专利名称：聚磁结构四相横向磁场永磁电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永磁电机，特别是涉及一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机。
背景技术：
在传统的径向磁场电机中，磁力线所在平面均与电机运动方向在同一平面内，通过增加齿宽度或者增大槽面积的方式可提高转矩密度。但由于电机中定子齿与槽处于同一个剖面内，当定子外径一定时，如果增大齿宽度，则槽面积减小，反之亦然。因此，不论改变电机的齿宽度，还是改变电机的槽面积，转矩密度都得不到有效提升。1986年,德国布伦瑞克理工大学的H. Weh.教授提出了横向磁场永磁电机结构思想，在结构设计上使电机的电路和磁路不在同一平面，以此克服槽宽度和齿宽度间相互制 约的矛盾。横向磁场永磁电机的主磁路和电机运动方向垂直,因此既不不存在导电和齿面积间矛盾，也不存在导磁和槽面积间矛盾。因而，可通过调整轴向磁路长度和线圈窗口面积，以改变气隙磁通量和绕组磁势的大小，从而实现高转矩密度。横向磁场永磁电机是一种新型电机结构形式，电机转矩得到了根本性的提高，具有转距大，输出力密度大，电磁负荷解耦，设计灵活，控制简单；转速不高，取消齿轮传动机构，提高了整个装置的精度和可靠性。这些优点使TFPM电机可以适合低速、大转矩、直接驱动等应用场合，应该得到广泛应用，但是由于横向磁场永磁电机结构和其他因素的存在，使得横向磁场永磁电机的漏磁大、脉动转矩大，生产复杂，这些缺点使其存在很大的局限性，严重制约着横向磁场电机的广泛应用和发展。大量研究者通过理论和实验论证了磁场漏磁是横向磁场永磁电机功率因数降低的主要原因，如上海大学江建中教授提出了屏蔽横向磁阻电机漏磁通的方法，该方法在一定程度上减少了漏磁，但还存在这很大的漏磁。气隙中的最大磁场强度为I. 13T。
发明内容
为了克服现有横向磁场永磁电机漏磁大的不足，本发明提供一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机。该聚磁结构四相横向磁场永磁电机由四相构成，每相包括转子单兀和定子单元，转子单元包括聚磁结构转子部分，定子单元包括聚磁结构定子部分。四相结构的每一相结构对应部分是相同的，各转子单元之间由绝缘环隔离。由于采用聚磁结构将漏磁通聚集在一起，通过定子齿表面、气隙、转子永磁体，转化为有效气隙磁通，可以增强气隙磁场强度。该结构在不改变电机整体结构的基础上，只需增加少量永磁体构成聚磁结构，就可以减少漏磁，提高气隙的磁场密度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机，包括永磁体I、转子环2、绝缘环3、定子齿4、绕组7和定子槽10，其特点是还包括转子永磁体8、定子永磁体9和绝缘板11 ;永磁体I、转子环2和转子永磁体8构成电机的聚磁结构转子单元，永磁体I固连在转子环2的内侧壁，相邻两块永磁体I磁性相反；转子永磁体8分别嵌放于永磁体I的两侧，其磁化方向平行于电机轴向，永磁体I与转子永磁体8的端面平齐；两侧转子单元通过轴承12与电机轴6相连接；定子齿4、定子永磁体9、定子槽10和辅助铁芯13构成电机的聚磁结构定子单元；定子永磁体9放置于定子齿4端部四周，定子永磁体9的充磁方向为径向磁化，定子齿4端面与定子永磁体9的上端面平齐，绕组7嵌放于定子槽10中；绝缘板11上分布多个辅助孔14和沉头孔15 ;辅助孔14用于固定辅助铁芯13，沉头孔15用于固定叠层硅钢片；每相聚磁结构转子单元间设有绝缘环3，每相聚磁结构定子单元间设有绝缘板11 ;端盖5将定子单元固定于电机轴6。所述定子槽10由十二个硅钢片构成。所述辅助铁芯13由十二个硅钢片构成。所述辅助铁芯13的硅钢片是长方形。所述绝缘环3是尼龙材料制成。所述绝缘板11是尼龙材料制成。 本发明的有益效果是由于采用聚磁结构，永磁电机的最大气隙磁场强度由背景技术的I. 13T增加到2. 2584T，增加了 99. 9 %，漏磁系数由I. 303降至1.076，降低了17.4%。由于四相合成后的自定位力仅为单相时的18%，而变化周期从单相时的180°缩短至四相时的45°，在很大程度上减小了电机转矩脉动，提高了电机性能。下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
图I是本发明聚磁结构四相横向磁场永磁电机的纵截面示意图。图2是图I中聚磁结构转子单元的局部放大图。图3是图I中聚磁结构定子单元的结构示意图。图4是图I中绝缘板的结构示意图。图中，I-永磁体；2_转子环；3_绝缘环；4_定子齿；5_端盖；6_电机轴；7_绕组；8-转子永磁体；9_定子永磁体；10-定子槽；11-绝缘板；12_轴承；13_辅助铁芯；14_辅助孔；15_沉头孔。
具体实施例方式以下实施例参照图I 4。本发明聚磁结构四相横向磁场永磁电机包括永磁体I、转子环2、绝缘环3、定子齿4、端盖5、电机轴6、绕组7、转子永磁体8、定子永磁体9、定子槽10、绝缘板11、轴承12。所述电机每相结构相同，且由转子单元和定子单元两个部分构成，每相转子单元结构均相同，每相定子单元结构均相同；所述每相转子单元间设有尼龙材料制成的绝缘环3，每相定子单元间设有尼龙材料制成的绝缘板U。电机的每相转子单元由永磁体I、转子环2、转子永磁体8构成。用环氧树脂将永磁体I粘于转子环2内侧壁,相邻两块永磁体I磁性相反；转子永磁体8分嵌放于永磁体I的两侧，其磁化方向平行于电机轴向，以减少漏磁，达到聚磁效果，同时，使永磁体I和转子永磁体8的端面平齐，不影响气隙平整度。两侧转子单元通过轴承12与电机轴6相连接。电机的每相定子单元由12对定子齿4、定子永磁体9、12个硅钢片构成的定子槽10、12个长方形硅钢片构成的辅助铁芯13构成。定子齿4端部进行圆柱化处理，定子永磁体9放置于定子齿4端部四周,定子永磁体9的充磁方向为径向充磁,构成聚磁结构定子部分；绕组7嵌放于定子槽10中。端盖5将定子单兀固定于电机轴6,使定子单兀在轴向没有移动。绝缘板11上分布多个辅助孔14和沉头孔15。辅助孔14用于固定辅助铁芯13，沉头孔15用于固定叠层硅钢片。聚磁结构四相横向磁场永磁电机定子部分由多块瓦型定子永磁体9构成,位于电机定子齿4端部的四周,呈圆周分布,其磁化方向为径向磁化,使定子齿4端面和定子永磁体9的上端面平齐。可选地，所述横向磁场电机聚磁结构的转子部分和定子部分是可以分开的。本领域的技术人员在本发明的基础上可以组合不同相数、不同功率等级的聚磁结 构横向磁场永磁电机，这是大家所熟悉的。
权利要求
1.一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机，包括永磁体(I)、转子环(2)、绝缘环(3)、定子齿(4)、绕组(7)和定子槽(10)，其特征在于还包括转子永磁体(8)、定子永磁体(9)和绝缘板(11);永磁体(I)、转子环(2)和转子永磁体(8)构成电机的聚磁结构转子单元，永磁体(I)固连在转子环(2)的内侧壁，相邻两块永磁体(I)磁性相反；转子永磁体(8)分别嵌放于永磁体(I)的两侧，其磁化方向平行于电机轴向，永磁体(I)与转子永磁体(8)的端面平齐；两侧转子单元通过轴承(12)与电机轴(6)相连接；定子齿(4)、定子永磁体(9)、定子槽(10)和辅助铁芯(13)构成电机的聚磁结构定子单元；定子永磁体(9)放置于定子齿(4)端部四周，定子永磁体(9)的充磁方向为径向磁化,定子齿(4)端面与定子永磁体(9)的上端面平齐，绕组(7)嵌放于定子槽(10)中；绝缘板(11)上分布多个辅助孔(14)和沉头孔(15);辅助孔(14)用于固定辅助铁芯(13)，沉头孔(15)用于固定叠层硅钢片；每相聚磁结构转子单元间设有绝缘环(3)，每相聚磁结构定子单元间设有绝缘板(11);端盖(5)将定子单兀固定于电机轴(6)。
2.根据权利要求I所述的聚磁结构四相横向磁场永磁电机，其特征在于所述定子槽(10)由十二个硅钢片构成。
3.根据权利要求I所述的聚磁结构四相横向磁场永磁电机，其特征在于所述辅助铁芯(13)由十二个硅钢片构成。
4.根据权利要求I所述的聚磁结构四相横向磁场永磁电机，其特征在于所述辅助铁芯(13)的硅钢片是长方形。
5.根据权利要求I所述的聚磁结构四相横向磁场永磁电机，其特征在于所述绝缘环(3)是尼龙材料制成。
6.根据权利要求I所述的聚磁结构四相横向磁场永磁电机，其特征在于所述绝缘板(11)是尼龙材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种聚磁结构四相横向磁场永磁电机，用于解决现有横向磁场永磁电机漏磁大的技术问题。技术方案是采用永磁体(1)、转子环(2)和转子永磁体(8)构成电机的聚磁结构转子单元，和定子齿(4)、定子永磁体(9)、定子槽(10)和辅助铁芯(13)构成电机的聚磁结构定子单元；每相聚磁结构转子单元间设有绝缘环(3)，每相聚磁结构定子单元间设有绝缘板(11)。由于采用聚磁结构，永磁电机的最大气隙磁场强度由背景技术的1.13T增加到2.2584T，增加了99.9％，漏磁系数由1.303降至1.076，降低了17.4％。由于四相合成后的自定位力仅为单相时的18％，而变化周期从单相时的180°缩短至四相时的45°，减小了电机转矩脉动，提高了电机性能。
文档编号H02K1/16GK102780342SQ201210307560
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者史仪凯, 崔田田, 杨宁, 苏士斌, 袁小庆, 韩康, 马艳, 黄磊 申请人:西北工业大学