CN102820756A - 盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机 - Google Patents

盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机 Download PDF

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史仪凯
苏士斌
袁小庆
黄磊
杨宁
崔田田
韩康
马艳
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Abstract

本发明公开了一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机,用于解决现有横向磁场永磁电机永磁体利用率低的技术问题。技术方案是采用组合式双侧定子结构,两侧定子错开360/2N机械角度,N为电机极数;单侧定子分为三相,且三相呈圆周状分布,每相定子由E型硅钢和绕组构成;永磁体呈圆周状嵌放于圆盘形永磁体嵌板中,分三周分布,永磁体嵌板上相邻的永磁体极性相反,永磁体、永磁体嵌板和电机轴构成所述永磁电机的转动部分。由于永磁体和E形硅钢构成不同极数、不同功率等级的盘式三相聚磁式横向磁场电机,提高了永磁体的利用率、气隙的磁通密度以及输出转矩,减小了电机的轴向体积。

Description

盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种永磁电机,特别是涉及一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机。背景技术
[0002] 随着电动汽车的迅速发展,轮毂电机也得到了大力的开发,研究较多的是永磁同步电机,该类型电机属于二维磁路的传统电机,直接输出转矩较低,转速高,需要配合相应减速机构才能应用于电动汽车中;有时为了达到一定的低速运行目的,采用弱磁调速方案,但此是以永磁电机牺牲输出转矩为代价的,哈尔滨工业大学研制的永磁轮毂电机就属于此。德国H. Weh教授提出横向磁场电机的设计思路,横向磁场电机特点在于转速低、输出转矩密度大。现在研究较多的是轴向横向磁场电机,华中科技大学设计了一台轴向三相八对 极的平板式横向磁场永磁电机,并将该电机应用于电动汽车,该电机轴向体积大,不利于电动汽车安装,并且输出转矩相对小。Seyedmohsen Hosseini等研究人员设计了盘式发电机,但电机结构不合理,永磁体没有充分利用,输出功率较低。
发明内容
[0003] 为了克服现有横向磁场永磁电机永磁体利用率低的不足,本发明提供一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机。该永磁电机米用组合式双侧定子结构,两侧定子错开360/2N机械角度,N为电机极数;单侧定子分为三相,且三相呈圆周状分布,每相定子由E型硅钢和绕组构成;永磁体呈圆周状嵌放于圆盘形永磁体嵌板中,分三周分布,永磁体嵌板上相邻的永磁体极性相反,永磁体、永磁体嵌板和电机轴构成所述永磁电机的转动部分。由于永磁体和E形硅钢构成不同极数、不同功率等级的盘式三相聚磁式横向磁场电机,可以提高永磁体的利用率、气隙的磁通密度以及输出转矩,减小电机的轴向体积。
[0004] 本发明解决其技术问题所米用的技术方案是:一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机,包括永磁体2、绕组4和转轴7,其特点是还包括E型硅钢I、永磁体嵌板3、E型硅钢辅助板5和绕组辅助板6。电机外壳21呈圆盘状,端面板9和E型硅钢辅助板5固定于对应的轴承8上,E型硅钢辅助板5和绕组辅助板6通过长螺丝杆固定于端面板9上,E型硅钢I固定于E型硅钢辅助板5和绕组辅助板6之间,每相绕组4嵌放于对应E型硅钢I槽中。永磁体2和永磁体嵌板3构成的转子盘位于两侧定子结构中间,通过卡条20固定于转轴7上;永磁体嵌板3上作成三周长方形永磁体孔12,每周的永磁体孔12尺寸相同,对应尺寸的永磁体2嵌放于永磁体嵌板3的永磁体孔12中,径向和切向相邻永磁体2的极性相反,永磁体嵌板3中部固定于转轴7上,通过永磁体嵌板卡槽17内的卡条20固定。外壳21和单侧端面板9通过固件相连接;绕组4嵌放于E型硅钢I槽内。两侧定子结构对称分布于永磁体嵌板3两侧,相错360/2N机械角度,N为电机极数,两侧定子通过轴承8与转轴7联接,轴承8由两个卡簧固定于转轴7上;由永磁体2和永磁体嵌板3构成的转子盘通过卡条20与转轴7固定在一起;
[0005] 所述永磁电机的径向尺寸大于轴向尺寸。[0006] 本发明的有益效果是:由于采用组合式双侧定子结构,两侧定子错开360/2N机械角度,N为电机极数;单侧定子分为三相,且三相呈圆周状分布,每相定子由E型硅钢和绕组构成;永磁体呈圆周状嵌放于圆盘形永磁体嵌板中,分三周分布,永磁体嵌板上相邻的永磁体极性相反,永磁体、永磁体嵌板和电机轴构成所述永磁电机的转动部分。由于永磁体和E形硅钢构成不同极数、不同功率等级的盘式三相聚磁式横向磁场电机,提高了永磁体的利用率、气隙的磁通密度以及输出转矩,减小了电机的轴向体积。
[0007] 下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
[0008] 图I是本发明盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机的纵截面不意图。
[0009] 图2是图I的轴向爆炸效果图。
[0010] 图3是图I中单侧定子的结构示意图。
[0011] 图4是图I中转子盘的结构示意图。
[0012] 图5是图I中简化主体结构示意图。
[0013] 图中,I-E型硅钢;2_永磁体;3_永磁体嵌板;4-绕组;5_E型硅钢辅助板;6-绕组辅助板;7_转轴;8_轴承;9_端面板;10_定子齿孔;11-E型硅钢槽;12_永磁体孔;13_螺丝孔;14-散热孔;15_电机轴孔;16_电源线孔;17-永磁体嵌板卡槽;18_键槽;19_卡簧槽;20_卡条;21_外壳。
具体实施方式
[0014] 以下实施例参照图I〜5。
[0015] 本发明盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机包括E型娃钢I、永磁体2、永磁体嵌板3、绕组4、E型硅钢辅助板5、绕组辅助板6和转轴7。
[0016] 电机外形呈圆盘状,所述电机径向尺寸大于轴向尺寸,与汽车轮毂形状相似。电机由E型硅钢I、永磁体2、永磁体嵌板3、绕组4、E型硅钢辅助板5、绕组辅助板6、转轴7、轴承8、端面板9、外壳21构成。由永磁体2和永磁体嵌板3构成的转子盘位于两侧定子结构中间,通过卡条20固定于转轴7上;外壳21和单侧端面板9通过六个固件相连接;绕组4嵌放于E型硅钢I槽内,通入电流后,在E型硅钢I内部产生磁通,两侧E型硅钢I和转子盘上对应的永磁体2构成一个完整的磁通路径,产生电磁力,使电机轴输出转矩。在图I中,外壳21被省略。
[0017] 由爆炸图可知,E型硅钢I、永磁体2、永磁体嵌板3、E型硅钢辅助板5、绕组辅助板6、转轴7、轴承8、端面板9、定子齿孔10、E型硅钢槽11、螺丝孔13、散热孔14、电机轴孔15、电源线孔16、键槽18、卡条20、外壳21构成了整个永磁电机。两侧定子结构对称分布于永磁体嵌板3两侧,相错360/2N机械角度,N为电机极数,两侧定子通过轴承8和转轴7联接,轴承8由两个卡簧固定于转轴7上;由永磁体2和永磁体嵌板3构成的转子盘通过卡条20和转轴7固定在一起;所述横向磁通电机的电源线通过电源线孔16进入电机内部。在图2中,绕组4被省略。
[0018] 电机单侧定子由E型硅钢I、绕组4、E型硅钢辅助板5、绕组辅助板6、端面板9构成。端面板9和E型硅钢辅助板5固定于对应的轴承8上,E型硅钢辅助板5和绕组辅助板6通过长螺丝杆固定于端面板9上,E型硅钢I固定于E型硅钢辅助板5和绕组辅助板6之间,每相绕组4嵌放于对应E型硅钢I槽中。
[0019] 电机的转子盘由永磁体2、永磁体嵌板3、永磁体孔12、电机轴孔15、永磁体嵌板卡槽17构成。永磁体嵌板3上作成三周长方形永磁体孔12,每周的永磁体孔12尺寸相同,对应尺寸的永磁体2嵌放于永磁体嵌板3的永磁体孔12中,径向和切向相邻永磁体2的极性相反,永磁体嵌板3中部固定于转轴7上,通过永磁体嵌板卡槽17内的卡条20固定;在电磁力的作用下,永磁体嵌板3的转动带动转轴7输出转矩。
[0020] 电机简化的主体结构由两侧圆周分布的E型硅钢I、永磁体2、永磁体嵌板3、转轴7、永磁体嵌板卡槽17、卡簧槽19构成。单侧E型娃钢I圆周状分布阵列由十二个娃钢块构成,每个E型硅钢块由二十五片O. 5mm厚的E型硅钢构成,两侧E型硅钢阵列相互错开360/2N机械角度,N为电机极数;永磁体2和永磁体嵌板3构成的转子盘位于两侧E型娃钢
阵列的中间位置,转子盘和E型硅钢阵列之间的间隙就是所述电机的气隙。
[0021] 类似地,单侧E型硅钢阵包含的E型硅钢和相数越多,横向磁通电机输出的转矩密度和功率密度就越大,这是大家所熟悉的。

Claims (2)

1. 一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机,包括永磁体(2)、绕组(4)和转轴(7),其特征在于还包括E型硅钢(I)、永磁体嵌板(3)、E型硅钢辅助板(5)和绕组辅助板(6);电机外壳(21)呈圆盘状,端面板(9)和E型硅钢辅助板(5)固定于对应的轴承(8)上,E型硅钢辅助板(5)和绕组辅助板(6)通过长螺丝杆固定于端面板(9)上,E型硅钢(I)固定于E型硅钢辅助板(5)和绕组辅助板(6)之间,每相绕组(4)嵌放于对应E型硅钢(I)槽中;永磁体(2)和永磁体嵌板(3)构成的转子盘位于两侧定子结构中间,通过卡条(20)固定于转轴(7)上;永磁体嵌板(3)上作成三周长方形永磁体孔(12),每周的永磁体孔(12)尺寸相同,对应尺寸的永磁体(2)嵌放于永磁体嵌板(3)的永磁体孔(12)中,径向和切向相邻永磁体(2)的极性相反,永磁体嵌板(3)中部固定于转轴(7)上,通过永磁体嵌板卡槽(17)内的卡条(20)固定;外壳(21)和单侧端面板(9)通过固件相连接;绕组(4)嵌放于E型硅钢(I)槽内;两侧定子结构对称分布于永磁体嵌板(3)两侧,相错360/2N机械角度,N为电机极数,两侧定子通过轴承(8)与转轴(7)联接,轴承(8)由两个卡簧固定于转轴(7)上;由永磁体(2)和永磁体嵌板(3)构成的转子盘通过卡条(20)与转轴(7)固定在一起。
2.根据权利要求I所述的盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机,其特征在于:所述永磁电机的径向尺寸大于轴向尺寸。
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