CN103346640A - 一种永磁电机 - Google Patents

Abstract

一种永磁电机，其转子（3）的左右两侧安装有左侧推力轴承（8）和右侧推力轴承（9），左侧推力轴承（8）的左侧和右侧推力轴承（9）的右侧分别有左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）。电机壳体（1）上有螺纹，左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）分别穿过壳体（1）上的螺纹压在左侧推力轴承（8）的左侧和右侧推力轴承（9）上。永磁转子（3）有内螺纹，转子轴（5）有外螺纹，永磁转子（3）可以在转子轴（5）上通过螺纹旋转左右移动，通过控制左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）左右移动推动永磁转子（3）在转子轴（5）上左右移动。永磁转子（3）在转子轴（5）上不同的位置，电机具有不同的有效长度和输出特性，满足不同的需求。

Description

一种永磁电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别涉及一种有效长度和电机特性随工作模式不同而变化的电机。

背景技术

在很多高速场合，电机需要弱磁运行，而电机弱磁运行一方面控制困难，另一方面弱磁后电机的运行效率比较低。为了解决这个问题，很多厂家采用混合励磁电机，通过调节励磁实现全速范围内的高效运行，但是大多混合励磁电机需要电刷提供励磁电流，电机的可靠性和维护性较差，无刷形式的混合励磁电机目前还在研究阶段，没有实际的工业应用。还有很多厂家采用绕组切换的方式实现低速大转矩输出和高速运行，低速时绕组串联，高速时采用绕组并联，使得低速时电机输出大的转矩，高速时具有较小的反电势，但是这种方法是一种有级的模式，只能分固定几档进行调节，档位多时就非常复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有电机低速大转矩和宽调速范围难以调和，系统设计和控制困难的不足，提出一种新型的电机。本发明可兼顾低速大转矩和宽调速范围，同时提高电机全速范围内的系统效率。

径向磁通电机的有效长度定义为定子铁芯与转子铁芯在轴向重叠的部分，在此重叠部分，定转子的磁场可以相互作用，从而实现能量的转换。而定子铁芯与转子铁芯在轴向不重叠的部分无法实现能量的转换，是无效的部分。对于径向电机，电机的转矩和功率随着有效长度的增大而增大，电机的永磁反电势随着有效长度的增大而减小。

本发明的电机包括电机壳体，定子铁芯，永磁转子，定子绕组，转子轴，左侧轴承和右侧轴承。定子绕组嵌在定子铁芯的定子槽内，定子铁芯被电机壳体包裹，永磁转子有内螺纹，转子轴有外螺纹，永磁转子通过螺纹套在转子轴外侧，转子轴通过左侧轴承和右侧轴承支撑在定子铁芯的腔体中。永磁转子的左侧安装有左侧推力轴承，左侧推力轴承的转动部分与永磁转子刚性连接，转子的右侧安装有右侧推力轴承，右侧推力轴承的转动部分与永磁转子刚性连接；左侧推力轴承的左侧有左侧顶丝杆，右侧推力轴承的右侧有右侧顶丝杆；电机壳体左右两侧有螺纹孔，螺纹孔的螺纹与左侧顶丝杆和右侧顶丝杆相配合，左侧顶丝杆穿过电机壳体左侧的螺纹孔压在左侧推力轴承的静止部分，右侧顶丝杆穿过电机壳体右侧的螺纹孔压在右侧推力轴承的静止部分；永磁转子在转子轴上旋转并左右移动，通过控制左侧顶丝杆和右侧顶丝杆左右移动推动永磁转子在转子轴上左右移动。

所述的左侧顶丝杆和右侧顶丝杆可以是两个或者多个，两个或者多个左侧顶丝杆和右侧顶丝杆在圆周方向均匀分布。所述的左侧顶丝杆和右侧顶丝杆可以采用拨叉或者类似的机构替代。永磁转子与转子轴也可以通过花键或者类似的机构配合，实现旋转过程中左右移动的功能。

本发明的工作原理和工作过程描述如下：

当所述的电机需要增大的转矩输出时，同向旋转左侧顶丝杆和右侧顶丝杆，使永磁转子在转子轴上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子与定子铁芯在轴向重叠的长度增加；当所述的电机需要减小的转矩输出，增加转速时，同向旋转左侧顶丝杆和右侧顶丝杆，使永磁转子在转子轴上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子与定子铁芯在轴向重叠的长度减小，电机的输出转矩和永磁反电势均会减小。

由此可见，本发明提出的电机具有如下明显的技术优势：

1.电机结构简单，成本低；

2.电机特性可以根据需要连续的调整，且在全速度范围内具有较高的效率；

3.可以实现很宽范围的调速，理论上超过了传统永磁电机，且使得电机电磁设计简单。

附图说明

图1是本发明的电机，图中：1电机壳体，2定子铁芯，3永磁转子，4定子绕组，5转子轴，6左侧轴承，7右侧轴承，8左侧推力轴承，9右侧推力轴承，10左侧顶丝杆，11右侧顶丝杆。

具体实施方式

如图1所示，本发明的永磁电机，包括电机壳体1，定子铁芯2，永磁转子3，定子绕组4，转子轴5，左侧轴承6和右侧轴承7。定子绕组4嵌在定子铁芯2的定子槽内，定子铁芯2被电机壳体1包裹；永磁转子3有内螺纹，转子轴5有外螺纹，永磁转子3通过螺纹套装在转子轴5的外侧，转子轴5通过左侧轴承6、右侧轴承7支撑在定子铁芯2的腔体中。永磁转子3的左侧安装有左侧推力轴承8，左侧推力轴承8的转动部分与永磁转子刚性连接，转子3的右侧安装有右侧推力轴承9，右侧推力轴承9的转动部分与永磁转子刚性连接；左侧推力轴承8的左侧有左侧顶丝杆10，右侧推力轴承9的右侧有右侧顶丝杆11；电机壳体1左右两侧有螺纹孔，螺纹孔的螺纹与左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11相配合，左侧顶丝杆10穿过电机壳体1左侧的螺纹孔压在左侧推力轴承8的静止部分，右侧顶丝杆11穿过电机壳体1右侧的螺纹孔压在右侧推力轴承9的静止部分；永磁转子3在转子轴5上旋转并左右移动，控制左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11左右移动推动永磁转子3在转子轴5上左右移动。

当发明的电机需要增大转矩输出时，同向旋转左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11，使永磁转子3在转子轴5上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子3与定子铁芯2在轴向重叠的长度增加；当所述的电机需要减小转矩输出时，增加转速时，同向旋转左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11，使永磁转子3在转子轴5上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子3与定子铁芯2在轴向重叠的长度减小，电机的输出转矩和永磁反电势均会减小。

本发明所述的电机，左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11可以是两个或者多个，在圆周方向均匀分布。左侧顶丝杆10和右侧顶丝杆11可以采用拨叉或者类似的机构取代。永磁转子3与转子轴5也可以通过花键或者类似的机构配合，实现旋转过程中左右移动的功能。

Claims (5)

1.一种永磁电机，其特征在于：所述的永磁电机包括电机壳体（1）、定子铁芯（2）、永磁转子（3）、定子绕组（4）、转子轴（5）、左侧轴承（6）和右侧轴承（7）；定子绕组(4)嵌在定子铁芯(2)的定子槽内，定子铁芯(2)被电机壳体(1)包裹；永磁转子（3）有内螺纹，转子轴（5）有外螺纹，永磁转子(3)通过螺纹套装在转子轴(5)的外侧；转子轴(5)通过左侧轴承(6)、右侧轴承(7)支撑在定子铁芯（2）的腔体中；永磁转子（3）的左侧安装有左侧推力轴承（8），左侧推力轴承（8）的转动部分与永磁转子刚性连接；转子（3）的右侧安装有右侧推力轴承（9），右侧推力轴承（9）的转动部分与永磁转子刚性连接；左侧推力轴承（8）的左侧有左侧顶丝杆（10），右侧推力轴承（9）的右侧有右侧顶丝杆（11）；电机壳体（1）左右两侧有螺纹孔，螺纹孔的螺纹与左侧顶丝杆(10)和右侧顶丝杆（11）相配合，左侧顶丝杆（10）穿过电机壳体（1）左侧的螺纹孔压在左侧推力轴承（8）的静止部分，右侧顶丝杆（11）穿过电机壳体（1）右侧的螺纹孔压在右侧推力轴承（9）的静止部分；永磁转子（3）在转子轴（5）上旋转并左右移动，通过控制左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）的左右移动推动永磁转子（3）在转子轴（5）上左右移动。

2.按照权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：当所述的电机需要增大转矩输出时，同向旋转左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11），使永磁转子（3）在转子轴（5）上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子（3）与定子铁芯（2）在轴向重叠的长度增加；当所述的电机需要减小转矩输出，增加转速时，同向旋转左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11），使永磁转子（3）在转子轴（5）上发生相对旋转从而轴向移动，使电机永磁转子（3）与定子铁芯（2）在轴向重叠的长度减小，电机的输出转矩和永磁反电势均减小。

3.按照权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述的左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）为两个或者多个，两个或者多个所述的左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）在圆周方向均匀分布。

4.按照权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述的左侧顶丝杆（10）和右侧顶丝杆（11）采用拨叉替代。

5.按照权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述的永磁转子（3）与转子轴（5）通过花键配合，实现左右移动的功能。

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