專利名稱：一種新型磁極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁極結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種新型磁極結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于能源危機(jī)，通過永磁體勵(lì)磁代替電勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)節(jié)能已是大勢(shì)所趨，世界共識(shí)，目前一般的永磁電機(jī)，由于永磁體處于轉(zhuǎn)子上，使得其氣隙磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)，這導(dǎo)致了其固有矛盾的產(chǎn)生，即最大轉(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)的最高轉(zhuǎn)速之間的矛盾，這亦限制其被推廣應(yīng)用。磁通切換電機(jī)是近幾年出現(xiàn)的新型電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可交流和帶斬波交流運(yùn)行，是一種新型調(diào)速電機(jī)，具有調(diào)速范圍寬，功率密度高等優(yōu)異特點(diǎn)，且相比較轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)更容易散熱，使永磁體降低受溫度的影響，而且，轉(zhuǎn)子上沒有永磁體和線圈繞組，為雙凸極結(jié)構(gòu)，因此它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，系統(tǒng)可靠性高，由于永磁體置于定子，因此氣隙磁場(chǎng)易于調(diào)節(jié)，使得其非常適合于調(diào)速和高速運(yùn)行。為調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)，目前出現(xiàn)的磁通切換型電機(jī)采用永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁以及混合勵(lì)磁的技術(shù)方案，混合勵(lì)磁和電勵(lì)磁都因勵(lì)磁電流而增加損耗；由于我國稀土永磁材料儲(chǔ)量豐富，永磁勵(lì)磁的電機(jī)必將是大勢(shì)所趨，目前的永磁勵(lì)磁磁通切換電機(jī)，由于勵(lì)磁永磁體處于交流永磁磁場(chǎng)的磁路中，盡管并聯(lián)設(shè)置，然而會(huì)在永磁體內(nèi)產(chǎn)生較大的渦流損耗，進(jìn)而影響永磁體的壽命，且由于較大的氣息結(jié)構(gòu)，降低了效率，除此，因?yàn)閯?lì)磁永磁體磁場(chǎng)總是經(jīng)過氣隙閉合，這帶來了較大的靜態(tài)扭矩，進(jìn)而在電機(jī)工作時(shí)造成明顯的扭矩波動(dòng)，除此，在電機(jī)需要高速運(yùn)行時(shí)，其弱磁控制以勵(lì)磁的損耗為代價(jià)，凡此都造成了單獨(dú)永磁勵(lì)磁的低效率以及低可靠性和低扭矩輸出質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種新型磁極結(jié)構(gòu)，其可使采用該磁極結(jié)構(gòu)的電機(jī)具有更高的效率、增加勵(lì)磁永磁體的壽命、消除靜態(tài)扭矩、增加功率密度和降低輸出扭矩波動(dòng)。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種新型磁極結(jié)構(gòu)，包括磁極鐵芯、永磁體、電樞繞組和勵(lì)磁繞組；
所述的磁極鐵芯(I)為凸極結(jié)構(gòu)，其特征在于，定子凸極中有一個(gè)寬度沿凸極方向變化的氣隙，分為調(diào)磁氣隙(2)和勵(lì)磁氣隙(8)，調(diào)磁氣隙和勵(lì)磁氣隙的側(cè)面由直面段(4、4-1，
9、9-1，11、11-1)、二次曲面或者兩者的組合；所述的調(diào)磁氣隙置空；
所述的永磁體(5)內(nèi)置于勵(lì)磁氣隙(8)中，充磁方向垂直于凸極方向；
所述的電樞繞組(A)纏繞于磁極鐵芯的凸極上(3,6),其軸線垂直于永磁體磁場(chǎng)方向；其中，所述的調(diào)磁氣隙和勵(lì)磁氣隙的兩鐵芯側(cè)面為直面段或者二次曲面段或者兩者的組合。其中，所述的調(diào)磁氣隙寬度小于勵(lì)磁氣隙的寬度；
其中，可選地，所述的調(diào)磁氣隙段內(nèi)置勵(lì)磁繞組； 其中，可選地，勵(lì)磁氣隙段中可置空；
其中，所述的調(diào)磁氣隙段可位于凸極的軛部或者凸極中間；
其中，所述的磁極鐵芯由導(dǎo)磁材料制成的沖片疊壓而成。其中，所述的永磁體為鋁鐵硼或鐵氧體等磁鋼制成的永磁體。有意效果
由本發(fā)明磁極結(jié)構(gòu)組成的電機(jī)，當(dāng)電樞繞組通交流電時(shí)，磁通方向切換的路徑不經(jīng)過永磁體，而是經(jīng)過調(diào)磁氣隙(2)，從而消除了電樞繞組交流磁場(chǎng)對(duì)永磁體的影響，提高效率，同時(shí)大大增加永磁體的使用壽命，從而明顯地增加電機(jī)的壽命及其可靠性；此外，通過調(diào)磁氣隙(2)對(duì)永磁體磁通磁路的調(diào)節(jié)，優(yōu)化了采用本發(fā)明磁極結(jié)構(gòu)的電機(jī)的靜態(tài)扭矩，明顯地減少了電機(jī)輸出扭矩波動(dòng)；亦由于磁路中的磁阻的減小，從而明顯地減小了電樞電流損耗。


圖1是本發(fā)明第一具體實(shí)施例的磁極結(jié)構(gòu)示意 圖2是為現(xiàn)有的磁極結(jié)構(gòu)方案示意 圖3是本發(fā)明的第二具體實(shí)施例示意 圖4是本發(fā)明的第三具體實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明核心思想在于利用磁路中磁阻對(duì)磁場(chǎng)的作用，利用杠桿原理，進(jìn)行磁路優(yōu)化，用最小的激勵(lì)電磁場(chǎng)破壞永磁體靜態(tài)磁路，使其進(jìn)入氣隙磁場(chǎng)閉合，從而增大氣隙磁通密度，產(chǎn)生更大的扭矩輸出，同時(shí)降低電機(jī)氣隙中的靜態(tài)波動(dòng)扭矩，同時(shí)也利用磁阻效應(yīng)，把磁通切換路徑的交匯點(diǎn)從永磁體上移開，因?yàn)橛来朋w的磁阻相當(dāng)于空氣磁阻。現(xiàn)在將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，附圖中給出了本發(fā)明的實(shí)例。參考圖1，為本發(fā)明一種新型磁極結(jié)構(gòu)的第一具體實(shí)施例，圖2為現(xiàn)有技術(shù)方案，參考圖1中，磁極鐵芯(1)，凸極(3、6)，勵(lì)磁氣隙(8)及其組成側(cè)面(9、9-1，11，11-1)，調(diào)磁氣隙(2)及其組成側(cè)面(4、4-1)，永磁體(5)，移動(dòng)部分鐵芯(7)電樞繞組(A、B)；
參考圖1，箭頭線即為磁力線，在電樞繞組(A)通激勵(lì)電流時(shí)，磁力線經(jīng)過調(diào)磁氣隙
(2)、凸極(6)、磁極鐵芯(I)和工作氣隙以及移動(dòng)部分鐵芯(7)閉合，閉合路徑不經(jīng)過勵(lì)磁氣隙中的永磁體(5);參考圖2，電樞繞組(Al)產(chǎn)生的電磁力線經(jīng)過鐵芯、勵(lì)磁永磁體、工作氣隙閉合，除此，在電樞繞組(BI)中，電流正負(fù)交換的過程中，電流很小，因而電勵(lì)磁磁場(chǎng)很小，而永磁勵(lì)磁磁通經(jīng)過工作氣隙閉合，這導(dǎo)致了明顯的扭矩波動(dòng)，除此，磁路的不斷變化也將在永磁體內(nèi)產(chǎn)生額外的渦流損耗；參考圖1，在本發(fā)明一種新型磁極結(jié)構(gòu)的方案中，當(dāng)電樞繞組(B )中的電流正負(fù)交換時(shí)，其永磁勵(lì)磁磁通將通過調(diào)磁氣隙閉合,故而磁路穩(wěn)定，且不對(duì)移動(dòng)部分鐵芯(7)產(chǎn)生力作用，又由于電樞電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)不經(jīng)過勵(lì)磁永磁體，因此，永磁體內(nèi)的渦流損耗大大減小，除此，電樞磁場(chǎng)磁路氣隙磁阻大大將小，故而降低了電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁路損耗，具體實(shí)施中，眾所周知的緣故，為保證磁極鐵芯(I)的完整性，在調(diào)磁氣隙中設(shè)有一段鐵磁橋。
參考圖3，為本發(fā)明的第二具體實(shí)施例，磁極鐵芯(02)、凸極(s2)、勵(lì)磁氣隙(s2-l)及其組成側(cè)面(18、19，20、21)、調(diào)磁氣隙(82-2)，電樞繞組(A2)，轉(zhuǎn)子(R2)以及轉(zhuǎn)子凸極(R2-1)；
本具體實(shí)施例中，凸極和轉(zhuǎn)子凸極均沿圓周以一定的間隙均勻布置，凸極方向向內(nèi)，轉(zhuǎn)子凸極方向向外，和具體實(shí)施例 樣，調(diào)磁氣隙和勵(lì)磁氣隙位于凸極中，不同的是，調(diào)磁氣隙位于凸極的中部，因此磁通切換都經(jīng)過調(diào)磁氣隙，調(diào)磁氣隙可調(diào)節(jié)永磁體磁通作用于轉(zhuǎn)子上的力，從而降低振動(dòng)和永磁體渦流損耗以及電樞電流損耗。參考圖4，為本發(fā)明的第三具體實(shí)施例，磁極鐵芯(0)，凸極(13)，勵(lì)磁氣隙(sO-1)及其組成側(cè)面(13、10)，調(diào)磁氣隙(sO-2)，電樞繞組(A0)，轉(zhuǎn)子(R)，轉(zhuǎn)子凸極(Rl)；
本具體實(shí)施例中，凸極沿沿圓周以一定的間隙均勻布置，凸極方向向內(nèi)，勵(lì)磁氣隙和調(diào)磁氣隙處于凸極的中，組成的勵(lì)磁氣隙的側(cè)面為二次曲面，調(diào)磁氣隙位于磁極鐵芯(0)的軛部，其他的同具體實(shí)施例一和具體實(shí)施例二，此處不再贅述。另外，還需要說明的，盡管本發(fā)明的具體實(shí)施例揭露如上所述，但本發(fā)明可應(yīng)用其他形式的磁通切換電機(jī)，例如其他外轉(zhuǎn)子以及盤式轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用本發(fā)明的內(nèi)外轉(zhuǎn)子以及軸向磁通切換盤式電機(jī)實(shí)施方式均與以上結(jié)構(gòu)類似，這里不再贅述。雖然本發(fā)明的實(shí)施例已揭露如上，本發(fā)明并不受限于上述實(shí)施例，任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改動(dòng)與調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 磁極鐵芯、電樞繞組、永磁體和/或勵(lì)磁繞組，所述的磁極鐵芯為凸極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該凸極結(jié)構(gòu)中有一個(gè)寬度沿凸極方向變化的氣隙，該氣隙貫穿整個(gè)凸極，該氣隙分為勵(lì)磁氣隙和調(diào)磁氣隙，調(diào)磁氣隙的寬度比勵(lì)磁氣隙的寬度小，勵(lì)磁氣隙中內(nèi)置永磁體或者置空，永磁體沿與凸極方向垂直的方向充磁，調(diào)磁氣隙中置空或者內(nèi)嵌所述的勵(lì)磁繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的調(diào)磁氣隙和勵(lì)磁氣隙的兩鐵芯側(cè)面為直面段或者二次曲面段或者兩者的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的調(diào)磁氣隙寬度小于勵(lì)磁氣隙的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，勵(lì)磁氣隙段中內(nèi)置有永磁體或置空，內(nèi)置永磁體時(shí)，該永磁體可采用整體式結(jié)構(gòu)或者分段結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的調(diào)磁氣隙段可位于軛部或者凸極中間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的磁極鐵芯由導(dǎo)磁材料制成的沖片疊壓而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的永磁體為鋁鐵硼或鐵氧體等磁鋼制成的永磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型磁極結(jié)構(gòu)，其可降低永磁體渦流損耗、增加勵(lì)磁永磁體壽命、提高效率及能量密度、提高容錯(cuò)運(yùn)行和負(fù)載能力以及降低扭矩波動(dòng)；該新型磁極結(jié)構(gòu)包括磁極鐵芯、電樞繞組、永磁體和/或勵(lì)磁繞組，磁極鐵芯為凸極結(jié)構(gòu)，凸極中有一個(gè)變磁阻氣隙結(jié)構(gòu)，包括調(diào)磁氣隙段和勵(lì)磁氣隙段，永磁體內(nèi)嵌于勵(lì)磁氣隙段中，調(diào)磁氣隙段置空或內(nèi)置勵(lì)磁集中繞組。
文檔編號(hào)H02K3/18GK103066712SQ201210584960
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者周智慶, 龍慶文, 何嘉穎 申請(qǐng)人:周智慶