一种盘式永磁电机及其磁钢的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种盘式永磁电机及其磁钢。
【背景技术】
[0002]盘式永磁电机是一种轴向磁场永磁同步电机，其典型结构为定子和转子均为圆盘形，在电动机中对等放置，产生轴向的气隙磁场。定子铁芯一般由双面绝缘的冷乳硅钢片带料冲制卷绕而成，定子绕组有效导体在空间呈径向分布。转子为高磁能积的永磁体和强化纤维树脂灌封而成的薄圆盘。气隙为平面型的，削弱气隙磁场谐波和降低振动、噪声是这种电机的制造关键。
[0003]目前采用的优化磁钢结构，削弱磁场谐波，降低振动噪声的方法主要有:
[0004](I)采用斜极。采用斜极后，相当于槽中同一根导体的各个小段分布在磁场中的不同位置，斜极是把一个槽分割成很多小段分布在磁场中的不同位置，起到相当于分布绕组的作用，使绕组系数减小，从而减小感应电势或电流产生的磁势。斜极能有效地削弱谐波磁场所产生的谐波电动势，从而削弱由这些谐波磁场引起的附加转矩，降低电磁噪声及引起的振动。
[0005]但对于盘式电机来讲，磁钢结构为扇形，上宽下窄，采用斜极后，磁钢形状变为不规则四边形，对抑制噪声有一定的作用，但效果不大。
[0006](2)采用箭头形磁钢。例如通力股份公司在公开号为CN102859842A的发明专利文献中公开了一种通过改良永磁体结构为箭头形，降低磁场谐波引起的振动和噪声的方法。但该类型磁钢，结构复杂，成型率只有30%左右，极大地浪费磁钢材料，成本居高不下，不宜推广。
[0007]由此可见，对于参数确定的盘式永磁电机，需要找到一种制作容易，合理利用磁钢材料，同时能够大幅度降低由气隙磁场谐波引起的噪声、振动的磁钢。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型提供了一种用于盘式永磁电机的磁钢，价格低廉，结构简单，制作方便，成型率高，能够降低盘式永磁电机中由磁场谐波引起的振动和噪声。
[0009]一种用于盘式永磁电机的磁钢，为扇环形的片状，所述扇环形沿周向包括中心区，以及位于中心区两侧且厚度逐渐变小的渐薄区；
[0010]所述中心区的厚度为h，扇环形两直边为对应渐薄区的厚度最小处，且该处厚度为k，其中 0.2h〈k ( 0.8ho
[0011]本实用新型提供的磁钢底面为光滑的平面，磁钢顶面由三个平面拼接而成，磁钢整体呈扇环形的片状，三个平面沿磁钢的周向依次布置，中间的平面为中心区，中心区两侧的平面相对底面倾斜形成渐薄区。
[0012]作为优选，中心区关于扇环形的径向中心线对称，两渐薄区对称分布在中心区的两侧。
[0013]作为一种优选的方式，磁钢整体对应的圆心角为α，所述中心区为圆心角是β的扇环形，中心区与磁钢整体具有相同的圆心。
[0014]采用这种结构时，O ( β〈0.5 α，0.2h〈k ( 0.8h，能起到削弱气隙磁场谐波，抑制电磁噪声，减小振动的效果。
[0015]在可选的范围内，当β取最小值，k取最大值时，渐薄区的面积最大，抑制噪声的效果最好，随着β的取值增大，k的取值减小，减薄区的面积减小，抑制噪声的效果越来越差。
[0016]本实用新型通过限定β与k值的取值范围，采用在磁钢顶面削斜面等方式，在电机参数确定的情况下，可方便地设计出磁钢结构，将磁钢用于盘式永磁电机中时，能够使盘式永磁电机的噪声和振动符合要求，简化了设计过程，提高了工作效率。
[0017]作为另一种优选的方式，渐薄区由外弧、内弧、以及相互平行的第一直边和第二直边围成，其中第一直边为扇环形其中一直边，第二直边为该渐薄区与中心区的交界线。
[0018]磁钢整体对应的圆心角为α，内弧半径为R，第一直边和第二直边的距离为w，且满足:R*sin ( a /2) /2〈w〈R*sin ( α /2)。
[0019]本实用新型提供的磁钢，可以直接通过模具压制成扇环形的毛坯料，然后用磨床做简单磨削加工即为成品，成材率可达70%以上，相比箭头形磁钢30%的成型率，能够大大节约材料，降低材料的浪费率。除此之外，对于烧结形的箭头形磁钢，只能用线切割的方式加工成型，故加工费用高昂。
[0020]本实用新型还提供了一种盘式永磁电机，包括机座、机座内设有利用轴向磁场相互配合的定子和转子，所述转子包括转子磁轭以及布置在转子磁轭上的磁钢，所述磁钢采用前面所述的磁钢。
[0021]采用本实用新型提供的磁钢，在很大程度上能够降低盘式永磁电机的噪声和振动，改善电机的使用性能。
[0022]作为优选，所述磁钢朝向定子布置。所述机座的轴向一侧设有支架，所述转子的转轴两端通过轴承分别安装在机座和支架上。
[0023]支架与机座共同起到支撑转轴的作用，在曳引轮载荷较大的情况下，也能够保证转轴的平稳运行，相比悬臂结构，能够提高安全性能，同时在一定程度上，也能够降低电机的振动以及噪声。
[0024]本实用新型提供的磁钢，在降低噪声效果同等的情况下，大幅度提高了材料成型率，减小了加工难度，降低了材料成本。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型用于盘式永磁电机的磁钢的第一种实施方式的示意图；
[0026]图2为本实用新型用于盘式永磁电机的磁钢的第一种实施方式的侧视图；
[0027]图3为本实用新型用于盘式永磁电机的磁钢的第二种实施方式的示意图；
[0028]图4为本实用新型用于盘式永磁电机的磁钢的第二种实施方式的侧视图。
[0029]图中:1、渐薄区；2、中心区；3、径向中心线。
【具体实施方式】
[0030]现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，本实施例中，用于盘式永磁电机的磁钢整体为扇环形的片状，扇环形两直边的夹角为α，内弧和外弧为同一圆心，但半径不同的两段弧长，且内弧和外弧所对的圆心角