专利名称：永磁电动机的电磁组件及其电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电磁组件，尤其涉及一种用于永磁旋转电动机和永磁直线电动机的电磁组件。本实用新型还涉及使用该电磁组件的永磁旋转电动机和永磁直线电动机。
背景技术：
永磁电动机的初级和次级间固有磁拉力，在不同结构布局时磁拉力对机械系统产生的影响各异，平板型直线电机，磁拉力直接作用于导轨；旋转型电机，当初级和次级轴线不重合时，磁拉力成为轴承的径向负荷，且出现初级和次级之间的气隙偏心。在使用的过程中，单边次级导致出现单边磁拉力，使得电动机转轴的挠度增加，进而影响电动机的临界转速。图10显示了一种传统永磁直线电机单边次级的磁场分布。如图所示，对于单边结构的次级，由于要考虑到磁轭60处的磁通密度，导致磁轭60的厚度尺寸与永磁体70的尺寸和磁能积相关，无法进一步减薄。永磁电动机中，铁芯损耗和感应电势等重要电磁参数很大程度上取决于气隙中磁通密度分布，通过调整气隙磁通密度的分布的均勻性可以直接改善电动机的性能和能量传递的效率。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电动机的电磁组件，改善电动机使用中出现的单边磁拉力，并且调整磁极面下气隙中磁通密度分布的均勻性。本实用新型的另一个目的是提供一种使用电动机的电磁组件的电动机，改善电动机使用中出现的单边磁拉力，并且调整磁极面下气隙中磁通密度分布的均勻性。本实用新型提供了一种电动机的电磁组件，该电动机为旋转电动机，它包括一个次级、一个第一初级和一个第二初级。次级包括一个磁轭部，磁轭部可沿驱动方向相对于第一初级和第二初级转动，且磁轭部沿驱动方向设有在次级上。次级的磁轭部包括一个朝向第一初级的第一磁轭表面和一个朝向第二初级的第二磁轭表面，第一磁轭表面和第二磁轭表面沿驱动方向在次级的轴向或径向上相对设置，第一磁轭表面和第二磁轭表面沿驱动方向上分别设有偶数个永磁体，处于同一磁轭表面的永磁体的N、S极性交替排列，且处于不同磁轭表面的永磁体的N、S极性沿驱动方向在次级的轴向或径向上相反设置。第一初级和第二初级沿驱动方向间隔设置，且次级的磁轭部可容置于第一初级和第二初级之间的间隙中。本实用新型还提供了一种电动机的电磁组件，该电动机为直线电动机，它包括一个次级、一个第一初级和一个第二初级。次级包括一个磁轭部，磁轭部可沿驱动方向相对于第一初级和第二初级移动，且磁轭部沿驱动方向设置在次级上。次级的磁轭部包括一个朝向第一初级的第一磁轭表面和一个朝向第二初级的第二磁轭表面，第一磁轭表面和第二磁轭表面沿驱动方向相对设置，第一磁轭表面和第二磁轭表面沿驱动方向上分别设有复述个永磁体，处于同一磁轭表面的永磁体的N、S极性交替排列，且处于不同磁轭表面的永磁体的N、S极性在垂直于驱动方向的方向上相反设置。第一初级和第二初级在垂直于驱动方向的方向上间隔设置，且次级的磁轭部可容置于第一初级和第二初级之间的间隙中。在电动机的电磁组件的再一种示意性的实施方式中，永磁体为嵌设在第一磁轭面和第二磁轭面的磁瓦，或者永磁体粘连于第一磁轭表面和第二磁轭表面。永磁体可为钕铁硼材质。在电动机的电磁组件的另一种示意性的实施方式中，第一磁轭表面和第二磁轭表面分别设有偶数个永磁体。本实用新型还提供了一种电动机，它包括上述电磁组件。使用电动机的电磁组件及其电动机，通过电机的双边结构抵消了单边磁拉力，在同体积的永磁体下，采用双边结构比单边结构具有更高的气隙磁密。使用电动机的电磁组件及其电动机，改善了极面下气隙磁密的均勻性，且通过双边磁极串联结构可充分利用永磁体，有利于提高电机的性能，降低成本，缩小电动机的体积。下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对电动机的电磁组件及其电动机的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。图1是永磁旋转电动机的电磁组件一种示意性实施方式的结构示意图。图2显示了图1中次级与其轴向垂直的表面结构示意图。图3显示了图1中次级的结构示意图。图4是永磁旋转电动机的电磁组件另一种示意性实施方式的结构示意图。图5显示了图4所示次级与其轴向垂直的表面结构示意图。图6显示了图4中次级的结构示意图。图7是永磁直线电动机的电磁组件一种示意性实施方式的结构示意图。图8显示了图8中次级上永磁体的排列关系。图9显示了本实用新型的永磁直线电动机双边次级的磁场分布。图10显示了传统永磁直线电机单边次级的磁场分布。标号说明110，210，310 次级112，212，312 磁轭部114，214，314 第一磁轭表面116，216，316 第二磁轭表面118，218，318 永磁体120，220，320 第一初级130，230，330 第二初级60磁轭[0035]70 永磁体。
具体实施方式
为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中，具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。图1、图2和图3是永磁旋转电动机的电磁组件一种示意性实施方式的结构示意图，其中沿次级110的轴线剖示显示了第一初级120、第二初级130和次级110。如图1所示，电动机的电磁组件包括次级110、第一初级120和第二初级130。其中，次级110包括一个磁轭部112，参见图2，磁轭部112环设于次级110的周向，磁轭部112可沿图2所示箭头方向相对于第一初级120和第二初级130转动。图1中显示的为磁轭部112的两个截面。 磁轭部112包括第一磁轭表面114和第二磁轭表面116，在图1所示的实施方式中，第一磁轭表面114和第二磁轭表面116沿图3所示箭头方向设置，且如图2所示，它们在次级110 的轴向上相对设置，即第一磁轭表面114和第二磁轭表面116分别为磁轭部112沿次级110 轴向的两个表面。在图1所示的实施方式中，第一初级120和第二初级130沿次级110的轴向间隔设置，使得第一初级120和第二初级130之间存在一个间隙，次级110的磁轭部112 可容置于该间隙中，使得处于间隙中的磁轭部112与第一初级120和第二初级130之间可由于电磁效应而驱动次级110转动。图2显示了图1中次级与其轴向垂直的表面结构示意图，如图2所示，磁轭部112 的第一磁轭表面和第二磁轭表面沿次级的周向上分别设有四十个永磁体118，但可以根据需要设置磁轭表面上永磁体的数量为其他偶数，且处于同一磁轭表面上的永磁体的N极和 S极交替排列。图3显示了图1中次级的结构示意图，如图所示，处于磁轭部112的第一磁轭表面 114和第二磁轭表面116上的永磁体的N极和S极，沿次级110的轴向上相反设置，例如第一磁轭表面114的其中一个永磁体118的极性为N，则第二磁轭表面116上，沿次级110的轴向与该永磁体118处于同一位置处的永磁体118的极性为S。图4、图5和图6是永磁旋转电动机的电磁组件另一种示意性实施方式的结构示意图，其中与图1、图2和图3所示实施方式中相同的结构在此不再赘述。如图4和图6所示， 第一磁轭表面214和第二磁轭表面216沿次级210的径向相对设置，即第一磁轭表面214 和第二磁轭表面分别为磁轭部212沿次级210径向的两个表面。第一初级220和第二初级 230沿次级210的径向间隔设置，使得第一初级220和第二初级230之间存在一个间隙，次级210的磁轭部212可容置于该间隙中，使得处于间隙中的磁轭部212与第一初级220和第二初级230之间可由于电磁效应而驱动次级210转动。图5显示了图4中所示次级与其轴向垂直的表面结构示意图，如图5所示，第一磁轭表面214和第二磁轭表面216沿次级210的周向上分别设有四十个永磁体218，但可以根据需要设置磁轭表面上永磁体的数量为其他偶数，且处于同一磁轭表面上的永磁体的N极和S极交替排列。[0043]图6显示了图5中次级的结构示意图，如图6所示，处于磁轭部212的第一磁轭表面和第二磁轭表面上的永磁体的N极和S极，沿次级210的径向上相反设置，例如第一磁轭表面214的其中一个永磁体218的极性为N，则第二磁轭表面216上，沿次级210的径向与该永磁体218处于同一位置处的永磁体218的极性为S。图7是永磁直线电动机的电磁组件一种示意性实施方式的结构示意图，其中图示箭头方向剖视了图中的第一初级320、第二初级330和次级310。如图7所示，直线电动机的电磁组件包括一个第一初级320、一个第二初级330和一个次级310。次级310包括一个磁轭部312，磁轭部312可沿图示箭头方向相对于第一初级320和第二初级330移动。磁轭部 312包括一个朝向第一初级320的第一磁轭表面314和一个朝向第二初级330的第二磁轭表面316，第一磁轭表面314和第二磁轭表面316沿图示箭头方向相对设置。第一初级320 和第二初级330在垂直于图示箭头方向的方向上间隔设置，次级310的磁轭部312可容置于第一初级320和第二初级330之间的缝隙中。图8显示了图7中次级310的永磁体的排列关系。如图8所示，第一磁轭表面314 和第二磁轭表面316沿图示箭头方向设有十六个永磁体318，处于同一磁轭表面的永磁体 318的N、S极性交替排列，且处于不同磁轭表面的永磁体318的N、S极性在垂直于图示箭头方向的方向上相反设置。当然，第一磁轭表面314和第二磁轭表面316上设有的永磁体 318的数量，可以根据需要设置为其他个数。图9示意性地显示了如图8所示的永磁直线电动机次级双边结构的磁场分布。如图9所示，通过将电动机的次级设置为双边结构，使得磁轭部312的厚度可以减低至机械载荷所允许的最小值，减小了次级310的运动惯量，以提高电动机的动态特性，且永磁体318 的厚度可以减少，以达到节省材料的目的。虽然图9示意性地显示了本实用新型的永磁直线电动机次级的磁场分布，但本领域技术人员可以想像，在依照本实用新型的其它实施方式中，磁场分布的情形与之类似。在永磁电动机的电磁组件其他示意性实施方式中，永磁体如图1或图4所示，为嵌设在第一磁轭面和第二磁轭面的磁瓦，且将这些磁瓦以粘接的方式固定于次级上；也可以如图7和图8所示，为直接在次级上极化出相应的永磁体。在永磁电动机的电磁组件的永磁体可以为钕铁硼材质，或是根据需要使用其他材质的材料制备永磁体。通过电动机的双边结构抵消了单边磁拉力，在同体积的永磁体下，采用双边结构比单边结构具有更高的气隙磁密。同时，改善了永磁体极面下气隙磁密的均勻性，且通过双边磁极串联结构可充分利用永磁体，有利于提高电机的性能，提高电动机的能量转换效率，降低成本，缩小电动机的体积。使用电动机的电磁组件及其电动机，抵消了单边磁拉力，在同体积的永磁体下，采用双边结构比单边结构具有更高的气隙磁密。使用电动机的电磁组件及其电动机，改善了极面下气隙磁密的均勻性，充分利用永磁体，有利于提高电机的性能，降低成本，缩小电动机的体积。在本文中，“沿…方向”、“相对设置”、“相反设置”、“间隔设置”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，它也可以包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用该产品时允许的误差。[0053]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.永磁电动机的电磁组件，所述永磁电动机为永磁旋转电动机，它包括 一个第一初级(120，220)；一个第二初级(130，230)；和一个次级(110，210)，所述次级(110,210)包括一个磁轭部(112，212)，所述磁轭部(112，212)可沿驱动方向相对于所述第一初级和所述第二初级转动，且所述磁轭部沿所述驱动方向设置在所述次级上，所述磁轭部包括一个朝向所述第一初级的第一磁轭表面(114，214)和一个朝向所述第二初级的第二磁轭表面(116，216)，所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面沿所述驱动方向在所述次级的轴向或径向上相对设置，所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面沿所述驱动方向上分别设有偶数个永磁体(118，218)，处于同一所述磁轭表面的所述永磁体的N、S极性交替排列，且处于不同所述磁轭表面的所述永磁体的N、S极性沿所述驱动方向在所述次级的轴向或径向上相反设置，所述第一初级和所述第二初级沿所述驱动方向间隔设置，且所述次级的所述磁轭部可容置于所述第一初级和所述第二初级之间的间隙中。
2.永磁电动机的电磁组件，所述的电动机为永磁直线电动机，它包括 一个第一初级(320);一个第二初级(330);和一个次级(310)，所述次级包括磁轭部(312)，所述磁轭部可沿驱动方向相对于所述第一初级和所述第二初级移动，且所述磁轭部沿所述驱动方向设置在所述次级上，所述磁轭部包括一个朝向所述第一初级的第一磁轭表面(314)和一个朝向所述第二初级的第二磁轭表面(316)，所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面沿所述驱动方向相对设置，所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面沿所述驱动方向上分别设有复述个永磁体(318)，处于同一所述磁轭表面的所述永磁体的N、S极性交替排列，且处于不同所述磁轭表面的所述永磁体的N、S极性在垂直于所述驱动方向的方向上相反设置，所述第一初级和所述第二初级在垂直于所述驱动方向的方向上间隔设置，且所述次级的所述磁轭部可容置于所述第一初级和所述第二初级之间的间隙中。
3.如权利要求1或2所述的电磁组件，其中所述永磁体为嵌设在所述第一磁轭面和所述第二磁轭面的磁瓦。
4.如权利要求1或2所述的电磁组件，其中所述永磁体粘连于所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面。
5.如权利要求1或2所述的电磁组件，其中所述永磁体为钕铁硼材质。
6.如权利要求1或2所述的电磁组件，其中所述第一磁轭表面和所述第二磁轭表面分别设有偶数个磁体。
7.一种电动机，其特征在于它包括如权利要求1至6任意一项所述电磁组件。
专利摘要本实用新型提供了永磁电动机的电磁组件，它包括次级(110)、第一初级(120)和第二初级(130)。次级的磁轭部可沿驱动方向相对于第一初级和第二初级转动。次级的磁轭部包括第一磁轭表面和第二磁轭表面，第一磁轭表面和第二磁轭表面沿驱动方向上分别设有偶数个永磁体，处于同一磁轭表面的永磁体的N、S极性交替排列，处于不同磁轭表面的永磁体的N、S极性沿驱动方向相反设置。第一初级和第二初级沿驱动方向间隔设置，次级的磁轭部可容置于第一初级和第二初级的间隙中。本实用新型的电磁组件可用于旋转和直线永磁电动机。本实用新型的电磁组件可改善电动机使用中出现的单边磁拉力，并且调整磁极面下气隙中磁通密度分布的均匀性。
文档编号H02K16/04GK202111600SQ201120162008
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者李会栓, 穆欣, 魏华 申请人:北京首科凯奇电气技术有限公司