专利名称：双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流电机，特别是一种双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机。
印制绕组直流电机有一个平坦的、无铁芯的、低电感的电枢，由永磁磁钢产生轴向气隙磁场，它具有轴向尺寸小、转动惯量低、能频繁起动等优点。到目前为止，在印制绕组电机中，钕铁硼磁钢作磁极都是单面结构的。印制绕组电机的气隙因包含了电枢厚度而比其它类型电机的气隙大，通常在3-8mm之间，为了获得较高的气隙磁通密度，磁钢的高度都比较大，因此磁场漏磁也随之增大，降低了磁钢的利用率，从而增大了电机的成本，这种情况对单面钕铁硼磁钢尤为突出。大功率电机的气隙都很大，单面磁钢结构的漏磁更大，所能获得的气隙磁通密度仅为6000高斯左右，不能满足设计的要求。因此，目前钕铁硼磁钢仅应用在小功率(400w以下)的印制绕组电机中。
本实用新型的目的在于提供一种双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机，采用双面钕铁硼磁钢，大大地减少磁场的漏磁，在获得相同气隙磁通密度的同时，降低钕铁硼磁钢的用量，提高磁钢的利用率，降低电机的成本；即是气隙较大，采用双面钕铁硼磁钢，依然可以获得理想的气隙磁通密度。因此，本实用新型适用于各种功率的印制绕组直流电机。
本实用新型的构成由前定子、后定子和带有印制绕组电枢的转子组成，电机的前定子(1)上有钕铁硼磁钢(4)，后定子(2)上有钕铁硼磁钢(5)，印制绕组电枢(10)的两侧都有钕铁硼磁钢。电机的前定子(1)上的钕铁硼磁钢(4)和后定子(2)上的钕铁硼磁钢(5)不是一整块磁钢，而是6-12个单个的磁钢(对应于电机极对数3-6对)，并按电机极距以N、S极性交替的方式分布，单个磁钢的形状可以是圆柱形、扇形或其它任意的形状，单个磁钢之间留有间隙，前定子和后定子上的磁钢个数相等，互相对着的磁钢极性相反，并通过前后定子上的导磁部件或导磁材料构成磁路，产生轴向气隙磁场。
与现有技术比较，本实用新型采用双面钕铁硼磁钢，磁路的漏磁可以减少，气隙磁密可以增大，电机的性能，尤其是电机的效率可以提高，使钕铁硼磁钢很好地应用在具有大气隙特点的大功率印制绕组电机；其次，由于采用双面钕铁硼磁钢结构，因其矫顽力比其它材料要大得多而节省磁钢的体积和成本，减小电机的体积和重量；再次，采用了双面磁钢结构，每一面的磁钢是6-12个单个的磁钢，每个磁钢之间有间隙，当转子旋转时，可以大大增加空气的对流，使转子电枢产生的热量容易散发出来，与单面磁钢结构相比，本实用新型具有散热快，温升低，性能稳定的特点。由于采用双面钕铁硼磁钢，磁钢在开路时不会退磁，可以先充磁后安装，免去了安装充磁线和安装后充磁的工序，提高生产效率。
附
图1是本实用新型印制绕组直流电机的结构示意图；附图2是本实用新型前定子上的磁钢分布示意图；附图3是本实用新型后定子上的磁钢分布示意图；附图4电机气隙磁通密度Bg与磁钢高度Lm关系曲线示意图。
本实用新型的实施例如附图1所示，本实用新型印制绕组电机由前定子(1)、后定子(2)、带有印制绕组电枢的转子(3)组成。本实用新型的“双面钕铁硼磁钢”指电机的前定子上有钕铁硼磁钢(4)，后定子上也有钕铁硼磁钢(5)，或者指印制绕组电枢(10)两侧的定子上都有钕铁硼磁钢。除此之外，电机还有2个或2个以上轴承(6)，轴承可以分放在前定子和后定子上，或一起放在前定子上，也可以一起放在后定子上；根据电机额定电流的大小，电机还有1对或2对或多对电刷(7)、弹簧(8)、刷握(9)等，甚至采用全额电刷、弹簧、刷握等，它们可以是分立的元件并装配在电机的定子上；也可以制造成一个组件，如此可以方便地装在后定子上，也可以装在前定子上。
如附图2、附图3所示，电机的前定子(1)上的钕铁硼磁钢(4)和后定子(2)上的钕铁硼磁钢(5)不是一整块磁钢，而是6-12个单个的磁钢(对应于电机极对数3-6对)，并按电机极距以N、S极性交替的方式分布，单个磁钢的形状可以是圆柱形、扇形或其它任意的形状，单个磁钢之间留有间隙。前定子和后定子上的磁钢个数相等，互相对着的磁钢极性相反，并通过前后定子上的导磁部件或导磁材料构成磁路，产生轴向气隙磁场。
本实用新型的转子(3)是由印制绕组电枢(10)、电枢支架(11)和轴(12)组成，并由定子上的轴承(6)支撑。印制绕组电枢的层数为4-8层，当电流经过电刷(7)直入电枢时，在轴向气隙磁场的作用下，产生电磁力，使转子旋转，旋转方向可根据电流的方向而改变。
根据电机设计理论，印制绕组电机的设计总是希望获得高的反电势系数Ke，由此可以提高电机单位电流所产生的转矩，降低电机的负载电流。反电势系数Ke与气隙磁密Bg成正比。而当磁钢大小、高度确定时，磁路漏磁系数σ越大，气隙磁密Bg就越小。对于钕铁硼磁钢，气隙磁密Bg随着磁钢高度Lm地增长而增大，磁路漏磁系数σ也随着磁钢高度Lm的增大而增大；当Lm增大到一定值时，由于漏磁系数σ增大很快，气隙磁密Bg增长将放慢，甚至会减小。当其它尺寸不变时，附图4表明采用单面和双面结构时，气隙磁密Bg与磁钢总高度Lm变化关系，曲线(13)为双面磁钢，气隙长度Lg=3mm；曲线(14)为单面磁钢，气隙长度Lg=3mm；曲线(15)为双面磁钢，气隙长度Lg=7mm；曲线(16)为单面磁钢，气隙长度Lg=7mm。
由附图4不难看出，当电机的其它条件相同，如气隙长度Lg一样时，对相同的磁钢总高度，双面钕铁硼磁钢结构的气隙磁密Bg比单面钕铁硼磁钢结构的气隙磁密Bg要大，这是因为采用双面钕铁硼磁钢结构时，单个磁钢的高度减为0.5Lm，磁路的漏磁系数σ也随之减少，因此气隙磁密Bg要比单面钕铁硼磁钢结构的大。当气隙长度Lg较大时，这种效果就越明显。如附图4所示，当Lg=3mm时，采用双面磁钢能得到的最大气隙磁密比采用单面磁钢能得到的最大气隙磁密可以增大14％。当Lg=7mm时，采用双面磁钢能得到的最大气隙磁密比采用单面磁钢能得到的最大气隙磁密可以增大28％。双面钕铁硼磁钢结构的这种优点使钕铁硼磁钢能很好地应用于大功率的印制绕组直流电机。
权利要求1.一种双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机，由前定子、后定子和带有印制绕组电枢的转子组成，其特征在于电机的前定子(1)上有钕铁硼磁钢(4)，后定子(2)上有钕铁硼磁钢(5)，印制绕组电枢(10)的两侧都有钕铁硼磁钢。
2.根据权利要求1所述的双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机，其特征在于电机的前定子(1)上的钕铁硼磁钢(4)和后定子(2)上的钕铁硼磁钢(5)不是一整块磁钢，而是6-12个单个的磁钢(对应于电机极对数3-6对)，并按电机极距以N、S极性交替的方式分布，单个磁钢的形状可以是圆柱形、扇形或其它任意的形状，单个磁钢之间留有间隙，前定子和后定子上的磁钢个数相等，互相对着的磁钢极性相反，并通过前后定子上的导磁部件或导磁材料构成磁路，产生轴向气隙磁场。
专利摘要一种双面钕铁硼磁钢的印制绕组直流电机,由前定子、后定子和带有印制绕组电枢的转子构成,它采用双面钕铁硼磁钢,双面永磁磁钢是指电机前定子(1)、后定子(2)都有钕铁硼磁钢(4)(5),每一面的磁钢不是一整块磁钢,而是6—12个单个的磁钢(对应于电机极对数3—6对),并按电机极距以N、S极性交替的方式分布,本实用新型电机具有散热快、温升低、可靠性好等优点,适用于各种功率规格的印制绕组电机。
文档编号H02K3/04GK2444339SQ0024455
公开日2001年8月22日 申请日期2000年9月26日 优先权日2000年9月26日
发明者李向东 申请人:李向东