CN103346651B - 四相双面平板式横向磁场永磁电机 - Google Patents
四相双面平板式横向磁场永磁电机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种四相双面平板式横向磁场永磁电机，用于解决现有盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机定子电枢绕制困难的技术问题。技术方案是该电机由两个转子盘和四相定子组成，每个转子盘对应两相定子。电机转子由永磁铁嵌入永磁铁嵌盘组成，并在转子中心处增加转子强度加强环。电机定子由绕组、E型硅钢片和导磁条组成，将E型硅钢片叠成电机定子磁极，在每两个定子磁极中间加入导磁条。每相定子的电枢由内外两圈圆环状绕组组成，分别放入E型硅钢片的两个槽中，电机四相定子由外周丝杠进行定位，依次错开180/4N机械角度，N为电机极数。通过结构的调整，将电机的定子绕组设计为圆环状，简化了电机电枢的绕制，方便了电机的加工和装配。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁电机，特别是涉及一种四相双面平板式横向磁场永磁电机。
背景技术
随着电力驱动技术的发展，人们对高转矩、低转速、直接驱动电机的要求越来越迫切，由于传统电机结构上的特点，限制了电机转矩密度的进一步提高。1986年德国H.Weh提出了一种横向磁场电机，其主磁力线方向与转子运动平面垂直，可以进一步提高电机的转矩密度。近年来横向磁场电机取得了较大的发展。
参照图6。文献“申请公布号是CN102820756A的中国发明专利”公开了一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机。该电机采用双侧定子结构，两侧定子错开360/2N机械角度，N为电机极数；每个定子上绕组分三相绕制，定子磁极由硅钢片堆叠而成；该电机转子由永磁铁和永磁体嵌板组成，永磁铁分内外三周嵌入永磁铁嵌板中，一周上永磁铁的个数是电机极数的2倍。上述结构减小了电机的轴向体积，但电机绕组形状特殊，绕制困难，不利与电机的加工与装配。同时，转子在同一时刻总有一半永磁体未加利用，增加了电机的极间漏磁，降低了永磁体的利用率。
发明内容
为了克服现有盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机定子电枢绕制困难的不足，本发明提供一种四相双面平板式横向磁场永磁电机。该电机由两个转子盘和四相定子组成，每个转子盘对应两相定子，实现了转子盘上永磁铁的双面利用。电机转子由永磁铁嵌入永磁铁嵌盘组成，并在转子中心处增加转子强度加强环。电机定子由绕组、E型硅钢片和导磁条组成，将E型硅钢片叠成一定厚度，作为电机定子磁极，均匀的分布在定子上，在每两个定子磁极中间加入导磁条，减少电机的极间漏磁。每相定子的电枢由内外两圈圆环状绕组组成，分别放入E型硅钢片的两个槽中，电机四相定子由外周丝杠进行定位，依次错开180/4N机械角度，N为电机极数。通过结构的调整，将电机的定子绕组设计为圆环状，可以简化电枢的加工，方便电机的装配。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种四相双面平板式横向磁场永磁电机，包括E型硅钢片1、永磁铁2、永磁铁嵌板3、内电枢绕组4、磁极固定板5、压线板6、电机转轴7、轴承8和定位板9，其特点是还包括轴承安装环10、丝杠用螺母11、丝杠12、放线板13、左侧定子支架14、轴用弹性挡环15、外壳16、外电枢绕组17、定子19、转子21、右侧定子支架22、转子强度加强环23、导磁条27和轴承挡环30。所述转子21由永磁铁2、永磁铁嵌板3和转子强度加强环23组成，永磁铁嵌板3上开有与永磁铁2大小相一致的槽，位于径向上的三个槽的距离与E型硅钢片1三极的距离相对应，周向上两相邻的槽错开180°/N，其中N为电机极数，转子21上永磁铁2形成的极数是定子极数的二倍。永磁铁2固连在永磁铁嵌板3上相应的槽内，相邻两永磁铁2的极性相反。永磁铁2的宽度略大于E型硅钢片1叠成的定子磁极的宽度。在永磁铁嵌板3的中心位置，左右两侧各加一个转子强度加强环23。在永磁铁嵌板3与转子强度加强环23的中心位置开有轴孔，并在轴孔的周向均匀开四个键槽18，利用转子固定键20将转子21与电机转轴7周向固定。所述定子由E型硅钢片1、定位板9、磁极固定板5、放线板13、内电枢绕组4、外电枢绕组17、压线板6、导磁条27、轴承8、轴承安装环10和轴承挡环30组成。E型硅钢片1叠装组成定子磁极，每个定子19均有N个磁极，相互错开其中N为电机极数。在磁极固定板5上开有与定子磁极下端相对应的长槽，定子磁极下端置于其中。放线板13与压线板6上开有一系列与定子磁极上端相对应的方孔，用于放置内电枢绕组4和外电枢绕组17。在每两个定子磁极中间位置加入导磁条27，与电机磁极对应的永磁铁2通过导磁条27形成磁回路，防止其与周向相邻永磁铁2耦合，造成极间漏磁。导磁条27两端开有沉头孔28，通过螺栓将导磁条27固定到压线板6上。定子的外电枢绕组17与内电枢绕组4，安放在E型硅钢片1的两个槽内，并通过放线板13与压线板6压紧，外电枢绕组17与内电枢绕组4方向相反并串联。轴承8安放在轴承安装环10内，并通过轴承挡环30与轴用弹性挡圈15完成轴承的轴向固定。定位板9、磁极固定板5、放线板13、压线板6、轴承安装环10和轴承挡环30均通过螺栓连接固定在一起。螺栓孔29相对于定位槽25的角度依次错开其中j为电机相数。四相双面平板式横向磁场永磁电机由四个定子19和两个转子21组合而成。两个转子21结构相同，每个转子21左右两侧均对应有一个定子19，两个转子21上同向的永磁铁2正对，即两转子21错开角度为0°。四相定子19结构相同，通过丝杠12穿过定位板9上的丝杠孔26固定，四相定子19各自定位板9上的定位槽25相互对齐。电机的外壳16放置在每两相定子定位板9之间，通过丝杠12和丝杠用螺母11固定。在电机左右两端的定位板9上，分别利用螺栓和丝杠12固定左侧定子支架14和右侧定子支架22。每个定位板9上均开有散热孔24。
所述电机极数N为4。
所述电机相数j为9。
本发明的有益效果是：由于该电机由两个转子盘和四相定子组成，每个转子盘对应两相定子，实现了转子盘上永磁铁的双面利用。电机转子由永磁铁嵌入永磁铁嵌盘组成，并在转子中心处增加转子强度加强环。电机定子由绕组、E型硅钢片和导磁条组成，将E型硅钢片叠成一定厚度，作为电机定子磁极，均匀的分布在定子上，在每两个定子磁极中间加入导磁条，减少电机的极间漏磁。每相定子的电枢由内外两圈圆环状绕组组成，分别放入E型硅钢片的两个槽中，电机四相定子由外周丝杠进行定位，依次错开180/4N机械角度，N为电机极数。通过结构的调整，将电机的定子绕组设计为圆环状，简化了电机电枢的绕制，方便了电机的加工和装配。并通过增加导磁条，使在同一时刻未被利用的永磁铁形成回路，减小了电机的极间漏磁，增加了永磁体的利用率。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明四相双面平板式横向磁场电机的爆炸图。
图2是本发明四相双面平板式横向磁场电机装配示意图。
图3是图1中转子的结构图。
图4是图1中定子的装配效果图。
图5是图1中的定子爆炸图。
图6是背景技术盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机示意图。
图中，1-E型硅钢片，2-永磁铁，3-永磁铁嵌板，4-内电枢绕组，5-磁极固定板，6-压线板，7-电机转轴，8-轴承，9-定位板，10-轴承安装环，11-丝杠用螺母，12-丝杠，13-放线板，14-左侧定子支架，15-轴用弹性挡环，16-外壳，17-外电枢绕组，18-电机输出键槽，19-定子，20-转子固定键，21-转子，22-右侧定子支架，23-转子强度加强环，24-散热孔，25-定位槽，26-丝杠孔，27-导磁条，28-沉头孔，29-螺栓孔，30-轴承挡环。
具体实施方式
以下实施例参照图1～5。
本发明四相双面平板式横向磁场永磁电机包括E型硅钢片1、永磁铁2、永磁铁嵌板3、内电枢绕组4、磁极固定板5、压线板6、电机转轴7、轴承8和定位板9。还包括轴承安装环10、丝杠用螺母11、丝杠12、放线板13、左侧定子支架14、轴用弹性挡环15、外壳16、外电枢绕组17、定子19、转子21、右侧定子支架22、转子强度加强环23、27-导磁条27和轴承挡环30。
本发明四相双面平板式横向磁场永磁电机由四个定子19和两个转子21组成。每个转子21左右两侧均对应有一个定子19，这样转子21上永磁铁2的两面均得到利用，从而提高了永磁铁14的利用率。两个转子21结构相同，通过转子固定键20固定在电机转轴7上，确保两个转子21上同向的永磁铁2正对，即两转子错开角度为0°。四相定子19结构相同，通过丝杠12穿过定位板9上的丝杠孔26固定，安装时保证四相定子19各自定位板9上的定位槽25相互对齐，从而确保电机定子相互错开的角度正确。电机的外壳16放置在每两相定子定位板9之间，通过丝杠12和丝杠用螺母11固定。在电机左右两端的定位板9上，分别利用螺栓和丝杠12固定左侧定子支架14和右侧定子支架22，方便电机的安放。每个定位板9上均开有散热孔24，方便电机散热。电机通过电机轴7一端的键槽18与负载相连。
转子21由永磁铁2永磁铁嵌板3和转子强度加强环23组成，永磁铁嵌板3上开有与永磁铁2大小相一致的槽，位于径向上的三个槽的距离与E型硅钢片1三极的距离相对应，周向上两相邻的槽错开180°/N，其中N为电机的极数，转子21上永磁铁2形成的极数是定子极数的二倍。用胶水将永磁铁2粘在相应的槽内，相邻两永磁铁的极性相反。为了减少电机磁极的端面漏磁，使永磁铁2的宽度略大于硅钢片叠成的定子磁极的宽度。在永磁铁嵌板3的中心位置，左右两侧各加一个转子强度加强环23，防止定子磁极与永磁铁2之间的吸力过大，造成永磁铁固定盘弯曲。在永磁铁嵌板3与转子加强环20的中心位置开轴孔，并在轴孔的周向均匀开四个键槽18，利用转子固定键20完成转子21与电机转轴7的周向固定。
电机定子由定位板9、磁极固定板5、放线板13、内电枢绕组4、外电枢绕组17、定子磁极、压线板6、导磁条27、轴承8、轴承安装环10、轴承挡环30组成。其中定子磁极由E型硅钢片1叠成一定的厚度组成，每个定子19均有N个磁极，相互错开其中N为电机极数。在磁极固定板5上开有与磁极下端相对应的长槽，将磁极下端放入其中，防止磁极受力摆动。放线板13与压线板6上开一系列与磁极上端相对应的方孔，可以进一步固定电机磁极，同时用于放置电机电枢和将电机电枢压紧。在每两个磁极中间位置加入导磁条27，这样不与电机磁极对应的永磁铁2通过导磁条27形成磁回路，防止其与周向相邻永磁铁2耦合，造成极间漏磁，从而减少横向电机的漏磁。导磁条27两端开有沉头孔28，可以通过螺栓固定到压线板6上。定子的外电枢绕组17与内电枢绕组4，安放在E型硅钢片1的两个槽内，并通过放线板13与压线板6压紧，内、外绕组绕指方向相反并串联，这样在保证电机磁极磁通方向正确的同时，减少电机自感系数，可以提高电机的功率因素。定子轴承8安放在轴承安装环10内，并通过轴承挡环30与轴用弹性挡圈15完成轴承的轴向固定。其中，定位板9、磁极固定板5、放线板13、压线板6、轴承安装环10、轴承挡环30均通过螺栓连接固定在一起。四相定子的结构基本相同，仅螺栓孔29相对于定位槽25的角度依次错开其中j为电机相数，本实例取4，N为电机极数，本实例取9，这样的结构减少了电机两相定子磁极之间的角度，从而降低了电机转动时的转矩脉动。
电机工作时，对一相定子的绕组通直流电，在定子磁极上形成磁场，吸引转子永磁铁，带动转子转动；当永磁铁与该定子磁极对齐时，停止对该项定子绕组通电，而对下一相定子绕组通电，同样完成磁极对转子的吸引；当最后一相电机定子完成对转子的吸引时，对第一相电机定子绕组通以反向电流，产生磁场对极性相反永磁铁产生吸引，然后依次对各相电机定子绕组通电，电机便实现了连续转动。
Claims (3)
1.一种四相双面平板式横向磁场永磁电机，包括E型硅钢片(1)、永磁铁(2)、永磁铁嵌板(3)、内电枢绕组(4)、磁极固定板(5)、压线板(6)、电机转轴(7)、轴承(8)和定位板(9)，其特征在于还包括轴承安装环(10)、丝杠用螺母(11)、丝杠(12)、放线板(13)、左侧定子支架(14)、轴用弹性挡环(15)、外壳(16)、外电枢绕组(17)、定子(19)、转子(21)、右侧定子支架(22)、转子强度加强环(23)、导磁条(27)和轴承挡环(30)；所述转子(21)由永磁铁(2)、永磁铁嵌板(3)和转子强度加强环(23)组成，永磁铁嵌板(3)上开有与永磁铁(2)大小相一致的槽，位于径向上的三个槽的距离与E型硅钢片(1)三极的距离相对应，周向上两相邻的槽错开180°/N，其中N为电机极数，转子(21)上永磁铁(2)形成的极数是定子极数的二倍；永磁铁(2)固连在永磁铁嵌板(3)上相应的槽内，相邻两永磁铁(2)的极性相反；永磁铁(2)的宽度略大于E型硅钢片(1)叠成的定子磁极的宽度；在永磁铁嵌板(3)的中心位置，左右两侧各加一个转子强度加强环(23)；在永磁铁嵌板(3)与转子强度加强环(23)的中心位置开有轴孔，并在轴孔的周向均匀开四个键槽(18)，利用转子固定键(20)将转子(21)与电机转轴(7)周向固定；所述定子由E型硅钢片(1)、定位板(9)、磁极固定板(5)、放线板(13)、内电枢绕组(4)、外电枢绕组(17)、压线板(6)、导磁条(27)、轴承(8)、轴承安装环(10)和轴承挡环(30)组成；E型硅钢片(1)叠装组成定子磁极，每个定子(19)均有N个磁极，相互错开其中N为电机极数；在磁极固定板(5)上开有与定子磁极下端相对应的长槽，定子磁极下端置于其中；放线板(13)与压线板(6)上开有一系列与定子磁极上端相对应的方孔，用于放置内电枢绕组(4)和外电枢绕组(17)；在每两个定子磁极中间位置加入导磁条(27)，这样不与电机磁极对应的永磁铁(2)通过导磁条(27)形成磁回路，防止其与周向相邻永磁铁(2)耦合，造成极间漏磁；导磁条(27)两端开有沉头孔(28)，通过螺栓将导磁条(27)固定到压线板(6)上；定子的外电枢绕组(17)与内电枢绕组(4)，安放在E型硅钢片(1)的两个槽内，并通过放线板(13)与压线板(6)压紧，外电枢绕组(17)与内电枢绕组(4)方向相反并串联；轴承(8)安放在轴承安装环(10)内，并通过轴承挡环(30)与轴用弹性挡圈(15)完成轴承的轴向固定；定位板(9)、磁极固定板(5)、放线板(13)、压线板(6)、轴承安装环(10)和轴承挡环(30)均通过螺栓连接固定在一起；螺栓孔(29)相对于定位槽(25)的角度依次错开其中j为电机相数；四相双面平板式横向磁场永磁电机由四个定子(19)和两个转子(21)组合而成；两个转子(21)结构相同，每个转子(21)左右两侧均对应有一个定子(19)，两个转子(21)上同向的永磁铁(2)正对，即两转子(21)错开角度为0°；四相定子(19)结构相同，通过丝杠(12)穿过定位板(9)上的丝杠孔(26)固定，四相定子(19)各自定位板(9)上的定位槽(25)相互对齐；电机的外壳(16)放置在每两相定子定位板(9)之间，通过丝杠(12)和丝杠用螺母(11)固定；在电机左右两端的定位板(9)上，分别利用螺栓和丝杠(12)固定左侧定子支架(14)和右侧定子支架(22)；每个定位板(9)上均开有散热孔(24)。
2.根据权利要求1所述的四相双面平板式横向磁场永磁电机，其特征在于：所述电机极数N为4。
3.根据权利要求1所述的四相双面平板式横向磁场永磁电机，其特征在于：所述电机相数j为9。
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Granted publication date: 20150812 Termination date: 20170705 |