极宽温度范围永磁电的制造方法
【专利摘要】在恶劣环境例如在航天器中使用的永磁电机通常既要求能够在低温温度下运行又要求能够承受高温，而现有技术的永磁电机由于从一块永磁体到另一块永磁体的热传导不够均匀而尚有待改进。本实用新型提供了一种永磁电机，包括以同心方式从外向内依次布置的定子、转子永磁体、转子软磁材料部分和转子轴，其特征在于所述转子永磁体是通过分块整体充磁形成的整体式永磁体。本实用新型的定子可以由HiperCo50材料制成，转子永磁体可以由SnCo材料制成。在本实用新型的定子中可以采用以陶瓷绝缘材料作为外包装的耐高温导线绕成绕组。根据本实用新型的永磁电机的工作温度范围远比现有的永磁电机更宽，热传导更为均匀，能够比现有技术的永磁电机更好地适应恶劣环境。
【专利说明】 极宽温度范围永磁电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及永磁电机，具体涉及可适应恶劣环境的永磁电机，诸如用在航天器中的极宽温度范围永磁电机。
【背景技术】
[0002]近年来，超高速电机例如永磁电机广泛用于许多应用诸如离心式压缩机的驱动器等，且也是透平逆向布莱顿循环低温制冷机(RTBC)的关键组件。永磁电机，尤其是永磁同步电机(PMSM)，由于没有在转子中的励磁功率损耗，并且在转子和定子中具有低涡流损耗，故而能够提供比其它类型的超高速电机更高的效率。在恶劣环境例如在航天器中使用的永磁电机，通常既要求能够在低温温度(cryogenic temperature)下运行,又要求能够承受高温。因此，需要可适应上述恶劣环境的永磁电机。
[0003]图1概略示出了现有技术的一种永磁电机100的结构。在图1的永磁电机100的结构中，以同心方式从外向内依次布置有定子102、转子轴套104、转子永磁体106、转子软磁材料部分108和转子轴110。在轴套104和定子102之间设有气隙112。在永磁电机100中，转子轴套104可以是钛管。成对(在图1中是四对)摆设在转子外围的转子永磁体106拼成一个圆环状永磁体，该圆环状永磁体与转子轴套104同心。转子106采用NdFeB材料，使得永磁电机100的工作温度范围较窄，仅可在150°C以下工作。鉴于航天器往往会面临各种极端的外部环境，温度变化范围非常宽，故而现有技术的永磁电机由于从一块永磁体到另一块永磁体的热传导不够均匀而尚有待改进。
实用新型内容
[0004]在恶劣环境例如在航天器中使用的永磁电机，通常既要求能够在低温温度下运行，又要求能够承受高温。鉴于航天器往往会面临各种极端的外部环境，温度变化范围非常宽，故而现有技术的永磁电机由于从一块永磁体到另一块永磁体的热传导不够均勻而尚有待改进。
[0005]本实用新型公开了一种永磁电机，包括以同心方式从外向内依次布置的定子、转子永磁体、转子软磁材料部分和转子轴，其特征在于所述转子永磁体是通过分块整体充磁形成的整体式永磁体。
[0006]在本实用新型的一个优选实施方案中，定子由Hiper Co5tl材料制成。
[0007]在本实用新型的一个优选实施方案中，转子永磁体由SnCo材料制成。
[0008]在本实用新型的一个优选实施方案中，在定子中采用以陶瓷绝缘材料作为外包装的耐高温导线绕成绕组。
[0009]在本实用新型的一个优选实施方案中，在转子永磁体中通过分块整体充磁形成4个磁极。
[0010]在本实用新型的一个优选实施方案中，在转子永磁体中通过分块整体充磁形成6个磁极。[0011]在本实用新型的一个优选实施方案中，在转子永磁体中通过分块整体充磁形成8个磁极。
[0012]在本实用新型的一个优选实施方案中，在转子永磁体中通过分块整体充磁形成12个磁极。
[0013]根据本实用新型的永磁电机的工作温度范围远比现有的永磁电机更宽，且使用通过分块整体充磁形成的整体式永磁体来代替由多块永磁材料封装在转子轴套之内的结构，省去了转子轴套从而简化了转子结构，增加了结构稳定性，从而热传导更为均匀，能够比现有技术的永磁电机更好地适应恶劣环境——例如在航天器中的温度变化范围极宽的环境。
[0014]【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过参照附图阅读下文的【具体实施方式】，将可更为容易地理解本实用新型。在附图中，相似的附图标记指代相似的部分。
[0016]图1是现有技术的一种永磁电机100的结构示意图。
[0017]图2是根据本实用新型的一个实施方案的永磁电机200的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]图2概略示出了根据本实用新型的一个实施方案的永磁电机200的结构。在图2的结构中，以同心方式从外向内依次布置有定子202、转子永磁体206、转子软磁材料部分208和转子轴210。在转子永磁体206和定子202之间设有气隙212。
[0019]定子202由Hiper Co5tl材料制成，其工作温度可高达1200°C。转子永磁体206由SnCo材料制成，使得转子的工作温度可高达350°C。由此，使得永磁电机200的工作温度范围可从_60°C到300°C，远比现有技术中的永磁电机例如图1所示的电机100的工作温度范围更宽。在定子202中还可以采用耐高温导线(诸如采用以陶瓷绝缘材料作为外包装的耐高温导线)绕成绕组(未示出)。
[0020]转子永磁体206是通过分块整体充磁形成的整体式永磁体，具有成对的多个N、S极，每一对包括一个N极和一个S极。在图2的实施方案中是通过分块整体充磁在转子永磁体206中形成了 4个磁极。在根据本实用新型的一个实施方案中，可通过分块整体充磁在转子永磁体中形成6个磁极，也即3对N、S极。在根据本实用新型的一个实施方案中，可通过分块整体充磁在转子永磁体中形成8个磁极，也即4对N、S极。在根据本实用新型的一个实施方案中，可通过分块整体充磁在转子永磁体中形成12个磁极，也即6对N、S极。本领域技术人员可以理解，上述磁极数量只是优选的实施方案，还可在合理范围内采用不同数量的磁极。
[0021]根据本实用新型的永磁电机200的工作温度范围远比现有的永磁电机100更宽，且使用通过分块整体充磁形成的整体式永磁体来代替由多块永磁材料封装在转子轴套之内的结构，省去了转子轴套从而简化了转子结构，增加了结构稳定性，从而热传导更为均匀，能够比现有技术的永磁电机更好地适应恶劣环境——例如在航天器中的温度变化范围极宽的环境。
[0022]虽然已参照具体实施方案描述了本实用新型，但这样的实施方案仅仅是为了举例。本实用新型的范围并不限于具体实施方案中所描述的内容，而是由下面的权利要求限定。本领域技术人员可以在不背离本实用新型的原理和范围的情况下对本实用新型进行各种修改和替换，这样的修改和替换也包括在本实用新型的范围之内。
【权利要求】
1.永磁电机，包括以同心方式从外向内依次布置的定子、转子永磁体、转子软磁材料部分和转子轴，其特征在于所述转子永磁体是通过分块整体充磁形成的整体式永磁体。
2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于所述定子由HiperCo5tl材料制成。
3.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于所述转子永磁体由SnCo材料制成。
4.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于在所述定子中采用以陶瓷绝缘材料作为外包装的耐高温导线绕成绕组。
5.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于在所述转子永磁体中通过分块整体充磁形成4个磁极。
6.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于在所述转子永磁体中通过分块整体充磁形成6个磁极。
7.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于在所述转子永磁体中通过分块整体充磁形成8个磁极。
8.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于在所述转子永磁体中通过分块整体充磁形成12个磁极。
【文档编号】H02K1/02GK203434757SQ201320486576
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】刘晗舟, 吴桐, 张瑞明 申请人:北京前沿新锐电机技术有限公司