技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種叉指交替極永磁電機(jī)。

背景技術(shù)：

近些年，由于永磁電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高效率，被廣泛應(yīng)用于家電、電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電和航空航天等場(chǎng)合。

傳統(tǒng)的表貼式永磁電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。轉(zhuǎn)子表面完全由永磁體覆蓋，而永磁體所采用的材料是價(jià)格高昂的稀土永磁材料，因此表貼式永磁電機(jī)的生產(chǎn)成本較高。

另外，轉(zhuǎn)子的離心力可能會(huì)使表貼式永磁體脫落，為了避免造成不可挽回的損壞，需在永磁體外添加不導(dǎo)磁的保護(hù)套，這樣不僅增加了成本，而且使得定轉(zhuǎn)子間的等效氣隙變大，從而降低了輸出轉(zhuǎn)矩能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明在提供一種叉指交替極永磁電機(jī)，克服了傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)的缺陷，節(jié)約了永磁材料和保護(hù)套的使用，增強(qiáng)輸出轉(zhuǎn)矩能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種叉指交替極永磁電機(jī)，包括n段轉(zhuǎn)子，n為大于等于2的整數(shù)；n段轉(zhuǎn)子依次沿轉(zhuǎn)子軸向相接，且相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間設(shè)有軸向充磁的環(huán)形永磁體，相鄰環(huán)形永磁體的充磁方向相反；n段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同，每段轉(zhuǎn)子的表面均勻設(shè)有多個(gè)凸極，相鄰?fù)箻O之間的凹槽內(nèi)鑲嵌有永磁體，在轉(zhuǎn)子表面形成凸極與永磁體交替排列結(jié)構(gòu)；相鄰兩段轉(zhuǎn)子表面的永磁體沿周向偏移半個(gè)電周期角度；同段轉(zhuǎn)子表面上的各永磁體的充磁方向相同，相鄰兩段轉(zhuǎn)子表面上的永磁體的充磁方向相反。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，各段轉(zhuǎn)子表面的永磁體的充磁方式為徑向充磁、平行充磁或Halbach陣列充磁。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，各段轉(zhuǎn)子表面的永磁體、相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形永磁體的種類不相同。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，每段轉(zhuǎn)子表面的永磁體的形狀與相鄰?fù)箻O之間凹槽的形狀相配合，使永磁體的各個(gè)面與凹槽的各個(gè)面緊密接觸，永磁體的上表面和凸極的上表面均為弧面，且永磁體上表面的弧度與凸極上表面的弧度相同，所有凸極上表面與永磁體上表面構(gòu)成一完整的圓柱面。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，每段轉(zhuǎn)子表面的永磁體的外側(cè)設(shè)有保護(hù)套。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述交替極永磁電機(jī)的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均由導(dǎo)磁材料制成。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述交替極永磁電機(jī)能夠進(jìn)行電動(dòng)運(yùn)行和發(fā)電運(yùn)行。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述交替極永磁電機(jī)能夠作為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的表貼式永磁電機(jī)相比，明顯減少了永磁體的的使用量，從而大大降低了生產(chǎn)成本。

另外，單個(gè)轉(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)會(huì)在轉(zhuǎn)軸端部產(chǎn)生單極性磁化，將對(duì)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的可靠性和安全性產(chǎn)生影響，考慮采用轉(zhuǎn)子分段的方法，在轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸內(nèi)部提供漏磁路徑，避免了轉(zhuǎn)軸端部的磁化。

但是如果僅僅將轉(zhuǎn)子表面的永磁體分段，雖然能夠避免轉(zhuǎn)軸端部磁化，卻會(huì)在氣隙中產(chǎn)生軸向漏磁，降低轉(zhuǎn)矩輸出能力，為此本發(fā)明在轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置了環(huán)形軸向充磁永磁體，形成叉指永磁結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)矩輸出能力。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2(a)、圖2(b)分別是實(shí)施例中4段轉(zhuǎn)子中第一段轉(zhuǎn)子、第二段轉(zhuǎn)子的二維示意圖。

圖3是本發(fā)明提出的叉指交替極永磁電機(jī)的三維示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明以三相12/10極的永磁電機(jī)為例，且采用4段轉(zhuǎn)子。采用A、B、C三相繞組，A相電樞繞組由A1、A2、A3和A4線圈串聯(lián)組合而成，B相和C相電樞繞組依次類推。電機(jī)包括12個(gè)定子極。

叉指交替極永磁電機(jī)包括4段轉(zhuǎn)子，4段轉(zhuǎn)子依次沿轉(zhuǎn)子軸向相接，且相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間設(shè)有軸向充磁的環(huán)形永磁體，相鄰環(huán)形永磁體的充磁方向相反。4段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同，如圖2(a)、2(b)所示，每段轉(zhuǎn)子的表面均勻設(shè)有5個(gè)凸極，相鄰?fù)箻O之間的凹槽內(nèi)鑲嵌有永磁體，在轉(zhuǎn)子表面形成5個(gè)凸極與5個(gè)永磁體交替排列結(jié)構(gòu)，永磁體的形狀與凹槽的形狀相配合，使永磁體的各個(gè)面與凹槽的各個(gè)面緊密接觸，永磁體的上表面和凸極的上表面均為弧面，且永磁體上表面的弧度與凸極上表面的弧度相同，所有凸極上表面與永磁體上表面構(gòu)成一完整的圓柱面；相鄰兩段轉(zhuǎn)子表面的永磁體沿周向偏移半個(gè)電周期角度。

圖3為本發(fā)明電機(jī)的整體三維示意圖。

上述實(shí)施例雖然以三相12/10極結(jié)構(gòu)為例，但是任何相數(shù)和極槽配合的傳統(tǒng)表貼式永磁電機(jī)均可以改變?yōu)楸景l(fā)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，各段轉(zhuǎn)子表面的永磁體的充磁方式可以為平行充磁、徑向充磁或者Halbach陣列充磁。定轉(zhuǎn)子鐵芯采用導(dǎo)磁材料制成。轉(zhuǎn)子表面的永磁體、相鄰兩段轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形永磁體的種類可以不相同。

在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子表面凸極與永磁體不必緊密接觸，可以在轉(zhuǎn)子表面永磁體的外側(cè)設(shè)置保護(hù)套，從而防止轉(zhuǎn)子表面永磁體脫落。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的永磁電機(jī)既能夠作電動(dòng)運(yùn)行，也可以作發(fā)電運(yùn)行；既可以作為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，也可以作為外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的永磁電機(jī)，因?yàn)椴捎棉D(zhuǎn)子凸極與永磁體交替排列的結(jié)構(gòu)，減少了永磁材料的使用，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，采用分段轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子的表面以及各段轉(zhuǎn)子之間設(shè)置永磁體，形成叉指永磁結(jié)構(gòu)，在消除轉(zhuǎn)軸端部磁化的同時(shí)，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩輸出能力。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。