磁通反向永磁电机的制作方法

本申请属于电机技术领域，更具体地说，是涉及一种磁通反向永磁电机。

背景技术：

磁通反向永磁电机，具有结构紧凑简单、鲁棒性好、电感小、转动惯量低、绕组利用率高、容错性好等优良性能，可适用于多种高低速旋转运行的场合，尤其适合风力发电、汽车制造、航天航空等重要工业领域的广泛应用。当前的磁通反向永磁电机，一般容易发生较多的漏磁，导致永磁体的利用率较低，这就严重限制了磁通反向永磁电机输出转矩和功率密度的提升。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种磁通反向永磁电机，以解决现有技术中存在的磁通反向永磁电机的永磁体利用率较低，限制磁通反向永磁电机输出转矩和功率密度提升的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种磁通反向永磁电机，包括定子和与所述定子配合的转子，所述定子包括呈环形布置的若干定子齿，相邻两个所述定子齿之间形成定子槽，所述定子齿的齿冠上沿所述定子的周向设有第一永磁体和铁磁体；所述转子包括呈环形布置的若干转子齿，相邻两个所述转子齿之间形成转子槽，所述转子槽内设有沿所述转子的周向布置的三个第二永磁体；在同一个所述转子槽内的三个所述第二永磁体中，位于中间位置的一个所述第二永磁体的充磁方向与所述第一永磁体的充磁方向相同，位于两侧位置的两个所述第二永磁体的充磁方向沿所述转子的周向，且位于两侧位置的两个所述第二永磁体的充磁方向相反。

可选地，所述定子齿的齿冠上沿所述定子的周向设有一个所述第一永磁体和一个所述铁磁体，以使相邻的两个所述定子槽中的一个所述定子槽的两侧分别为所述第一永磁体，并使相邻的两个所述定子槽中的另一个所述定子槽的两侧分别为所述铁磁体。

可选地，所述定子齿的齿冠上沿所述定子的周向设有一个所述第一永磁体和一个所述铁磁体，所述第一永磁体与所述铁磁体沿所述定子的周向交替分布。

可选地，沿所述定子的周向，所述第一永磁体的宽度与所述铁磁体的宽度相等。

可选地，沿所述定子的周向，所述第一永磁体的宽度为所述定子齿的齿冠的宽度的1/2。

可选地，沿所述定子的周向，所述铁磁体的宽度为所述定子齿的齿冠的宽度的1/2。

可选地，在同一个所述转子槽内的三个所述第二永磁体中，位于两侧位置的两个所述第二永磁体的形状和大小相同。

可选地，若干所述转子槽的结构相同，且若干所述转子槽沿所述转子的周向等间隔分布。

可选地，若干所述定子齿的结构相同，且若干所述定子齿沿所述定子的周向等间隔分布。

可选地，所述铁磁体与所述定子齿一体成型。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，与现有技术相比，至少具有如下技术效果之一：

本申请实施例提供的磁通反向永磁电机，包括定子和与定子配合的转子，在定子齿的齿冠上沿定子的周向设有第一永磁体和铁磁体，在转子槽内设有沿转子的周向布置的三个第二永磁体。在同一个转子槽内的三个第二永磁体中，位于中间位置的一个第二永磁体的充磁方向与第一永磁体的充磁方向相同，位于两侧位置的两个第二永磁体的充磁方向沿转子的周向，且位于两侧位置的两个第二永磁体的充磁方向相反。这样，定子上的第一永磁体产生的磁场可经过转子齿进行调制，且转子上的第二永磁体产生的磁场可经过定子齿进行调制，以感应出反电动势，然后通过感应出的反电动势与电枢绕组的磁场相互作用，便可使转子产生稳定的大转矩。并且，在定子齿上设有第一永磁体和铁磁体，不仅减少第一永磁体的用量，而且第一永磁体产生的气隙磁场在流经转子槽时，可经过转子槽中的第二永磁体的导磁作用流入转子齿，减小漏磁量，提高第一永磁体的利用率，进而使磁通反向永磁电机的输出转矩和功率密度可得到较大幅度提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的磁通反向永磁电机的结构示意图；

图2为图1中局部放的的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的磁通反向永磁电机的定子上安装电枢绕组的结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的磁通反向永磁电机的结构示意图；

图5为图4中局部放的的结构示意图；

图6为本申请实施例二提供的磁通反向永磁电机的定子上安装电枢绕组的结构示意图；

图7为本申请实施例一提供的第一永磁体磁动势产生的气隙磁场的曲线图；

图8为本申请实施例一提供的第二永磁体磁动势产生的气隙磁场的曲线图；

图9为本申请实施例一提供的第一永磁体磁动势产生的定子轭磁场的曲线图；

图10为本申请实施例一提供的第二永磁体磁动势产生的定子轭磁场的曲线图；

图11为本申请实施例二提供的第一永磁体磁动势产生的气隙磁场的曲线图；

图12为本申请实施例二提供的第二永磁体磁动势产生的气隙磁场的曲线图；

图13为本申请实施例二提供的第一永磁体磁动势产生的定子轭磁场的曲线图；

图14为本申请实施例二提供的第二永磁体磁动势产生的定子轭磁场的曲线图；

图15为本申请实施例一、实施例二提供的磁通反向永磁电机与传统磁通反向永磁电机产生的反电动势的曲线对比图；

图16为本申请实施例一、实施例二提供的磁通反向永磁电机与传统磁通反向永磁电机产生的电磁转矩的曲线对比图。

其中，图中各附图标记：

1-定子；11-定子齿；12-定子槽；

2-转子；21-转子齿；22-转子槽；

3-第一永磁体；4-铁磁体；

5-第二永磁体；6-电枢绕组。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

请一并参阅图1至图6，现对本申请实施例提供的磁通反向永磁电机进行说明。该磁通反向永磁电机包括定子1和与定子1配合的转子2，定子1包括呈环形布置的若干定子齿11，相邻两个定子齿11之间形成定子槽12，定子齿11的齿冠上沿定子1的周向设有第一永磁体3和铁磁体4。转子2包括呈环形布置的若干转子齿21，相邻两个转子齿21之间形成转子槽22，转子槽22内设有沿转子2的周向布置的三个第二永磁体5。在同一个转子槽22内的三个第二永磁体5中，位于中间位置的一个第二永磁体5的充磁方向与第一永磁体3的充磁方向相同，位于两侧位置的两个第二永磁体5的充磁方向沿转子2的周向，且位于两侧位置的两个第二永磁体5的充磁方向相反。这样，本申请提供的磁通反向永磁电机在工作时，第一永磁体3产生的磁场和第二永磁体5产生的磁场分别经过转子齿21和定子齿11调制，磁路实现漏磁量减小，可使第一永磁体3用量减少一半，并且实现第一永磁体3与第二永磁体5总量相比传统磁通反向永磁电机的永磁体用量减少，提高永磁体利用率，进而提升输出转矩和功率密度。

本申请实施例提供的磁通反向永磁电机，与现有技术相比，包括定子1和与定子1配合的转子2，在定子齿11的齿冠上沿定子1的周向设有第一永磁体3和铁磁体4，在转子槽22内设有沿转子2的周向布置的三个第二永磁体5。在同一个转子槽22内的三个第二永磁体5中，位于中间位置的一个第二永磁体5的充磁方向与第一永磁体3的充磁方向相同，位于两侧位置的两个第二永磁体5的充磁方向沿转子2的周向，且位于两侧位置的两个第二永磁体5的充磁方向相反。这样，定子1上的第一永磁体3产生的磁场可经过转子齿21进行调制，且转子2上的第二永磁体5产生的磁场可经过定子齿11进行调制，以感应出反电动势，然后通过感应出的反电动势与电枢绕组6的磁场相互作用，便可使转子2产生稳定的大转矩。并且，在定子齿11的齿冠上设有第一永磁体3和铁磁体4，不仅减少第一永磁体3的用量，而且第一永磁体3产生的气隙磁场在流经转子槽22时，可经过转子槽22中的第二永磁体5的导磁作用流入转子齿21，减小漏磁量，提高第一永磁体3的利用率，进而使磁通反向永磁电机的输出转矩和功率密度可得到较大幅度提升。

可以理解地，在本申请一个实施例中，请一并参阅图1和图3，磁通反向永磁电机包括转子2和套装于转子2外侧的定子1，若干定子齿11呈环形布置于定子1的内周面上，相邻两个定子齿11之间形成定子槽12，定子槽12上安装有电枢绕组6，且若干转子齿21呈环形布置于定子1的外周面上，相邻两个转子齿21之间形成转子槽22，以构成内转子结构形式的磁通反向永磁电机。当然，在本申请另一个实施例中，磁通反向永磁电机还可以包括定子1和套装于定子1外侧的转子2，若干转子齿21呈环形布置于定子1的内周面上，相邻两个转子齿21之间形成转子槽22，且若干定子齿11呈环形布置于定子1的外周面上，相邻两个定子齿11之间形成定子槽12，定子槽12上安装有电枢绕组6，以构成外转子结构形式的磁通反向永磁电机。

在本申请另一个实施例中，请一并参阅图1和图2，定子齿11的齿冠上沿定子1的周向设有一个第一永磁体3和一个铁磁体4，以使相邻的两个定子槽12中的一个定子槽12的两侧分别为第一永磁体3，并使相邻的两个定子槽12中的另一个定子槽12的两侧分别为铁磁体4。

该实施例中，沿定子1的周向，在各定子齿11的齿冠上设有一个第一永磁体3和一个铁磁体4，以使相邻的两个定子槽12中的一个定子槽12的两侧分别为第一永磁体3，并使相邻的两个定子槽12中的另一个定子槽12的两侧分别为铁磁体4。也就是说，请结合参阅图1和图2，定子槽12的两侧均为第一永磁体3或者定子槽12的两侧均为铁磁体4，即沿定子1的周向，若干定子齿11的齿冠上的第一永磁体3和铁磁体4按照第一永磁体3/铁磁体4-铁磁体4/第一永磁体3-第一永磁体3/铁磁体4……铁磁体4/第一永磁体3的顺序排列。如此，请参阅图7和图9，定子1上的第一永磁体3磁动势在气隙中产生了6对极的磁场,，第一永磁体3产生的磁场经过转子齿21的调制，在定子1轭中生成了1对极的磁场。请参阅图8和图10，转子2上的第二永磁体5磁动势在气隙中产生了17对极的磁场，第二永磁体5产生的磁场经过定子齿11的调制，在定子1轭中生成了1对极的磁场。这样，虽然第一永磁体3磁动势在气隙中产生的磁场极对数与第二永磁体5磁动势在气隙中产生的磁场极对数不相等，但分别经过转子齿21和定子齿11的调制极调制产生了相等的磁场极对数。请参阅图15和图16，第一永磁体3产生的磁场和第二永磁体5产生的磁场分别通过磁场调制后，最终感应出的反电动势，反电动势与电枢绕组6磁场相互作用，最终产生了稳定的转矩，可大幅度提升磁通反向永磁电机的输出转矩和功率密度。

在本申请另一个实施例中，请一并参阅图4和图5，定子齿11的齿冠上沿定子1的周向设有一个第一永磁体3和一个铁磁体4，第一永磁体3与铁磁体4沿定子1的周向交替分布。

该实施例中，沿定子1的周向，在各定子齿11的齿冠上设有一个第一永磁体3和一个铁磁体4，且第一永磁体3与铁磁体4沿定子1的周向交替分布。也就是说，结合参阅图5，在定子槽12的两侧，一侧为第一永磁体3，另一侧为铁磁体4，且沿定子1的周向，按照第一永磁体3/铁磁体4-第一永磁体3/铁磁体4-第一永磁体3/铁磁体4……第一永磁体3/铁磁体4的顺序排列。如此，请参阅图11和图13，定子1上的第一永磁体3磁动势在气隙中产生了12对极的磁场，第一永磁体3产生的磁场经过转子齿21的调制，在定子1轭中生成了5对极的磁场。请参阅图12和图14，转子2上的第二永磁体5磁动势在气隙中产生了17对极的磁场，第二永磁体5产生的磁场经过定子齿11的调制，在定子1轭中生成了5对极的磁场。这样，虽然第一永磁体3磁动势在气隙中产生的磁场极对数与第二永磁体5磁动势在气隙中产生的磁场极对数不相等，但分别经过转子齿21和定子齿11的调制极调制产生了相等的磁场极对数。请参阅图15和图16，第一永磁体3产生的磁场和第二永磁体5产生的磁场分别通过磁场调制后，最终感应出的反电动势，反电动势与电枢绕组6磁场相互作用，最终产生了稳定的转矩，可大幅度提升磁通反向永磁电机的输出转矩和功率密度。

在本申请另一个实施例中，请参阅图2，沿定子1的周向，第一永磁体3的宽度与铁磁体4的宽度相等。该实施例中，沿定子1的周向，第一永磁体3的宽度与铁磁体4的宽度相等，可使定子齿11上的第一永磁体3将该定子齿11上的铁磁体4磁化为铁磁极，通过对铁磁体4磁化形成为磁通反向电机气隙提供均匀的基础磁场，并在电枢绕组6内感应电动势，进而与电枢绕组6内一定频率的电流产生耦合作用，最终产生了稳定的转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图2，沿定子1的周向，第一永磁体3的宽度为定子齿11的齿冠的宽度的1/2。该实施例中，沿定子1的周向，通过将第一永磁体3的宽度为定子齿11的齿冠的宽度的1/2，可使定子齿11上的第一永磁体3较好地将该定子齿11上的铁磁体4磁化为铁磁极，通过对铁磁体4磁化形成为磁通反向电机气隙提供均匀的基础磁场，并在电枢绕组6内感应电动势，进而与电枢绕组6内一定频率的电流产生耦合作用，最终产生了稳定的转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图2，沿定子1的周向，铁磁体4的宽度为定子齿11的齿冠的宽度的1/2。该实施例中，沿定子1的周向，通过将铁磁体4的宽度为定子齿11的宽度的齿冠的1/2，可使定子齿11上的第一永磁体3较好地将该定子齿11上的铁磁体4磁化为铁磁极，通过对铁磁体4磁化形成为磁通反向电机气隙提供均匀的基础磁场，并在电枢绕组6内感应电动势，进而与电枢绕组6内一定频率的电流产生耦合作用，最终产生稳定的转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图2和图3，在同一个转子槽22内的三个第二永磁体5中，位于两侧位置的两个第二永磁体5的形状和大小相同。该实施例中，在同一个转子槽22内的三个第二永磁体5中，位于两侧位置的两个第二永磁体5的形状和大小相同，有利于同一个转子槽22内的三个第二永磁体5产生均匀的磁场，感应出反电动势，反电动势与电枢绕组6磁场相互作用，产生较稳定的转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图2和图3，若干转子槽22的结构相同，且若干转子槽22沿转子2的周向等间隔分布。该实施例中，若干转子槽22的结构相同，且若干转子槽22沿转子2的周向等间隔分布，以使若干转子齿21形成均匀布置的调制极，对第一磁体产生的磁场进行调制，以感应出反电动势，然后通过感应出的反电动势与电枢绕组6的磁场相互作用，便可使转子2产生稳定的大转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图4和图5，若干定子齿11的结构相同，且若干定子齿11沿定子1的周向等间隔分布。该实施例中，若干定子齿11的结构相同，且若干定子齿11沿定子1的周向等间隔分布，以使若干定子齿11形成均匀布置的调制极，对第二磁体产生的磁场进行调制，以感应出反电动势，然后通过感应出的反电动势与电枢绕组6的磁场相互作用，便可使转子2产生稳定的大转矩。

在本申请另一个实施例中，请参阅图4和图5，铁磁体4与定子齿11一体成型。该实施例中，定子1可以是但不局限于采用硅钢片电压而成，并将与定子1采用相同材料制作的铁磁体4，与定子齿11一体成型制作，不仅可形成良好的磁路，还可增强铁磁体4与定子齿11连接的稳固性，提高磁通反向永磁电机工作的稳定可靠性，易于维护和更换，成本较低。可以理解地，铁磁体4可以是采用铁磁材料制成的铁磁块，但铁磁体4不局限于铁磁块，其可根据实际使用需要而合理选择设置。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。