低制动损耗永磁电机制造技术

一种低制动损耗永磁电机，属旋转电机技术领域。采用了新的结构设计，基本上消除了齿槽效应。转子主要由轴、至少二个转子铁芯和至少一个永磁体组成，定子由定子铁心和线圈、辅助线圈等组成。转子铁心轴向间隔排列，永磁闭合回路和旋转的电激励磁场，不在一个平面上。制动转矩小，反电动势低，提高了特别是高速时的驱动效率。用于车辆驱动时，大大减轻了车载电源的负担；用于风力发电时，易于起动，可以控制，不但适用于大型永磁直驱，也能满足体积小、运行速度高的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转电机，特别是涉及一种齿槽效应很小的无刷永磁电机。
技术介绍
永磁电机功率密度高，性能优异，但在用于车辆高速驱动、风力发电时，效果不理想。用于储能飞轮时，难以持久。主要原因之一是齿槽效应。目前，针对齿槽效应所采用的技术措施，有斜槽、分数槽、永磁体的组合排列等。但是由于转子与定子的基本的结构和相对状态没有改变，齿槽效应仍然存在，永磁电机固有的制动阻力，增加了电能或者风力等机械能量的损耗，影响了最终使用效果。永磁体能量得不到充分利用，相对比较优势尽失。因此不适用于车辆驱动和风力发电。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种齿槽效应微弱、制动转矩很小，适用于车辆驱动、风电等用途的永磁电机。为此所采用的技术方案，是设计一种新的定子和转子结构。在该方案中，一种低制动损耗永磁电机，主要包括定子铁心、线圈、凸极转子铁心、永磁体、轴和机座。转子主要由轴、至少二个凸极转子铁心和至少一个永磁体组成。转子铁心轴向间隔排列，分别与永磁体的S、N极连接在一起，与同一个转子铁心连接的永磁体磁场方向相同，相邻的转子铁心，互为异极。定子主要由定子铁心和分段绕组或者是定子绕组组成。绕组由线圈组成。低制动损耗永磁电机还包括非导磁材料制造的构件衬套，用于防止磁短路。每一个凸极转子铁心，都可以单独由永磁体表贴转子铁心、无凸极的盘状转子铁心、鼠笼转子铁心或者是罩极转子铁心代替。凸极转子铁心上有均勻分布凸出的磁极；转子铁心与永磁体、衬套一起固定在轴上，铁心凸极轴向相对交叉排列，组成转子。永磁体固定在转子铁心上，可以是多个单体组成的等效永磁体。表贴转子铁心是在铁心圆周表面粘结永磁体的转子铁心。在同一个表贴铁心上的永磁体，均为径向N极，或者是S极。盘状转子铁心由环状冲片组成。在盘状铁心上增加笼型绕组，组成鼠笼转子；增加罩极，组成罩极转子。罩极由两端短路的多根导条组成，每个转子铁心上至少一个罩极；用二个环状导体短路铁心上的全部罩极，实际上就是笼形绕组。相对于定子铁心，相邻的转子铁心，互为异极，或称为N极转子铁心和S极转子铁心。定子铁心包括分段的定子铁心和不分段的定子铁心。分段的定子铁心指构造上分为转子段和间隔段；在转子段铁心上，齿和槽均勻分布；在间隔段铁心上，没有齿，或者是没有齿尖和齿顶部。转子段与转子上的转子铁心相对，轴向长度基本上相等；需要时齿尖连在一起，槽没有开口；间隔段与转子铁心之间的间隔相对，轴向长度基本上相等。不分段的定子铁心由形状相同的定子冲片组成，没有间隔段。分段绕组转子段上的线圈组成的绕组，线圈的边槽部长度与定子铁心的转子段轴向长度大致相等；定子绕组绕组中线圈的边槽部长度与整个定子铁心的长度大致相寸。线圈和铁心组成的定子，包括下述几种可选构造由不分段的定子铁心和定子绕组组成；由分段的定子铁心和定子绕组组成；由分段的定子铁心和分段绕组组成。在分段的定子铁心的转子段上，还可以包括辅助线圈，连接成辅助绕组；组成电磁体。定子固定在机座上，转子、定子之间预留气隙，转子可以旋转。永磁体的磁力线经N 极转子铁心、气隙、通过定子铁心、穿过轴向另一侧气隙至S极转子铁心返回。永磁闭合回路和旋转的电激励磁场，不在一个平面上。在转子与定子之间，永磁磁场的方向不会改变， 旋转时磁阻变化很小，齿槽效应基本上已被消除。对分段绕组或者定子绕组施加激励，就能产生旋转磁场，驱动电机旋转；反之，在外部机械转矩的驱动下，用于发电。定子铁心转子段上的辅助线圈连接成多相辅助绕组后组成的电磁体，能控制电磁场方向，使永磁转子在悬浮状态下旋转，空载阻力更小；能控制气隙磁场状态，稳定电机的旋转速度；也能用于能量输出。定子铁心的转子段、分段绕组和转子铁心，组成相对独立的磁电系统；在不需要多组磁电系统的应用场合，磁路中其他的转子段和对应的转子铁心，可以取消，由其他形状导磁材料构件代替；也可以利用机座来组成磁路。在选用表贴转子铁心时，磁力线从永磁体N 极经气隙、定子铁心、构件(或机座)、气隙、转子铁心等部件返回，组成磁路。本专利技术由于结构上的改变，虽然转子与定子之间的永磁作用力仍然存在，却始终是均勻的，磁场方向不变；空载时转子在勻强磁场中旋转，动能得到了充分的利用。本专利技术取得的有益效果是，齿槽效应微弱，制动转矩小，提高了高速驱动效率；旋转时永磁磁通量的变化相对缓慢，有效降低了反电动势；因此用于车辆驱动时，减轻了车载电源的负担；用于风力发电时，易于起动，控制手段简单，不但适用于内外转子大型直驱风电，也能满足体积小、高速运行的要求，具有很强的竞争力。附图说明图1是永磁电机实施例1示意图。图中I定子铁心；2 左凸极转子铁心；3 右凸极转子铁心；4 永磁体；5 轴； 6 衬套；7 机座；8 线圈。图2是永磁电机定子示意图。图中II左线圈；12 左转子段；13 间隔段；14 右转子段；15 右线圈。图3是永磁电机实施例2示意图。图中21 分段的定子铁心；22 右辅助线圈；23 :N极永磁体；24 转子铁心； 25 轴；26 机座；27 S极永磁体；28 左辅助线圈；29 线圈。图4是永磁电机实施例3示意图。图中31 不分段的定子铁心；32 永磁体1 ；33 永磁体2 ；34 转子铁心1 ；35 转子铁心2 ； 36 转子铁心3 ;37 线圈。具体实施例方式实施例一低制动损耗永磁电机，结构如图1所示。定子由定子铁心1和线圈8组成。定子铁心 1固定在机座7上，线圈8组成定子绕组。左凸极转子铁心2、永磁体4、右凸极转子铁心3 轴向排列，和衬套6 —起固定在轴5上，组成转子。左凸极转子铁心2与右凸极转子铁心3 上的凸极轴向相对交叉排列。在定子绕组被激励后，产生旋转磁场，驱动转子旋转；转子上除永磁作用力以外， 还迭加了类似开关磁阻电机的磁阻转矩。驱动方式可以是开关脉冲，也可以是正弦交流电压。图中定子铁心1是分段的定子铁心。与永磁体4相对的部分是铁心的间隔段，没有齿尖和齿顶部。定子铁心1可以由不分段的定子铁心代替。定子铁心1与线圈8组成的定子，也可以由图2所示的电机定子代替。图2中左转子段12、间隔段13、右转子段14组成分段的定子铁心。左线圈11组成左转子段12上的分段绕组，右线圈15组成右转子段14上的分段绕组。定子铁心的间隔段13上没有齿，转子铁心上磁极的轴向相对位置，可以根据分段绕组来安排。凸极转子铁心2或凸极转子铁心3可由永磁体表贴铁心等其他转子铁心代替。永磁体4可以由多个单体组成，组合时磁场方向相同，其效果等于一个永磁体。实施例二 低制动损耗永磁发电机，如图3所示。分段的定子铁心21固定在机座沈上，线圈四组成定子绕组。右辅助线圈22和左辅助线圈观，分布在定子铁心21的两个转子段上，连接成多相辅助绕组，组成电磁体。数量相等的N极永磁体23、S极永磁体27固定在转子铁心M的两端圆周面上，组成N极和S极表贴转子铁心；并与轴25固定连接组成转子。N极和S极永磁体形成的转子凸极轴向相对交叉排列。永磁体的磁力线，穿过定子上相邻的磁极上的线圈，形成闭合回路。旋转时线圈中的磁通量和方向都会有变化，从而产生感应电动势。控制电磁体中的电流，就能控制气隙磁场强度，控制启动转矩，控制电机旋转，达到充分利用风力，提高效率的目的。图3所示电机，也适用于车辆驱动，及飞轮能量存储。实施例三有多个转子铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低制动损耗永磁电机，主要包括：定子铁心、线圈、凸极转子铁心、永磁体、轴和机座；其特征是：转子主要由轴、至少二个凸极转子铁心和至少一个永磁体组成；转子铁心轴向间隔排列；分别与永磁体的Ｓ、Ｎ极连接在一起，与同一个转子铁心连接的永磁体磁场方向相同；相邻的转子铁心，互为异极；定子主要由定子铁心和分段绕组或者是定子绕组组成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：顾愈宝，
申请(专利权)人：顾愈宝，
类型：发明
国别省市：31