專利名稱：聚磁型共極靴永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機(jī)的技術(shù)，特別是涉及一種聚磁型共極靴永磁電機(jī)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，永磁電機(jī)已廣泛用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其中鐵氧體、釹鐵硼和稀土鉆永磁電 機(jī)作為快速響應(yīng)驅(qū)動(dòng)元件，在設(shè)計(jì)時(shí)不能生搬套地采用鋁鎳鉆磁鋼電機(jī)的傳統(tǒng)磁路。合理的磁路設(shè)計(jì)可以提高氣隙磁密，減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這對(duì)于高速電機(jī)是極為重要 的；例如永磁伺服電機(jī)的加速度是由峰值矩與電機(jī)負(fù)載的總慣量之比來決定的，要保證大 轉(zhuǎn)矩，就需要比較大的慣量，而慣量的增加會(huì)使加速度降低，進(jìn)而會(huì)降低電機(jī)的響應(yīng)速度。 由此可見，電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足產(chǎn)生一定加速度所需要的峰值轉(zhuǎn)矩。由于電機(jī)的輸出轉(zhuǎn) 矩正比于電樞電流，因此可以通過提高電樞電流的方式來提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩，但是這樣會(huì)加重 電機(jī)的發(fā)熱；如果為了抑制發(fā)熱量而加大電樞組導(dǎo)線的直徑，就會(huì)加大整個(gè)電樞的直徑，從 而使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也隨之加大，會(huì)引起惡性循環(huán)。由于轉(zhuǎn)矩與電樞直徑的平方、電樞長度、線 負(fù)荷、氣隙磁密成正比；因此，如果要提高轉(zhuǎn)矩，在一定的線負(fù)荷下必須提高氣隙磁密；如圖3所示，現(xiàn)有的共極靴永磁電機(jī)中，每個(gè)磁極由兩個(gè)永磁體2’和一個(gè)共用極 靴3’組成，每個(gè)永磁體2’的外側(cè)面與定子1’內(nèi)壁固接，內(nèi)側(cè)面與極靴3’固接，同一磁極 中的兩個(gè)永磁體2’的內(nèi)側(cè)面邊緣連接，而且兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面之間的夾角小于180度， 每個(gè)永磁體2’朝向同一磁極中另一永磁體一側(cè)的面均為平面(即其徑向截面中朝向同一 磁極中另一永磁體一側(cè)的線為直線)；現(xiàn)有的共極靴永磁電機(jī)提高氣隙磁通密度(磁密) 的方法是通過加大永磁體的橫截面或增加磁極的厚度進(jìn)行聚磁；但是，在現(xiàn)有共極靴永 磁電機(jī)中磁路結(jié)構(gòu)中，永磁體的磁密最大處不是永磁體的內(nèi)側(cè)面處(即永磁體與極靴的接 合面)，而是在永磁體內(nèi)、外側(cè)面之間，在永磁體內(nèi)側(cè)面處反而降低了，因此現(xiàn)有共極靴永磁 電機(jī)不能有效聚磁，也不能通過提高氣隙磁密的方法有效提高電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩及響 應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高 功率密度、高轉(zhuǎn)矩，而且響應(yīng)速度快的聚磁型共極靴永磁電機(jī)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種聚磁型共極靴永磁電機(jī)，包括定子、 轉(zhuǎn)子和多個(gè)磁極，所述轉(zhuǎn)子套設(shè)于定子內(nèi)，所述各磁極軸對(duì)稱固定于定子內(nèi)壁，每個(gè)磁極均 由兩塊永磁體和一塊極靴組成，所述兩塊永磁體和極靴的軸線均平行于轉(zhuǎn)子的軸線，兩塊 永磁體的外側(cè)面分別與定子內(nèi)壁接合，內(nèi)側(cè)面分別與極靴接合，而且兩塊永磁體相鄰一側(cè) 的極性相同；所述永磁體的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面均為平面，且相互平行；所述兩塊永磁體的內(nèi) 側(cè)面邊緣連接，而且兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面之間的夾角小于180度；其特征在于所述極靴朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)的面為極靴面，所述極靴的極靴面面積小于兩塊永磁體的 內(nèi)側(cè)面面積之和，而且極靴的極靴面與轉(zhuǎn)子周面之間具有氣隙；
所述永磁體的每個(gè)徑向截面的形狀尺寸均相同，其徑向截面中朝向相鄰磁極一側(cè) 的邊線為第一側(cè)邊，朝向同一磁極中另一永磁體一側(cè)的邊線為第二側(cè)邊；所述第一側(cè)邊是 直線，所述第二側(cè)邊是折線或曲線。進(jìn)一步的，所述永磁體的第二側(cè)邊是折線，該折線是聚磁曲線的近似折線，所述聚 磁曲線的曲線方程為y(X) = y0-(H/2LB)x2 ；其中，X為聚磁曲線上的一個(gè)點(diǎn)，χ為點(diǎn)X與永磁體外側(cè)面之間的垂直間距，y⑴ 為點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，y。為χ = 0時(shí)點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，H為永磁體的磁 場強(qiáng)度，2L為該永磁體與相鄰磁極之間的間距，B為永磁體的磁密。進(jìn)一步的，所述永磁體的第二側(cè)邊是曲線，該曲線為聚磁曲線，所述聚磁曲線的的 計(jì)算方程為y(X) = y0-(H/2LB)x2 ；其中，X為聚磁曲線上的一個(gè)點(diǎn)，χ為點(diǎn)X與永磁體外側(cè)面之間的垂直間距，y⑴ 為點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，y。為χ = 0時(shí)點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，H為永磁體的磁 場強(qiáng)度，2L為該永磁體與相鄰磁極之間的間距，B為永磁體的磁密。本發(fā)明提供的聚磁型共極靴永磁電機(jī)，由于其徑向截面的第二側(cè)邊是最佳磁密線 或是最佳磁密線的近似折線，由第二側(cè)邊組成的面能使磁密在永磁體內(nèi)側(cè)面處達(dá)到最大 值，從而獲得極佳的聚磁效果，能以最磁密“沖向”極靴的極靴面；而且由于極靴的極靴面面 積小于兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面面積之和，在漏磁不變的情況下，兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面處的磁 通同時(shí)擠向極靴的極靴面，使得極靴的極靴面處的磁通密度遠(yuǎn)大于永磁體內(nèi)側(cè)面處的磁通 密度，由于極靴的極靴面是直接面向轉(zhuǎn)子周面的，因此能顯著提高極靴的極靴面和轉(zhuǎn)子周 面之間的氣隙的磁密；從而有效提高電機(jī)出力、功率密度和轉(zhuǎn)矩，具有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩， 響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的聚磁型共極靴永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的聚磁型共極靴永磁電機(jī)中的磁通密度與磁場強(qiáng)度原理圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的聚磁型共極靴永磁電機(jī)中的磁路分析原理圖；圖4是現(xiàn)有共極靴永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種聚磁型共極靴永磁電機(jī)，包括定子1、轉(zhuǎn) 子4和多個(gè)磁極，所述轉(zhuǎn)子4套設(shè)于定子1內(nèi)，所述各磁極軸對(duì)稱固定于定子1內(nèi)壁，每個(gè) 磁極均由兩塊永磁體2和一塊極靴3組成，所述兩塊永磁體2和極靴3的軸線均平行于轉(zhuǎn) 子4的軸線，兩塊永磁體2的外側(cè)面分別與定子1內(nèi)壁接合，內(nèi)側(cè)面分別與極靴3接合，而 且兩塊永磁體2相鄰一側(cè)的極性相同；所述永磁體2的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面均為平面，且相互平 行；所述兩塊永磁體2的內(nèi)側(cè)面邊緣連接，而且兩塊永磁體2的內(nèi)側(cè)面之間的夾角小于180度；其特征在于所述極靴3朝向轉(zhuǎn)子4 一側(cè)的面為極靴面，所述極靴3的極靴面面積小于兩塊永 磁體2的內(nèi)側(cè)面面積之和，而且極靴3的極靴面與轉(zhuǎn)子4周面之間具有氣隙；如圖2所示，所述永磁體2的每個(gè)徑向截面的形狀尺寸均相同，其徑向截面中朝向 相鄰磁極一側(cè)的邊線為第一側(cè)邊6，朝向同一磁極中另一永磁體一側(cè)的邊線為第二側(cè)邊8 ； 所述第一側(cè)邊6是直線，所述第二側(cè)邊8是聚磁曲線7的近似折線，所述聚磁曲線7的曲線 方程為y(X) = y0-(H/2LB)x2 ；其中，X為聚磁曲線7上的一個(gè)點(diǎn)，χ為點(diǎn)X與永磁體外側(cè)面之間的垂直間距，y (X) 為點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，y。為χ = 0時(shí)點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，H為永磁體的磁 場強(qiáng)度，2L為該永磁體與相鄰磁極之間的間距，B為永磁體的磁密；如圖2所示，該圖中的豎軸線B為磁通密度軸，橫軸線H為磁場強(qiáng)度軸，曲線B(X) 為永磁體的磁通密度變化曲線，曲線H(X)為永磁體的磁場強(qiáng)度變化曲線，Bmax為永磁體磁 密最大值，Br為永磁體的磁體剩余磁感應(yīng)；如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述聚磁曲線的曲線方程按以下步驟推算而得1)聚磁曲線上任意一個(gè)點(diǎn)的總磁勢為
權(quán)利要求
1.一種聚磁型共極靴永磁電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和多個(gè)磁極，所述轉(zhuǎn)子套設(shè)于定子內(nèi)， 所述各磁極軸對(duì)稱固定于定子內(nèi)壁，每個(gè)磁極均由兩塊永磁體和一塊極靴組成，所述兩塊 永磁體和極靴的軸線均平行于轉(zhuǎn)子的軸線，兩塊永磁體的外側(cè)面分別與定子內(nèi)壁接合，內(nèi) 側(cè)面分別與極靴接合，而且兩塊永磁體相鄰一側(cè)的極性相同；所述永磁體的外側(cè)面和內(nèi)側(cè) 面均為平面，且相互平行；所述兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面邊緣連接，而且兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面之 間的夾角小于180度；其特征在于所述極靴朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)的面為極靴面，所述極靴的極靴面面積小于兩塊永磁體的內(nèi)側(cè) 面面積之和，而且極靴的極靴面與轉(zhuǎn)子周面之間具有氣隙；所述永磁體的每個(gè)徑向截面的形狀尺寸均相同，其徑向截面中朝向相鄰磁極一側(cè)的邊 線為第一側(cè)邊，朝向同一磁極中另一永磁體一側(cè)的邊線為第二側(cè)邊；所述第一側(cè)邊是直線， 所述第二側(cè)邊是折線或曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁型共極靴永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體的第二側(cè) 邊是折線，該折線是聚磁曲線的近似折線，所述聚磁曲線的曲線方程為y(X) = y。-(H/2LB)x2 ；其中，X為聚磁曲線上的一個(gè)點(diǎn)，χ為點(diǎn)X與永磁體外側(cè)面之間的垂直間距，y⑴為點(diǎn) X與第一側(cè)邊之間的間距，y。為χ = 0時(shí)點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，H為永磁體的磁場強(qiáng) 度，2L為該永磁體與相鄰磁極之間的間距，B為永磁體的磁密。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚磁型共極靴永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體的第二側(cè) 邊是曲線，該曲線為聚磁曲線，所述聚磁曲線的的計(jì)算方程為y(X) = y。-(H/2LB)x2 ；其中，X為聚磁曲線上的一個(gè)點(diǎn)，χ為點(diǎn)X與永磁體外側(cè)面之間的垂直間距，y⑴為點(diǎn) X與第一側(cè)邊之間的間距，y。為χ = 0時(shí)點(diǎn)X與第一側(cè)邊之間的間距，H為永磁體的磁場強(qiáng) 度，2L為該永磁體與相鄰磁極之間的間距，B為永磁體的磁密。
全文摘要
一種聚磁型共極靴永磁電機(jī)，涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩及響應(yīng)速度的技術(shù)問題。該電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和多個(gè)磁極，每個(gè)磁極均由兩塊永磁體和一塊極靴組成，所述兩塊永磁體的外側(cè)面分別與定子內(nèi)壁接合，內(nèi)側(cè)面分別與極靴接合，而且兩塊永磁體相鄰一側(cè)的極性相同；所述兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面邊緣連接，而且兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面之間的夾角小于180度；所述極靴的極靴面面積小于兩塊永磁體的內(nèi)側(cè)面面積之和，而且極靴的極靴面與轉(zhuǎn)子周面之間具有氣隙；所述永磁體的徑向截面中朝向相鄰磁極一側(cè)的邊線是直線，朝向同一磁極中另一永磁體一側(cè)的邊線是折線或曲線。本發(fā)明提供的電機(jī)，功率密度及轉(zhuǎn)矩高，響應(yīng)速度快。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102118088SQ200910266650
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者林德芳 申請(qǐng)人:上海特波電機(jī)有限公司