轴向磁场永磁无刷电机及装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种轴向磁场永磁无刷电机，包括定子、转子、下端盖和上端盖，转子位于定子中心，其特征是，定子包括若干个定子C型铁心及设于其上的绕组线圈；转子包括不导磁转子盘、永磁体及转轴，不导磁转子盘中心装有转轴，不导磁转子盘圆周边均匀嵌设有若干块永磁体，若干个定子C型铁心嵌于上、下端盖的槽中；若干定子C型铁心均匀环绕分布在不导磁转子盘圆周，而且定子C型铁心的上、磁极面与不导磁转子盘的永磁体相对应。本发明专利技术同时还公开了该电机的装配方法。其具有电、磁负荷独立设置、定子叠片铁心制作简单及定子绕组各组成线圈磁路互相独立的优点，有利于降低电机的设计难度、降低电机的制造成本、提高电机的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机,尤其是一种电负荷和磁负荷可以独立设置的。
技术介绍
目前电机是通过电磁感应进行电能和机械能之间能量转换的装置，电机的电负荷和磁负荷是电机中两个最重要的参数之一，其大小不但影响到电机经济性，更影响到其性能。目前通用电机电磁负荷的选取互相制约，这无疑降低了电机电、磁负荷的选择空间，影响到电机经济性和性能的优化。轴向磁场永磁无刷电机兼具轴向磁场电机和永磁电机的综合性能优势，具有高效、高转矩密度、高功率密度、高功率因数及高转矩/转动惯量的性能特点和短形盘式的结构特点。每个齿中套一个线圈的分数槽集中绕组结构在内周绕组空间远小于外周绕组空间的轴向磁场永磁无刷电机中具有巨大优越性，不但降低了绕组端部，降低了电机的电阻及铜耗和用铜量，降低了电机轭部铁心厚度，而且电机的电负荷的选取不受内部空间的限制，对电机的性能优化有利，再者，由于每个齿上只有一个线圈，即当某一线圈出故障后，可以只更换该线圈，但各个线圈的磁路还是相互耦合，因此该种电机只是具有一定的容错能力。单定子盘双转子盘轴向磁场永磁无刷电机(两边转子盘中间定子盘)和双定子盘单转子盘轴向磁场永磁无刷电机(两边定子盘中间转子盘)对降低电机齿槽转矩脉动和消除轴向磁拉力具有重要意义。所有这些方法，提高了轴向磁场永磁无刷电机的性能，扩大了该种电机的应用。但目前通用的轴向磁场永磁无刷电机还具有以下缺陷(I)电机电、磁负荷的选取互相制约，这为电机的设计、经济性和性能的优化带来了难度；(2)叠片铁心制造工艺复杂；(3)各绕组组成线圈磁路并不独立，因此电机的容错能力低。目前，横向磁通永磁电机是目前唯--种可以进行电负荷和磁负荷独立设置的电机，该种电机即可以是普通径向磁场永磁无刷电机，也可以是轴向磁场永磁无刷电机。当横向磁通型式应用于轴向磁场永磁无刷电机时，便得到了电、磁负荷独立设置的轴向磁场永磁无刷电机。但横向磁通电机很大的漏磁、极为复杂的定子铁心及转子磁体结构，使其很难得到实际应用，特别是横向磁通轴向磁场永磁无刷电机，不但没有得到应用而且很少涉及。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种新型结构和原理的，其具有电、磁负荷独立设置、定子叠片铁心制作简单及定子绕组各组成线圈磁路互相独立的优点，有利于降低电机的设计难度、降低电机的制造成本、提高电机的性能。 为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种轴向磁场永磁无刷电机，包括定子、转子、下端盖和上端盖，转子位于定子中心，定子包括若干个定子C型铁心及设于其上的绕组线圈；转子包括不导磁转子盘、永磁体及转轴，不导磁转子盘中心装有转轴，不导磁转子盘圆周边均匀嵌设有若干块永磁体，若干个定子C型铁心嵌于上、下端盖的槽中；若干定子C型铁心均匀环绕分布在不导磁转子盘圆周，而且定子C型铁心的上、磁极面与不导磁转子盘的永磁体相对应，以保证定子C型铁心上的线圈通电后产生的磁场正好与转子永磁体产生的磁场对正。 所述定子C型铁心采用叠片铁心叠压而成，或者采用整块导磁材料构成；在采用叠片铁心时，定子C型铁心各处截面形状相同都是矩形，且截面积都相同；在采用整块导磁材料时，定子C型铁心各处截面形状及截面积不相同；所述每个定子C型铁心根据作用和部位不同分成5部分，即C型开口的对面为极身、定子C型铁心的上下两部分分别为上极轭和下极轭，C型开口处上下两部分为上磁极和下磁极，下磁极面和上磁极面均与不导磁转子盘相对。所述每个定子C型铁心上均有一个绕组线圈，或者间隔一个定子C型铁心放置一个绕组线圈，绕组线圈放置于定子C型铁心的极身位置，或者将一个定子C型铁心上的一个绕组线圈等分成两部分，分别放置于定子C型铁心的上下磁极上；所有绕组线圈相互串联或并联组成定子的m相对称绕组，m为自然数。所述定子C型铁心上的绕组线圈是成型线圈或非成型线圈；如果每个定子C型铁心上放置一个成型线圈，则在制作定子C型铁心时，将定子C型铁心分成两部分，再将成型线圈套入定子C型铁心的极身后，再将两部分铁心成型为定子C型铁心；在采用非成型线圈时，则直接制作整体定子C型铁心，将非成型线圈嵌绕在定子C型铁心的极身上；如果定子C型铁心的上下磁极上分别放置绕组线圈，则无论采用成型线圈还是非成型线圈，都是制作整体定子C型铁心。所述转子的不导磁转子盘是圆盘形，在其同一个圆周上均匀开若干个槽，所述若干个槽中放置沿轴向充磁、极性交错排列的永磁体，组成电机转子永磁磁极。所述转子永磁体中心线与定子C型铁心上、下磁极中心线位置对齐。所述定子C型铁心块数、定子绕组相数m及转子磁体数满足常规电机定子槽数、绕组相数及极数之间的关系。所述的上端盖和下端盖完全相同，上、下端盖的圆盘部分中心放置与转子轴相接的轴承，上、下端盖的圆筒部分在侧边均匀开出与定子C型铁心上、下极轭相同尺寸的槽，用以将定子C型铁心上、下极轭安装固定于上、下端盖上。一种轴向磁场永磁无刷电机的装配方法，首先将若干绕组线圈分别放置于若干定子C型铁心上，同时将若干块永磁体按照N、S交替排列的方式装到转子不导磁转子盘上，再将电机转轴装到不导磁转子盘上；然后将电机的下端盖安装到电机转轴的一端，这样电机下端盖与电机不导磁转子盘的相对位置固定好；再将所有的定子C型铁心的下极轭安装到下端盖侧面均匀分布的槽中；将上端盖安装到电机转轴的另一端，上端盖侧面均匀分布的槽正好卡在定子C型铁心的上极轭，最后，根据需要放置一个机壳，将上下两个端盖固定在一起。电机转矩脉动的大小与电机的转子极数2p、定子C型铁心块数Ns及相数m有关，2p、Ns、m越大(p、Ns、m均为自然数)，电机的转矩脉动就越小，因此本专利技术电机可以通过增加电机转子盘的直径，在保持永磁体及定子C型铁心的尺寸不变时，达到增加永磁体极数2p、定子C型铁心块数Ns和相数m的目的，从而降低电机的转矩脉动。 电机的电负荷和磁负荷对电机性能影响很大，在普通电机中，放置线圈的槽面积与电机的电负荷有关，槽面积越大，电负荷也就越大，齿面积与磁负荷有关，齿面积越大磁负荷也就越大，显然槽型面积和齿面积是彼此制约的，因此电、磁负荷互相制约，一个大另一个必须小。本专利技术电机中，放置线圈的窗口面积可以任意增大或缩小，与C型铁心上下极的截面积无关，因此本专利技术电机电、磁负荷没有制约关系，可以独立设置，这对电机设计及优化设计带来很大的方便。电机的铁心磁路与普通电机不同，本专利技术所述的电机磁路只是C型铁心，铁心磁路很短，因此电机的铁心损耗很低。可以看出，各个线圈磁路在磁上没有联系，如果不考虑各线圈每相之间的连接在电上也是彼此独立的，因此电机具有很强的容错能力，电机的其中一相出故障，可以切除该相，其他各相可以正常工作。通过增加电机的相数，从而保证一相切除后电机的性能影响不大，因此本专利技术电机具有很强的容错能力。如果电机的一个线圈短路或绝缘方面的故障，可以只更换该线圈即可，不影响其他线圈，这对电机的维修有利。通常的盘式电机定子铁心如果采用叠片铁心，必须有特殊的制造工艺，本电机定子铁心制作极为简单，成本低廉。本专利技术电机线圈都相同，制作简单，可以是成型线圈也可以不是成型线圈。本电机与普通双定子盘单转子盘轴向磁场永磁电机一样，转子盘主要材料为不导磁材料，可以采用铝材，降低了电机质量和转动惯量，而且当转子盘较大时，可以对其均匀开孔的方式进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向磁场永磁无刷电机，包括定子、转子、下端盖和上端盖，转子位于定子中心，其特征是，定子包括若干个定子C型铁心及设于其上的绕组线圈；转子包括不导磁转子盘、永磁体及转轴，不导磁转子盘中心装有转轴，不导磁转子盘圆周边均匀嵌设有若干块永磁体，若干个定子C型铁心嵌于上、下端盖的槽中；若干定子C型铁心均匀环绕分布在不导磁转子盘圆周，而且定子C型铁心的上、磁极面与不导磁转子盘的永磁体相对应。2.如权利要求I所述的轴向磁场永磁无刷电机，其特征是，所述定子C型铁心采用叠片铁心叠压而成，或者采用整块导磁材料构成；采用叠片铁心时，定子C型铁心各处截面形状相同都是矩形，且截面积都相同；采用整块导磁材料时，定子C型铁心各处截面形状及截面积不相同。3.如权利要求I或2所述的轴向磁场永磁无刷电机，其特征是，所述每个定子C型铁心根据作用和部位不同分成5部分，即C型开口的对面为极身、定子C型铁心的上下两部分分别为下极轭和上极轭，C型开口处上下两部分为下磁极和上磁极，下磁极面和上磁极面均与不导磁转子盘相对。4.如权利要求3所述的轴向磁场永磁无刷电机，其特征是，所述每个定子C型铁心上均有一个绕组线圈，或者间隔一个定子C型铁心放置一个绕组线圈，绕组线圈放置于定子C型铁心的极身位置，或者将一个定子C型铁心上的一个绕组线圈等分成两部分，分别放置于定子C型铁心的上下磁极上；所有绕组线圈相互串联或并联组成定子的m相对称绕组，m为自然数。5.如权利要求4所述的轴向磁场永磁无刷电机，其特征是，所述定子C型铁心上的绕组线圈是成型线圈或非成型线圈；如果每个定子C型铁心上放置一个成型线圈，则在制作定子C型铁心时，将定子C型铁心分成两部分，在将成型线圈套入定子C型铁心的极身后，再将两部分铁心...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐衍亮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：