助永磁体3充磁方向相反。聚磁体5采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体2采用非磁性材料。隔磁体2的厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的0% 50%,辅助永磁体3 厚度为主永磁体4与聚磁体5厚度之和的20% 90%。聚磁体5的饱和磁密高于主永磁体4的饱和磁密,主永磁体4的剩磁高于辅助永 磁体3的剩磁,辅助永磁体3的矫顽力高于主永磁体4的矫顽力。
权利要求
高功率密度永磁电机,它是平板形永磁电机,它包括初级和次级,初级和次级之间有气隙,其特征在于,次级包括轭板(1)、m块隔磁体(2)、m块辅助永磁体(3)、m块主永磁体(4)和m块聚磁体(5),轭板(1)为平板形,在轭板(1)的面向初级方向内壁上依次间隔设置有主永磁体(4)和隔磁体(2),主永磁体(4)的内侧设置聚磁体(5),聚磁体(5)与主永磁体(4)沿运动方向宽度相同;在隔磁体(2)的内侧设置辅助永磁体(3),隔磁体(2)与辅助永磁体(3)沿运动方向宽度相同;m块辅助永磁体(3)和m块聚磁体(5)的外侧表面处于同一平面,主永磁体(4)平行充磁,充磁方向垂直于动子运动方向,每相邻两主永磁体(4)充磁方向相反;辅助永磁体(3)平行充磁,充磁方向平行于动子运动方向,每相邻两辅助永磁体(3)充磁方向相反。
2.高功率密度永磁电机,它是双边形平板形永磁电机,它包括初级和两个次级,初级和 每个次级之间均有气隙,其特征在于,每个次级包括轭板(1)、m块隔磁体(2)、m块辅助永 磁体(3)、m块主永磁体(4)和m块聚磁体(5),轭板(1)为平板形,在轭板(1)的内侧壁上 依次间隔设置有主永磁体⑷和隔磁体(2),主永磁体(4)的内侧设置聚磁体(5),聚磁体(5)与主永磁体(4)沿运动方向宽度相同;在隔磁体(2)的内侧设置辅助永磁体(3),隔磁 体(2)与辅助永磁体(3)沿运动方向宽度相同;m块辅助永磁体(3)和m块聚磁体(5)的 外侧表面处于同一平面,主永磁体(4)平行充磁,充磁方向垂直于动子运动方向,每相邻两 主永磁体(4)充磁方向相反;辅助永磁体(3)平行充磁,充磁方向平行于动子运动方向,每 相邻两辅助永磁体(3)充磁方向相反;两个次级相同位置的主永磁体(4)的充磁方向相同, 两个次级相同位置的辅助永磁体(3)充磁方向相反。
3.高功率密度永磁电机,它是圆筒形永磁电机,它包括定子和转子,转子位于定子外 部,定子和转子之间有气隙,其特征在于,转子包括轭筒(6)、m块隔磁体(2)、m块辅助永磁 体(3)、m块主永磁体(4)和m块聚磁体(5),轭筒(6)为圆筒形,在轭筒(6)的内圆表面 依次间隔设置有主永磁体⑷和隔磁体(2),主永磁体(4)的内侧设置聚磁体(5),聚磁体 (5)与主永磁体(4)沿圆周方向角度相同;在隔磁体(2)的内侧设置辅助永磁体(3),隔磁 体(2)与辅助永磁体(3)沿圆周方向宽度相同;m块辅助永磁体(3)和m块聚磁体(5)的 内表面处于同一圆周上,主永磁体(4)径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体(4)充 磁方向相反;辅助永磁体(3)切向充磁,每相邻两辅助永磁体(3)充磁方向相反。
4.高功率密度永磁电机,它是圆筒形永磁电机,它包括定子和转子,转子位于定子内 部,定子和转子之间有气隙,其特征在于,转子包括轭筒(6)、m块隔磁体(2)、m块辅助永磁 体(3)、m块主永磁体(4)和m块聚磁体(5),轭筒(6)为圆筒形,在轭筒(6)的外圆表面 依次间隔设置有主永磁体(4)和隔磁体(2),主永磁体(4)的外侧设置聚磁体(5),聚磁体 (5)与主永磁体(4)沿圆周方向角度相同;在隔磁体(2)的外侧设置辅助永磁体(3),隔磁 体(2)与辅助永磁体(3)沿圆周方向宽度相同;m块辅助永磁体(3)和m块聚磁体(5)的 外表面处于同一圆周上,主永磁体(4)径向充磁或径向平行充磁,每相邻两主永磁体(4)充 磁方向相反;辅助永磁体(3)切向充磁,每相邻两辅助永磁体(3)充磁方向相反。
5.高功率密度永磁电机,它是圆筒形永磁电机,它包括定子和转子,转子位于定子内 部,定子和转子之间有气隙,其特征在于,转子包括轭筒(6)、m块隔磁体(2)、m块辅助永磁 体(3)、m块主永磁体(4)和m块聚磁体(5),轭筒(6)为圆筒形,在轭筒(6)的外圆表面 依次间隔设置有主永磁体(4)和隔磁体(2),主永磁体(4)的外侧设置聚磁体(5),聚磁体(5)与主永磁体(4)沿圆周方向角度相同;在隔磁体(2)的外侧设置辅助永磁体(3),隔磁 体(2)与辅助永磁体(3)沿圆周方向宽度相同;聚磁体(5)的外侧面为弧形,m块辅助永磁 体(3)和m块聚磁体(5)的外表面连续并呈波浪形,主永磁体⑷径向充磁或径向平行充 磁,每相邻两主永磁体⑷充磁方向相反;辅助永磁体⑶切向充磁,每相邻两辅助永磁体 ⑶充磁方向相反。
6.根据权利要求1至5任意一个权利要求所述的高功率密度永磁电机,其特征在于,聚 磁体(5)采用高饱和磁密磁性材料,隔磁体(2)采用非磁性材料。
7.根据权利要求1至5任意一个权利要求所述的高功率密度永磁电机,其特征在于,隔 磁体(2)的厚度为主永磁体(4)与聚磁体(5)厚度之和的0% 50%,辅助永磁体(3)厚 度为主永磁体(4)与聚磁体(5)厚度之和的20% 90%。
8.根据权利要求1至5任意一个权利要求所述的高功率密度永磁电机,其特征在于,聚 磁体(5)的饱和磁密高于主永磁体(4)的饱和磁密,主永磁体(4)的剩磁高于辅助永磁体 (3)的剩磁,辅助永磁体(3)的矫顽力高于主永磁体(4)的矫顽力。
全文摘要
高功率密度永磁电机,属于电机领域,本发明为解决传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机气隙磁密低,气隙磁密波形的正弦度差,因此电机的效率和推力密度低、推力波动大,电机的振动和噪声高的问题。本发明给出的直线电机的初级和次级之间有气隙,在轭板内壁上依次间隔设置有主永磁体和隔磁体,主永磁体的内侧设置聚磁体、且沿运动方向宽度相同;在隔磁体的内侧设置辅助永磁体,且沿运动方向宽度相同;m块辅助永磁体和m块聚磁体的外侧表面处于同一平面,主永磁体平行充磁,充磁方向垂直于动子运动方向,每相邻两主永磁体充磁方向相反;辅助永磁体平行充磁,充磁方向平行于动子运动方向,每相邻两辅助永磁体充磁方向相反。
文档编号H02K41/03GK101969261SQ20101051572
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者寇宝泉, 曹海川, 赵斌超 申请人:哈尔滨工业大学
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