一种无转子铁芯交流永磁同步电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体为一种无转子铁芯交流永磁同步电机。


背景技术：

2.一般来说，永磁同步电机永磁体的安装有表贴式、表面嵌入式、内置式等方法，永磁转子上所用永磁体采用径向或平行充磁的永磁体，这就导致必须使用转子铁芯，实际上永磁体可以任意方向充磁，充分利用永磁体充磁方向的任意性，采用halbach永磁阵列结构构造基于halbach阵列聚磁环体，汇集磁力线集中向环内或环外，其集中侧磁场强度更强，非集中侧漏磁甚微，可忽略不计，实现无铁芯永磁转子，因此如何调整聚磁环体中永磁充磁方向和使用数量，使气隙磁场波形更接近正弦波形，降低转矩谐波分量，提高效率，增大功率密度，改善运行品质，是本领域技术人员亟待解决的问题。
3.为解决上述问题，因此我们提出一种无转子铁芯交流永磁同步电机。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种无转子铁芯交流永磁同步电机，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
5.本实用新型提供一种无转子铁芯交流永磁同步电机，包括电机外壳、左右端盖、定子和转子，所述定子包括定子铁芯、定子绕组，所述转子沿其径向自外至内依次包括基于halbach永磁阵列的转子阵列环、固定支架、转子轴，所述固定支架套接在转子轴上，且其用于对所述转子阵列环进行固定，所述转子阵列环为磁力线向外的外向聚磁环，在定转子气隙间建立起永磁体气隙磁场，定子电励磁旋转磁场与转子永磁体磁场在气隙间的电磁作用产生电磁转矩拖动负载而做功，实现将电能转换为机械能。
6.优选地，所述固定支架采用非导磁材料制作。
7.优选地，所述转子阵列环由多个不同充磁方向的永磁体多段组合而成。
8.优选地，所述转子阵列环可采用各向异性的铁氧体粉末注模后正弦磁场充磁粘结加固成型。
9.优选地，所述固定支架通过锁扣环及螺钉对转子阵列环进行固定。
10.优选地，所述转子还包括用于检测定子与转子之间相对位置的转子位置传感器。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型电机无转子铁芯，无铁损能耗；气隙磁场接近正弦波形分布，可降低转矩脉动分量，提高平均转矩，改善静动态运行性能；如果将异步电机升级为同步电机，只需将异步电机中的转子改换为本实用新型电机中的转子即可，过程简单成本低，同时电机的效率及性能得到提高。
附图说明
12.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
13.图1为本实用新型实施例中四极阵列式永磁无转子铁芯交流同步电机结构示意图；
14.图2为本实用新型实施例中基于halbach阵列外聚磁四极转子磁力线及等效磁极分布示意图；
15.图3为本实用新型实施例中基于halbach阵列外聚磁四极转子立体结构示意图；
16.图4为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为径向向内充磁段的示意图；
17.图5为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为径向向外充磁段的示意图；
18.图6为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为左下至右上对角线充磁段的示意图；
19.图7为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为右上至左下对角线充磁段的示意图；
20.图8为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为右下至左上对角线充磁段的示意图；
21.图9为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为左上至右下对角线充磁段的示意图；
22.图10为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为由左至右充磁段的示意图；
23.图11为本实用新型实施例中永磁体段充磁方向为由右至左充磁段的示意图；
24.图12为本实用新型实施例中电机定子三相对称绕组结构展开后的a相绕组连接示意图；
25.图13为本实用新型实施例中电机定子三相对称绕组结构展开后的c相绕组连接示意图；
26.图14为本实用新型实施例中电机定子三相对称绕组结构展开后的b相绕组连接示意图。
27.图中：01
‑
定子铁芯，02
‑
定子绕组，03
‑
转子阵列环，04
‑
永磁体，05
‑
永磁体充磁方向，06
‑
固定支架，07
‑
转子轴，08
‑
定子槽，09
‑
定子铁芯轭部，10
‑
n、 s等效磁极性，11
‑
磁力线，12
‑
充磁永磁体。
具体实施方式
28.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.实施例
30.如图1
‑
14所示，一种无转子铁芯交流永磁同步电机，包括电机外壳、左右端盖、定子和转子，所述定子包括定子铁芯01、定子绕组02，转子沿其径向自外至内依次包括基于halbach永磁阵列的转子阵列环03、固定支架06、转子轴 07，转子还包括用于检测定子与转子之间相对位置的转子位置传感器，固定支架06套接在转子轴07上，且其用于对转子阵列环03进行固定，具体地，固定支架06通过锁扣环及螺钉对转子阵列环03进行固定，转子阵列环03为磁力线向外的外向聚磁环，在定转子气隙间建立起永磁体气隙磁场，定子电励磁旋转磁场与转子永磁体磁场在气隙间的电磁作用产生电磁转矩拖动负载而做功，实现将电能转换为机械能，转子阵列环03由多个不同充磁方向的永磁体04多段组合而成或者采用各向
异性的铁氧体粉末注模后正弦磁场充磁粘结加固成型，当然本实施例采用由多个不同充磁方向的永磁体04来组成转子阵列环03，其中转子阵列环03由多个不同充磁方向的永磁体04多段组合而成的方式具体包括：在一个等效磁极域内采用多段不同充磁方向的永磁块组合成所需聚磁环 (03)，如图3所示，在本实施例中，每个磁极域中用到了径向充磁(4
‑
1或 4
‑
2)，平行充磁(4
‑
7或4
‑
8)，对角线充磁(4
‑
3至4
‑
6)永磁块，四个极域组成四极外向聚磁转子阵列环03，转子阵列环03通过锁扣环(图中未示出) 及紧固螺丝(图中未示出)或者螺钉固定到固定支架上，然后安装转子轴，组成整体转子；
31.采用各向异性的铁氧体粉末注模后正弦磁场充磁粘结加固成型的具体方式为：
32.采用各向异性和铁氧体粉末注模成型后，用正弦磁场对载体充磁，通过粘结加固后获取永磁阵列环体，然后紧固到固定支架上，配置转子轴形成整体转子。
33.根据设计需要适当增加转子阵列环03中的永磁体04的数量和充磁方向，可以获得更接近正弦波的气隙磁场，降低转矩谐波分量，提高效率，增大功率密度，改善运行品质，转子阵列环充分利用了永磁体具有任意方向充磁的特性，环中所用永磁体采用多方位角度充磁永磁体，构建阵列聚磁环体，汇集磁力线集中向环内或者向环外(本实施例中为向环外)，其集中侧磁场更强，非集中侧漏磁甚微，可以忽略，实现无铁芯转子、无铁芯损耗，本实用新型中固定支架6采用非导磁材料制作，本实施例中电机定子结构与三相异步电机定子结构相同，基于halbach永磁阵列转子不仅适用于新型无转子铁芯交流同步机中，同时也适用于老旧异步电机改造升级成为交流同步电机，提升电机及传动系统的品质，本实施例中电机以定子24槽四极双层整矩叠绕组的定子铁芯上设计定子结构，定子铁芯用硅钢片冲压成型叠压而成，根据三相绕组设计，按照图12
‑
14 所示制作三相对称绕组，三相对称绕组通入三相对称电流后产生圆形旋转磁场，调节电源频率可改变旋转磁场的速度，即变频调速(变同步速调速)。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。