电机多极转子制造技术

圆柱形的电机多极转子实际上包括偶数个磁铁Ｉ，最低限度为４个，用硬磁材料制造，一个接一个地沿圆周布置并互相连接。在转子的横截面上每个磁铁Ｉ是一个扇形，围成扇形的两个半径Ｒ的端点之间的弧长为α，它等于转子的极距τ值。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机类，更确切地说是电机多极转子。这个专利技术可以用于电机工业、航空工业、机床制造工业及其他工业部门。制造装有永久磁铁的电机时，提高单位电气机械特性(电机单位质量的功率、转矩、电动势等)的问题是极为重要的。解决上述课题可能的途径是提高电机多极转子形成的激励磁通量(以下称磁通量)，这要有赖于使用具有良好磁性的各向异性硬磁材料制造磁铁，布置磁铁时更充分地利用转子的容积，以及磁铁磁化的最佳方位。现有的电机多极转子〔《动力》出版社(莫斯科)1980年出版，《永久磁铁》139～140页，图2～15〕，包括星形多极永久磁铁，箍线紧嵌在星形磁铁上，箍线有些段有弱磁材料制成，它与磁极相连接，并起极靴的作用，这些段与用非磁性材料制成的另些段互相交替布置。上述多极转子用硬磁材料的铸件制造，并使其在特殊形式的感应器中磁化。上述多极转子的特点是磁极上磁通量数值很低，这是受到所使用的硬磁性材料的饱和磁性值较低所制约，因为这种材料没有晶体的各向异性。极靴的存在使产生于邻近极靴之间的磁通漏泄增加，从而导致磁通量降低，并使涡流电流和反复磁化造成的损耗的增加。除此而外，极靴的存在还导致电机的电感增大。还有一种电机多极转子(SU6A647797)实际上是圆柱体形状，装有偶数个磁铁，至少有四个，大多是用直线状磁铁结构的硬磁材料制造，沿着圆周布置并互相连接在一起。在上述多机转子中，每个永久磁铁呈棱柱状，沿着本身的对称轴磁化并附有用弱磁材料制成的极靴。为了使硬磁材料更充分地填满转子，棱柱磁铁有倾斜的侧面，相邻的磁铁沿着这个倾斜侧面互相连接起来。永久磁铁固定在用弱磁材料制成的轴套上，而永久磁铁之间布置用非磁材料制成的衬套。转子的上述结构形式不可能充分地填满硬磁材料，由于存在极靴，硬磁材料远离转子圆柱形表面，不可能从根本上增大磁通量。除此而外，由于相邻极靴间产生磁通量漏泄，极靴的存在降低了磁通量，增加涡流电流和反复磁化的损耗，以及导致电机电感的增大。分布在磁机上的磁荷和分布在轴套表面的磁荷是产生这种磁铁激励磁通的根源。磁极具有弧形的截面，弧形长度比转子极距值小;轴套用弱磁材料制造，轴套上的磁荷形成的磁通的方向与磁极上的磁荷形成的磁通的方向相反。这两个因素-截短的磁机弧和在轴套上存在相反方向的磁通降低了磁极的磁通量。除此而外，截短磁极弧导致规定的磁极弧范围以外的缝隙中感应强度迅速降低。从而导致电动机发出的动量降低。研制这样一种电机多极转子，它具有的磁铁的形状，可使得转子的磁通量增加，这个课题就是本专利技术的目的。提出的这个目的可以这样实现电机的多极转子实际上做成圆柱形，装有偶数个磁铁，最少有2个磁铁，磁铁用大多是直线状磁体结构的硬磁性材料制造，沿圆周布置并互相连接，根据本专利技术，在转子的横截面上，每个磁铁成扇形，围成这个扇形的两个半径端点之间的弧长等于转子的磁距，这样，转子的圆柱形表面直接由磁铁的外表面所形成。为此，使转子横截面上每个磁铁的外表面都是一条与相应的扇形的对称轴对称的曲线，是适宜的。使转子横截面上每个磁铁的内表面都是与相应的扇形的对称轴对称的曲线，也是有道理的。所建议的这种电机多极转子产生磁通量，接近所采用的硬磁材料和给定的转子容积的最大可能。在上述转子中可以使用由直线状晶体和磁体结构的各向异性硬磁材料制造的磁铁，这种材料具有良好的磁性。除此而外，由于没有用弱磁材料制造的部件，上述转子具有良好的退磁稳定性。在电机中使用上述转子可以降低涡流电流和反复磁化的损耗，因为使用的各向异性硬磁材料具有很小的导电系数。上述结构使制造磁极个数很多(20个及以上)的转子成为可能，而且磁通量总和(所有磁极)没有本质上的减少。多磁极运用很广泛。例如步进电动机等。下面，叙述这个结构方案并用附图来详细说明这个专利技术。这些图是附图说明图1.根据专利技术绘制的电机器极转子，端面图;图2.根据专利技术绘制的另一种形式磁铁的六极转子，端面图;图3.不同方位磁化的六极转子磁场的转子表面的法向分量;图4.如图2所示的转子磁极磁通量(相对单位)与各种不同数量磁极时轴孔半径与转子半径比值的相互关系曲线图。实际上，电机的多极转子在圆柱体上有偶数个磁铁I(图1)，最少是四个，等距离地布置在半径为R的圆周上(在叙述的方案中，四个磁铁I对应于四极转子)，一对磁极朝向圆周的中心，而另一对磁极朝向圆的周边并且两对磁极的方向互相交替变化。磁铁I用硬磁材料制造，而且它们最好用直线状晶体和磁性结构的各向异性硬磁材料制造，因为这种材料具有最好的磁性。磁铁I是这样布置的，它的一对磁极朝向圆的周边，直接形成转子的圆柱形表面。在转子的横截面上(图1和图2为转子端面图)，每个磁铁I有一段扇形围成扇形的两个半径R的端点间的弧长为α，相对的弧长等于转子磁距τ值，这里τ＝ (α)/(P) ，而P是转子磁极的对数。在上述转子方案中，磁铁I弧形的外表面，与弧形α重合，而内表面2可以是与扇形对称轴3相对称的曲线，即半径为γ的另一个圆周。在这样的磁铁I的实施方案中，为了布置用非磁材料制造的衬套和轴，在转子上钻出圆形截面的轴孔4。在图2所示的另一个转子实施方案中，磁铁I的数量等于六，相应称为六极转子。每个磁铁I的外表面由半径为R的圆周上对称分布的两段弧5和连接这两段弧5的端点的弦6所形成，并且通过两个相邻磁铁I的弧5的端点所作的半径R之间形成角β，由条件β＝ (α)/(τ) ＝ (αP)/(2π) 确定。磁铁I外表面的这种实施方案适合以下情况，电机(图中没有注明)定子的磁极数大于转子的磁极数，对于步进发动机这是特有的。每个磁铁I的内表面2是与扇形对称轴3对称的曲线，并在上述方案中是连接扇形侧面的直线段，在这种情况下，为了布置用非磁性材料制造的衬套和轴，转子的磁铁I形成六面形的轴孔4。在上述实施方案中，磁铁I可以节省硬磁材料，这个节省随着转子磁极数量的增加而增大。为了更好地说明本专利技术的本质和优点，图3介绍了通过计算方法得到的四极转子磁场相对于电机定子内表面的法向分量Bn的分布与弧长α的关系曲线(曲线a对应于沿着磁铁I的对称轴3的方向磁化的转子;曲线b对应于垂直于磁铁I的对称轴3的方向磁化的转子)，图4是磁通量φ与图1，图2所示多极转子最大耳能值φmax比值，与上述轴孔4的半径γ与各种数量磁极转子半径R比值之间的关系曲线，曲线a，P＝4;曲线b，P＝8;曲线c，P＝18)。建议的电机多极转子按下述方法制造。用硬磁材料按上述形状和根据定子尺寸确定的尺寸制成磁铁I(图1、图2)，在定子里安装转子。如果磁铁I使用直线状晶体和磁性结构的各向异性硬磁材料时，割制(图1)所示磁铁I对称轴3应平行于材料轻微磁化的轴，而(图2)所示磁铁I的对称轴3应垂直于轻微磁化的轴。然后，割成的磁铁I可以在指定的方向上在双极感应器上磁化，即图(1)的磁铁I平行于它们的对称轴3，而图(2)的磁铁I则垂直于它们的对称轴3。再后，磁铁I彼此之间连接，为此可以利用非磁性材料制造的胶水或包皮(图中没有显示)。当磁铁I的体积较大时，可以用较小的磁铁拼装，并且应在它们的轻微磁化的轴相对应的方向上按上述要求拼装。在组装过程中，磁铁I可以同时固定在有相应横断面形状的转子的衬套或轴上。在使用陶瓷材料的情况下，磁铁I可以用粉末工艺的方法制造。在其他情况下，拼装转本文档来自技高网...

【技术保护点】
电机多极转子实际形状是一个圆柱体，包括偶数个磁铁Ｉ，最低限度为４个，大多是用具有直线状磁铁结构的硬磁材料制造，沿圆周布置并互相连接，其特点是：在转子的横截面上每个磁铁Ｉ是一个扇形，围成扇形的两个半径端点间弧长为ａ，弧长等于转子的极距（τ）值，并且磁铁Ｉ的外表面直接形成转子的圆柱形表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊万彼斯泰德尼克，亚厉山大伊戈里德涅夫，尼古拉依依克莱维茨，尼古拉依阿凯林，
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]