永磁电机合成磁极制造技术

本实用新型专利技术运用普通导磁性金属材料制造磁极，再利用磁场叠加原理在电机的换向区与磁极中心各按放了一对磁钢，磁钢的磁力线同向通过磁极曲面后合成磁场。运用本合成磁极其磁场是由换向区磁钢与磁极中心线磁钢共同构成，故电机磁极磁密大大增加，有利于提高电机运行效率，降低电机电枢体积。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及永磁电机的一种永磁电机合成磁极，应用于直流永磁电动机、直流永磁发电机等作励磁磁极使用。
技术介绍
无论直流电动机还是直流发电机都需要有励磁磁极；磁极可以用电磁线圈来制造，依靠通入电流来产生磁场达到励磁；也可以运用永磁材料制造，由永磁体产生永久磁场作为励磁磁通来源。运用永磁材料制造的永磁磁极具有使用简便、节能等多种特性正得到广泛的应用与普及。图1是一种运用永磁材料制造的两极电机磁极结构示意图；它在机座内圆上下安装了 1、4两块由永磁材料制造的磁极构成一个励磁系统，机座3同时起到磁轭作用构成磁路。由于直流电机存在换向要求，故磁极受极弧系数的限制，在两个磁极之间存在一段换向区2，这个换向区占据了一部份电机内部空间，无形之中增大了电机的体积。永磁材料种类繁多，但它们有一个共同的缺点就是非常脆，极其难以加工。在很多场合对磁极的表面曲线有较高的要求，此时应用永磁磁极就存在加工上难以克服的困难。 为了解决这一矛盾，特别是应用稀土永磁材料制造磁极时，市场上出现了合成磁极结构，图 2所示就是一种两极电机的合成磁极示意图，它的磁极1、4用普通导磁金属材料制造，在换向区同向放置两块磁钢2、5，通过磁极构成磁路实现励磁功能，其磁力线的走向如图2所示；这种磁路结构的磁极存在的缺陷之一是由于磁特性同性相斥原理在磁极的中心线附近通过的磁力线特别小，正中心几乎为零；而电机磁极正中心是电枢线圈元件切割磁力线最大速度位置，此处的磁感应强度为零使得电机的输出电势也为零，从而降低了电机的运行效率。缺陷之二是电机的磁极外部机座部分必须用非导磁性材料制造，否则必然引起磁路的短路而使电机失磁，实际应用中大都由铝材料制造，这类材料不仅价格高而且强度不够， 需要加大材料用量这就造成制造成本的上升。缺陷之三是换向区空间较小，所能放置的磁钢用量不够，磁极的磁能积不够使得电机电枢部分必须加大尺寸整个电机系统的制造成本大大上升。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是通过对磁极磁路结构的创新，改变磁极磁路组成结构，达到增强电机磁极磁通密度的目的，同时降低电枢的制造成本；此外还能运用易加工材料制造磁极曲面，在对磁极曲面形状要求较的场合能够在制造磁极时降低制造加工难度，提高磁场分布的精度。本技术所要解决其技术问题采用的技术方案是充分利用电机内部空间安排放置多对磁钢，使各对磁钢的磁通叠加共同组成电机励磁磁通，以达到提高电机磁通密度的目的；通过在磁路的不同部分选用不同的金属材料制造，使得磁极表面曲线要求较高的地方有良好的可加工性，以降低曲面加工难度提高制造精度。它的基本特征是由换向区磁钢、磁极中心区磁钢、磁极等组成励磁磁路，磁极的工作磁场由两块换向区磁钢与两块磁极中心区磁钢磁场合成达到增强工作磁场的目的。在磁极与外壳之间有一道隔磁槽，有效阻止了换向区磁钢的漏磁。具体做法是如图3，在磁极中心放置两块永磁体5、10构成主磁通， 在换向区另行放置两块永磁体2、7构成附加磁通，两个磁通在磁极体4、8上叠加共同作用下产生主磁极，由于磁极体4、8可由普通的导磁材料如电工纯铁制造，故加工性能好，制成的磁极表面曲线精度高，因此提高了电机磁场的分布精度。磁体与外壳之间留有一道气隙 3，起到磁体与外壳之间的隔磁作用，有效地防止了换向区磁钢通过外壳产生的漏磁。磁力线走向如图4所示。图4为2极的合成磁极的一个特例，实际合成磁极可以制成任何对数为2ρ，ρ为自然整数的合成磁极，以满足不同的需要。使用本技术可取得的有益之处有两点一、运用本技术电机励磁磁密远远高出一般结构电机，对相同功率等级电机可以充分利用电枢材料减小体积节约制造成本；二、由于磁极极面部分运用普通导磁材料制造，加工容易磁极曲面精度高，使电机的运行性能得到良好的改善。附图说明图1传统的两极电机磁极结构示意图；1、4为主磁极，2为换向区，3为外壳。图2运用合成磁极结构的两极电机结构与磁力线走向示意图；1、4为主磁极，2、5 为永磁体，3为外壳磁轭。图3本技术合成磁极结构示意图；1是外壳磁轭，2、7放置在换向区的附加永磁体，3为隔磁气隙，4、8磁极，5、10放置在主磁极位置的永磁体，9为固定用的螺钉。图4本技术合成磁极磁力线走向示意图。具体实施方式图3是本技术的一个两极电机特例，图4是磁力线走向图。图中4、8是用导磁金属材料如电工纯铁制造的电机磁极极体，由于材料有良好的加工性能，故磁极的表面4 可以很容易加工出各种曲线满足电机性能要求。2、7是安装在换向区的一对换向区磁钢，它的磁场是沿长度方向充磁，通过磁极同向合成磁场，磁力线走向见图4所示。5、10是安排在磁极轴线上的一对中心区磁钢，它的充磁方向是按径向充磁，磁力线在电机中心部分与换向区磁钢产生磁力线相叠加，通过磁力线的合成作用，不仅增强了磁通的密度还克服了磁极中心线磁通少的缺陷，使整个电机中心磁场变的均勻，十分有利于电机的工作励磁。1是机座也就是电机的外壳，在磁极与外壳机座之间留有一道空隙3，这道空隙为隔磁槽起到非常关键的阻隔作用，保证了换向区磁钢磁通必须通过磁极才能闭合确保磁通最大限度的通过主磁极提高了电机的效率。磁钢与磁极通过9四个方向的螺丝紧固在机座上实现固定，调节四个方向的螺丝可以调节磁路的中心位置，保证了电机的同心度。权利要求1.一种永磁电机合成磁极，它的基本特征是由换向区磁钢、磁极中心区磁钢、磁极等组成励磁磁路，磁极的工作磁场由两块换向区磁钢与两块磁极中心区磁钢磁场合成达到增强工作磁场的目的。2.根据权利要求1所述的永磁电机合成磁极，其特征是在磁极与外壳之间有一道隔磁槽，有效阻止了换向区磁钢的漏磁。3.根据权利要求1或2所述的永磁电机合成磁极，其特征是合成磁极对数为2ρ，ρ为自然整数。专利摘要本技术运用普通导磁性金属材料制造磁极，再利用磁场叠加原理在电机的换向区与磁极中心各按放了一对磁钢，磁钢的磁力线同向通过磁极曲面后合成磁场。运用本合成磁极其磁场是由换向区磁钢与磁极中心线磁钢共同构成，故电机磁极磁密大大增加，有利于提高电机运行效率，降低电机电枢体积。文档编号H02K23/04GK202135027SQ201120054439公开日2012年2月1日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日专利技术者赵洪 申请人:丽水职业技术学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种永磁电机合成磁极，它的基本特征是由换向区磁钢、磁极中心区磁钢、磁极等组成励磁磁路，磁极的工作磁场由两块换向区磁钢与两块磁极中心区磁钢磁场合成达到增强工作磁场的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪，
申请(专利权)人：丽水职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：33