专利名称：一种正弦交流电机的磁极组的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机或发电机技术领域，更具体的说，涉及正弦交流电机的磁极组。
背景技术：
电机是一种将其他形式的能源转换成电能或电能转化为机械能的机械设备。电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。其构造的一般原则是用适当的导磁材料构成磁极，通过磁极产生磁感应线，并通过导体材料切割以产生电磁功率，达到能量转换的目的，因此，电机的磁极的设计对机械能和电能的互相转化起至关重要的作用。通常，要产生电动势，需要符合下面这个公式，导体切割磁感应线产生电动势的公式￡ = 55 ，其中，L为导体切割磁感线的有效长度，B为磁感应强度，V为导体以垂直于磁感线运动的速度。如果导体在磁感应强度大小为B，方向交替变化的均勻磁场中，以勻速V做直线垂直切割磁感线的运动，要使电机产生正玄交流电，则导体切割磁场的长度L必须正玄变化，即L = L0 sin (Vt+α)，导体切割交变均勻磁场的电动势为E = BVL0 Sin(Vt+a)，其中，V、B是定值，L正玄变化。为了使导体切割磁感线的有效长度L发生正弦变化，需要让磁极产生的磁感应线发生正弦变化，所以需要磁极的形状发生正弦变化。请参见图1所示，图1所示的为现在已有的正弦交流电机磁极的排列方式，其中， 相邻两个磁极的极性不同，并且所有磁极围成圆筒状。为了使电机产生正弦交流电，则导体需要切割正弦曲线形状的磁感应线，所以每个磁极的形状都与正弦曲线构成的形状相同， 且相邻的磁极的形状都与正弦曲线的变化形状相同。在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题虽然现有正弦交流电机能够产生正弦交流电，但是励磁大，且产生的电动势波形是不完整的正玄曲线，从而不能够将机械能充分的转化成电能，导致谐波大，转化效率低； 而且，现有磁极耗材多，制造成本高，并且因磁极耗材太多，还造成电机的整体体积过大。而且磁场强度低以及磁利用率也很低。因此，如何提高机械能转化成电能的转化效率，或者电能转化成机械能的转化效率，且减少磁极的耗材，或减少励磁电流，以降低制造成本，减小电机的体积，成为目前最需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的设计目的在于，提供一种正弦交流电机的磁极组，以提高机械能和电能的互相转化效率，且减少磁极的耗材或减小励磁电流，以降低制造成本，减小电机的体积。本发明实施例是这样实现的一种正弦交流电机的磁极组，包括若干个排列在圆环上的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极的极性相反且数量相同，所述第一磁极和第二磁极在所述圆环上交替排列；第一磁极和第二磁极的面积相等；一套磁极组可以包括一个或两个或者两个以上这样的排列；所述第一磁极由内边界曲线和所述圆环的外圆周围成，所述内边界曲线由若干个点连接而成，所述内边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为
A =^Jr2-(R2-V2)SminaA+^),其中，P工为内边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R 为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α工为起始角度，其中，α ！可以为零；所述第二磁极由外边界曲线和所述圆环的内圆周围成，所述外边界曲线由若干个点连接而成，所述外边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为 p2=^v2 + (R2-r2)sm(naA+a2),其中，P 2为外边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R
为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α 2为起始角度，其中，α 2可以为零，且如果是相邻两磁极则Ci2-Ci1 = 士 π。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极为N极，所述第二磁极为S极。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极为S极，所述第二磁极为N极。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极的数量至少各为一个。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均为永磁体。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均为绕有通电线圈的铁芯，即励磁磁极。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均设置在所述正弦交流电机的转子轭或定子上。优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极之间存在预设距离，所述预设距离需满足从所述圆环的圆心向外发出的射线要切割到第一磁极和第二磁极的边角，即第一磁极的左上角和相邻第二磁极的右下角及圆心在同一直线上，第一磁极的右上角和相邻第二磁极的左下角及圆心在同一直线上，等等依次类推至所有磁极。与现有技术相比，本实施例提供的技术方案具有以下优点和特点在本发明提供的方案中，为了使电机的绕组在切割磁极的时候能够产生最大的电动势，以使机械能和电能互相转化，所以本发明提供的磁极的排列和形状需要符合一定的要求，从而提高转化效率，降低谐波；而且，还可以减少磁极的耗材，降低励磁电流，减小漏磁，降低磁极的设计成本；另外，将本发明提供的磁极组应用在电机上，还可以减小电机的整体体积。
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现在已有的正弦交流电机磁极的排列方式；图2为本发明实施例所提供的含有12个磁极的磁极组实例示意图；图3为本发明实施例所提供的含有12个磁极的磁极组立体图；图4为本发明实施例提供的导体在均勻磁场中做勻速圆周运动的示意图；图5为本发明实施例提供的导体在均勻环形磁场中做勻速圆周运动的示意图；图6为本发明实施例提供的导体在交变均勻磁场中做勻速圆周运动的示意图；图7为本发明实施例提供的磁极计算参考图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种正弦交流电机的磁极组，以提高电机的转化效率，降低谐波；而且，还可以减少磁极的耗材，降低励磁电流，减小漏磁，降低磁极的设计成本；另外，将本发明提供的磁极组应用在电机上，还可以减小电机的整体体积。为了实现上述设计目的，本发明实施例提供的磁极组包括若干个排列在圆环上的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极的极性相反且数量相同，所述第一磁极和第二磁极在所述圆环上交替排列；所述第一磁极由内边界曲线和所述圆环的外圆周围成， 所述内边界曲线由若干个点连接而成，所述内边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距
离为P1 =^R2-(R2-v2)sm(nwt+a,),其中，P工为内边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，其中，R r的比值可以取1.5到2.0，理论最优值为1. 7，这里取1. 5，R = 60mm, r = 40mm, η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α工为起始角度；所述第二磁极由外边界曲线和所述圆环的内圆周围成，所述外边界曲线由若干个点连接而成，所述外边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为
P2=^Jr2+ (R2-r2)sm(noA+a2),其中，P 2为外边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R
为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α 2为起始角度。由于上述正弦交流电机的磁极组的具体实现存在多种方式，下面通过具体实施例进行详细说明请参见图2所示，图2所示的为包括12个磁极的磁极组，其中，第一磁极1和第二磁极2分别有6个，这12个磁极排列在圆环3上，第一磁极1为N极，第二磁极2为S极， 第一磁极1和第二磁极2在所述圆环3上交替排列；第一磁极1由内边界曲线和所述圆环 3的外圆周围成，该内边界曲线由若干个点连接而成，且内边界曲线上的每个点到圆环3的
圆心的距离符合公式A(炉-r^sinOuyt+cO ,其中，P工为内边界曲线上的点到所述圆环3的圆心的距离，R为所述圆环3的外径，r为所述圆环3的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α工为起始角度；第二磁极2由外边界曲线和所述圆环3 的内圆周围成，所述外边界曲线由若干个点连接而成，外边界曲线上的每个点到所述圆环3
的圆心的距离为
权利要求
1.一种正弦交流电机的磁极组，其特征在于，包括若干个排列在圆环上的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极的极性相反且数量相同，所述第一磁极和第二磁极在所述圆环上交替排列；第一磁极和第二磁极的面积相等；一套磁极组可以包括一个或两个或者两个以上这样的排列；所述第一磁极由内边界曲线和所述圆环的外圆周围成，所述内边界曲线由若干个点连接而成，所述内边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为A =^R2-(R2-T2)Sm(U^a1),其中，P工为内边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α工为起始角度，其中，α ！可以为零；所述第二磁极由外边界曲线和所述圆环的内圆周围成，所述外边界曲线由若干个点连接而成，所述外边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为p2=^v2 + (R2-r2)sm(naA+a2),其中，P 2为外边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，η为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α 2为起始角度，其中，α 2可以为零，且如果是相邻两磁极则Ci2-Ci1 = 士 π。
2.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极为N极， 所述第二磁极为S极。
3.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极为S极， 所述第二磁极为N极。
4.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极的数量至少各为一个。
5.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极均为永磁体。
6.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极均为绕有通电线圈的铁芯，即励磁磁极。
7.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极均设置在所述正弦交流电机的转子轭或定子上。
8.根据权利要求1所述的正弦交流电机的磁极组，其特征在于，所述第一磁极和第二磁极之间存在预设距离，所述预设距离需满足从所述圆环的圆心向外发出的射线要切割到第一磁极和第二磁极的边角，即第一磁极的左上角和相邻第二磁极的右下角及圆心在同一直线上，第一磁极的右上角和相邻第二磁极的左下角及圆心在同一直线上，等等依次类推至所有磁极。
全文摘要
本发明公开了一种正弦交流电机的磁极组，包括若干个排列在圆环上的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极的极性相反且数量相同，所述第一磁极和第二磁极在所述圆环上交替排列；所述第一磁极和第二磁极之间存在预设距离，所述预设距离需满足从所述圆环的圆心向外发出的射线要切割到第一磁极或第二磁极。为了使电机的绕组在切割磁极的时候能够产生最大的电动势，以使机械能充分的转化成电能，所以本发明提供的磁极的排列和形状需要符合一定的要求，从而提高转化效率，降低谐波；而且，还可以减少磁极的耗材，降低磁极的设计以及加工成本；另外，将本发明提供的磁极组应用在电机上，还可以减小电机的整体体积。
文档编号H02K1/06GK102570637SQ201210044740
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者褚福林 申请人:褚福林