电机的多极转子制造技术

一种电机的多极转子，实际上呈圆柱形，具有偶数极磁铁（１），最少为四个，沿圆周均匀分布，还有和极磁铁（１）相邻接的极间磁铁（２）。极磁铁的某些极和极间磁铁（２）的侧表面一起形成转子的圆柱形表面。极磁铁（１）沿平行于其对称平面（５）的方向磁化，而极间磁铁（２）沿垂直于其对称平面（６）的方向磁化。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机，更具体地涉及电机的多极转子。本专利技术可在电工技术、航空、机床制造和其他工业领域中，用于制造电机、电磁联轴器、减速器以及制动器的有永久磁铁的转子。在生产具有永久磁铁的电机时，提高电机的比机电特性(单位电机质量所发出的功率、转矩、电动势及其他性能)是非常重要的任务。可用来完成上述任务的方法是，提高电机多极转子所产生的激励磁通(进而是磁道)，其方法是使用具有最佳磁特性的各向导性硬磁材料来制造形成转子的磁铁，更充分利用转子的容积来布置磁铁以及优化磁铁磁性的定向。已知一种圆柱形的电机多极转子(苏联专利，A，647797)它包括棱柱形的永久磁铁，均匀沿圆周布置，沿它们的对称平面磁化，並且每块磁铁附有用软磁材料制成的磁极端头。为了较充分地用硬磁材料填充转子的容积，棱柱形磁铁具有斜的侧边，相邻的磁铁沿着它们的侧边一个贴接着一个。永久磁铁固装在用轮磁材料制成的衬套中，而在它们之间装有用非磁材料制成的插片。转子采用上述结构，其容积不可能完全用硬磁材料来填满。由于有磁极端头，硬磁材料离开转子的圆柱形表面较远，这就使得磁通不可能有显著的增多。此外，由于相邻磁极端头之间产生磁通漏损因而使磁通减少，磁极端头还使涡流和再磁化损耗增加，並且引起电机电感的增大。这种磁铁的激励磁通的来源是磁荷，它们分布在磁极中，磁极断面呈弧状，弧长显著小于转子的极距，另一个来源是分布在软磁衬套表面上的磁荷，它们产生的磁通，方向和分布在磁极上的磁荷的磁通相反。这两个因素，即磁极的弧长的缩短和软磁衬套中有相反方向的磁通，使磁极上的磁通量减少。此外，磁极的弧度缩短，使得在所述弧度范围之外的间隙中，电感很快降低，这引起电动机所发生的机械转矩降低。已知另一种用于电机的具有圆柱形永久磁铁的转子(GB，A，2075274)，它具有沿圆周均匀配置，用软磁材料制成的磁极段，和由用硬磁材料制成的极间段，它们垂直于邻接磁极段的相应对称平面磁化。由于其中有用软磁材料制成的磁极段，磁通集中在所述电机的转子和定子之间的工作间隙中。所述电机转子，在磁极具有一定的数目並且工作间隙小时，保证磁通增多。但是由于有用软磁材料制成的磁极段，随着磁极数和工作间隙的增大，磁通漏损增多，同时有这种转子的电机，其电感增大，使得电机操纵困难。已知另一种电机多极转子，其形状实际上是圆柱形(US，A，3334254)，具有偶数极磁铁，最少为四个，沿圆周分布，其中一些磁极朝向圆心，而另一些磁极朝向圆周，並相互间隔。此外，还有和极磁铁贴靠的极间磁铁，其侧表面朝向圆周。极磁铁具有用软磁材料制成的极端头，极磁铁和极间磁铁一起形成转子的圆柱形表面。极磁铁固装在用软磁材料制的衬套上並在径向磁化，而极间磁铁安装得相对于衬套有间隙並沿圆周弧的方向磁化，在所述转子中有磁极端头，其磁场磁力线方向垂直于转子的工作表面，这使得极磁铁不直接朝向转子的侧表面，磁通的漏损不能完全消除，总的说来，仍招致磁通的减少。此外，涡流和再磁化损耗增加，电机的电感增大。在这种情况下，极磁铁的径向磁性和极间磁铁的弧形方向磁性使制造工艺复杂化，而如果达到这样的磁性方向，硬磁材料的磁特性降低。在极磁铁内部建立径向磁性时，产生减少激励磁通的磁荷。用软磁材料制成的衬套的存在，使得转子的容积不能充分利用来安装磁铁，降低了转子抗退磁的稳定性，引起涡流和再磁化损耗的出现以及电机电感的增大。本专利技术的任务是创制电机多极转子，其极磁铁和极间磁铁的安置以及磁性的定向，使转子的磁通得以增多。上面所提出的任务是这样解决的，即在实际上是圆柱形的电机多极转子中，包含有偶数的极磁铁，最少为四个，沿圆周均匀布置，其一些极朝向圆的中心，而另一些极朝向圆周。这些极是相互间隔的，和极磁铁紧贴的是极间磁铁，它们的侧表面朝向圆周。按照本专利技术，朝向圆周的极磁铁的极和极间磁铁的侧表面一起，直接形成转子的圆柱形表面。在这种情况下，极磁铁沿平行于其对称平面方向磁化，而极间磁铁沿垂直于其对称平面方向磁化。为了形成转子的圆柱形表面，每一极磁铁在转子的横断面中是圆的一部分，其一边弧长实际上等于磁极覆盖系数乘以转子的极距值，两侧面是弦的截段，其交点在相应磁铁的对称平面中，而每一极间磁铁的几何形状为有一些相对的边与相邻极磁铁的弦截段重合，而另一些相对的边相对于极间磁铁的对称平面对称。最好极磁铁弦截段之间的夹角由下列关系式确定β＝α( (P)/3 + 3/4 )，式中 P-转子磁极对数，α-极磁铁的弧度。极磁铁弦截段的夹角等于 (п)/2 较为有利。为了形成转子的圆柱形表面，推荐每一极磁铁在转子的横断面中为圆的一部分，其一边是弧，弧长等于转子的极距，其两边是弦截段，自弧的两端点引出，该两边夹角为弧度( (п)/2 + (п)/(2P) )，而每块极间磁铁是等腰三角形，其侧边和相邻极磁铁的弦截段重合，三角形的顶点位于这些极磁铁的弧的两端点之间。上面提出的电机多极转子所产生的磁通，接近所使用的硬磁材料和给定的转子容积所可能达到的最大磁通值。在所提出的转子中，可以使用各向异性的硬磁材料，这种材料具有柱状的结晶和磁体组织，磁性好。此外，所提出的转子具有好的抗退磁定性，因为其中没有用软磁材料制成的零件。在电机中装用上面所提出的转子，可以显著减少涡流和再磁化损耗，因为其中所用的各向异性硬磁材料具有较低的导磁性。用所提出的结构，可以制造极数多的转子(极数为20或更多)，举例来说，可以广泛用于步进电机，而不会显著减少总(所有磁极上的)磁通。下文通过具体的实施例和附图进一步说明本专利技术。附图中附图说明图1示出了按照本专利技术的一个四极转子(转子安装在电机定子中)的端视图;图2-按照本专利技术的具有另一种形状的极间磁铁的四极转子的端视图;图3-同图2，按照本专利技术的具有又一种极磁铁和极间磁铁的形状的转子的端视图图4-按照本专利技术的具有又一种极磁铁和极间磁铁形状的六极转子的端视图;图5-对于有不同磁极数的情况下，转子(如图1所示)磁极上磁通(以相对单位计)和极磁铁厚度与转子半径比例的关系曲线。实际上是圆柱形的电机多极转子，包含有偶数极磁铁1(图1)，最少是四个，沿半径为R的圆周均匀布置(在所述的实施例中有四个极磁铁1，相应于四极转子)，有些磁极朝向圆的中心，而有些则朝向圆周，它们相互间隔。与极磁铁1邻接的是极间磁铁2，它们是这样布置的，即它们的同性磁极和位于它们之间的极磁铁侧表面邻接，並和这极磁铁1朝向圆周的磁极是同一极性。极磁铁1和极间磁铁2用同一或不同的硬磁材料制成，並且最好是用各向异性、具有柱状的结晶和磁体组织的硬磁材料来制造，因为这种材料具有较好的磁特性。极磁铁1是这样布置的，即它们有些磁极朝向圆周，和极间磁铁2的侧面一起直接形成转子的圆柱形表面。在转子的横断面中(在图1和以后的一些图上，为了表示的方便起见，示出了转子的端视图)，每一极磁铁1是半径为R的圆的一部分，弧度为α，弧的长度1则由定子3的结构决定，在一般情况下，它等于磁极覆盖系数和极距值 的乘积。在图1所描述的实施例中，以简图方式表示电动机(线卷未示出)的定子3，其工作间隙较小，磁极的覆盖系数等于定子3的极4的弧长l1和极距 的比值。这样，极磁铁1的弧α的长度1实际上等于定子3的极4弧长度l1。极磁铁1的另外两边是弦的两条截段，弦截段从弧α的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机的多极转子，实际上呈圆柱形，具有偶数极磁铁（１），最少为四个，沿圆周均匀分布，有些磁极朝向圆心，而另一些则朝向圆周，相互间隔；还具有和极磁铁（１）相邻接的极间磁铁（２），其侧表面朝向圆周，这种转子的特征在于：一些极磁铁（１）的极朝向圆周，它们和极间磁铁（２）的侧表面一起直接形成转子的圆柱形表面，在这种情况下，极磁铁（１）沿平行于其对称平面（５）磁化，而极间磁铁（２）沿垂直于其对称平面（６）的方向磁化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊万皮托维奇斯坦尼克，
申请(专利权)人：〃磁性材料〃科研生产联合公司，辛非罗波尔国立〃伏龙芝〃大学，
类型：发明
国别省市：SU[苏联]