CN105680594A - 永磁电机及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁电机及其加工方法，永磁电机，包括铁芯(A)及设置于所述铁芯(A)上的永磁体(B)，所述永磁体(B)为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，所述永磁体(B)的磁极通过整体充磁而成；所述永磁体(B)的充磁面垂直于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面相互平行；或，所述永磁体(B)的充磁面平行于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面位于同一面内。本发明提供的永磁电机，方便了永磁体的加工，同时，节省了永磁体的用料；并且，永磁体的磁极通过整体充磁而成，有效降低了加工成本和安装成本。

Description

永磁电机及其加工方法
技术领域
本发明涉及电机设备技术领域，特别是涉及一种永磁电机及其加工方法。
背景技术
在永磁电机加工的过程中，对永磁体充磁的操作至关重要。对永磁体的充磁方式有多种，如径向充磁、平行充磁及斜极充磁等。
电机转子由转子铁芯及设置于转子铁芯上的永磁体组成。其中，为了提高电机效率，使得转子或者定子表面的磁极(永磁体充磁形成)的斜极分布或者N极到S极平滑过渡的、任意形状的充磁区域，需要将永磁体加工为与其对应的斜瓦结构或者异型瓦片结构。如图1及图2所示，以包括盘式电机转子的永磁电机为例，永磁体01为异型瓦片结构，通过对单个永磁体01的充磁，使得其表面形成N极或S极的磁极，再通过交叉磁极安装永磁体01，形成盘式电机转子。
然而，永磁体01的结构复杂，加工难度及用料较大，因此加工成本较高；并且，需要将充磁后的永磁体01逐片粘贴到铁芯的表面，并且确保磁极交叉布置，耗费较多的人力，增加了安装成本高，不便于永磁电机的加工。
因此，如何降低加工成本和安装成本操作是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种永磁电机及其加工方法，降低了加工成本和安装成本。
本发明提供了一种永磁电机，包括铁芯及设置于所述铁芯上的永磁体，所述永磁体为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，所述永磁体的磁极通过整体充磁而成；
所述永磁体的充磁面垂直于所述铁芯的轴线方向，位于所述铁芯同一径向位置的所述永磁体的充磁面相互平行；
或，所述永磁体的充磁面平行于所述铁芯的轴线方向，位于所述铁芯同一径向位置的所述永磁体的充磁面位于同一面内。
优选地，上述永磁电机中，所述永磁电机包括盘式电机转子，所述铁芯为所述盘式电机转子的转子铁芯；
所述永磁体的充磁面垂直于所述铁芯的轴线方向。
优选地，上述永磁电机中，所述铁芯的同一径向位置上设置有两个所述永磁体且分别对称设置于所述铁芯的两个端面上；
优选地，上述永磁电机中，所述铁芯的同一径向位置上设置有一个所述永磁体且所述永磁体均设置于所述铁芯的一个端面上。
优选地，上述永磁电机中，所述永磁体为梯形或扇形。
优选地，上述永磁电机中，所述永磁电机包括永磁电机转子，所述铁芯为所述永磁电机转子的转子铁芯；
所述永磁体的充磁面平行于所述铁芯的轴线方向。
优选地，上述永磁电机中，所述铁芯的同一径向位置上设置有多个沿所述铁芯的轴向排列的所述永磁体。
优选地，上述永磁电机中，所述永磁体为长方体或者正瓦形状；
所述正瓦形状由六个面组成，其正面及背面为向同一方向弯曲的弧面，其四个侧面中，相邻的两个侧面相互垂直且相对的两个侧面相互平行。
优选地，上述永磁电机中，
所述磁极的S极与N极的磁极间隙位于所述永磁体上。
本发明还提供了一种永磁电机的加工方法，包括步骤：
加工永磁体，所述永磁体为轴对称结构，其充磁面为平面或弧面；
安装永磁体，将所述永磁体装配于铁芯上，所述永磁体的充磁面垂直于所述铁芯的轴线方向，位于所述铁芯同一径向位置的所述永磁体的充磁面相互平行；或，所述永磁体的充磁面平行于所述铁芯的轴线方向，位于所述铁芯同一径向位置的所述永磁体的充磁面位于同一面内；
充磁，通过充磁工装对所述铁芯上的所述永磁体进行整体充磁。
优选地，上述永磁电机的加工方法中，在所述步骤充磁中，
所述磁极的S极与N极的磁极间隙位于所述永磁体上。
从上述发明内容可以看出，本发明提供的永磁电机，通过将永磁体的充磁面设置为平面，与现有技术中瓦片状结构相比，永磁体为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，与现有技术的斜瓦结构或者异型瓦片相比，方便了永磁体的加工，同时，节省了永磁体的用料；并且，永磁体的磁极通过整体充磁而成。由于永磁体的充磁面垂直于铁芯A的轴线方向，位于铁芯同一径向位置的永磁体的充磁面相互平行；或者，永磁体的充磁面平行于铁芯的轴线方向，位于铁芯同一径向位置的永磁体的充磁面位于同一平面内。即，整体充磁过程中，充磁方向与铁芯的轴线方向垂直或平行即可。无需加工成现有技术中的斜瓦或者异形瓦片，就可以形成充磁斜极分布或者由N极到S极平滑的过渡。在充磁过程中，可以采用覆盖多个永磁体B的较大的充磁磁头对多个永磁体同时充磁，也可以采用多个充磁极头集中在同一个永磁体上充磁，有效降低了对充磁极头的限制。本发明实施例提供的永磁电机，有效降低了加工成本和安装成本。
本发明提供的永磁电机的加工方法，具有同样的技术效果，在此不再一一累述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种永磁电机转子的结构示意图；
图2为现有技术中的一种永磁体的结构示意图；
图3为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的结构示意图；
图4为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的第一种充磁区域的柱面展开示意图；
图5为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的第二种充磁区域的柱面展开示意图；
图6为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的第三种充磁区域的柱面展开示意图；
图7为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的第四种充磁区域的柱面展开示意图；
图8为本发明实施例中的第二种盘式电机转子的结构示意图；
图9为本发明实施例中的第二种盘式电机转子的第一种充磁区域的柱面展开示意图；
图10为本发明实施例中的第二种盘式电机转子的第二种充磁区域的柱面展开示意图；
图11为本发明实施例中的第二种盘式电机转子的第三种充磁区域的柱面展开示意图；
图12为本发明实施例中的第二种盘式电机转子的第四种充磁区域的柱面展开示意图；
图13为本发明实施例中的永磁电机转子的结构示意图；
图14为本发明实施例中的永磁电机转子的第一种充磁区域的柱面展开示意图；
图15为本发明实施例中的永磁电机转子的第二种充磁区域的柱面展开示意图；
图16为本发明实施例中的永磁电机转子的第三种充磁区域的柱面展开示意图；
图17为本发明实施例中的永磁电机转子的第四种充磁区域的柱面展开示意图；
图18为本发明实施例中的永磁电机转子的第五种充磁区域的柱面展开示意图；
图19为本发明实施例中的永磁电机转子的第六种充磁区域的柱面展开示意图；
其中，
铁芯—A，永磁体—B，N极—1，S极—2，缝隙—3，磁极间隙—4。
具体实施方式
本发明公开了一种永磁电机及其加工方法，降低了加工成本，方便了加工操作。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图3，图3为本发明实施例中的第一种盘式电机转子的结构示意图。
本发明实施例提供了一种永磁电机，包括铁芯A及设置于铁芯A上的永磁体B，其中，铁芯A可以为定子铁芯也可以为转子铁芯，具体类型根据永磁电机的类型而定。其中，永磁体B为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，永磁体B的磁极通过整体充磁而成。即，将永磁铁B通过粘贴或其他技术手段连接于铁芯A上，再对永磁铁B进行充磁。永磁体B的充磁面平行于所述铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面位于同一平面内；或，永磁体B的充磁面垂直于铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面相互平行。
本发明实施例提供的永磁电机，通过将永磁体B的充磁面设置为平面，与现有技术中瓦片状结构相比，永磁体B为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，与现有技术的斜瓦或者异型瓦片相比，方便了永磁体B的加工，同时，节省了永磁体B的用料；并且，永磁体B的磁极通过整体充磁而成。由于永磁体B的充磁面平行于铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面位于同一平面内；或者，永磁体B的充磁面垂直于铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面相互平行。即，整体充磁过程中，充磁方向与铁芯A的轴线方向垂直或平行即可。无需加工成现有技术中的斜瓦或者异形瓦片，就可以形成充磁斜极分布或者由N极到S极平滑的过渡。在充磁过程中，可以采用覆盖多个永磁体B的较大的充磁磁头对多个永磁体B同时充磁，也可以采用多个充磁极头集中在同一个永磁体B上充磁，有效降低了对充磁极头的限制。本发明实施例提供的永磁电机，有效降低了加工成本和安装成本。
如图3-图12所示，在第一种实施例中，永磁电机包括盘式电机转子，铁芯A为盘式电机转子的转子铁芯；永磁体B的充磁面垂直于铁芯A的轴线方向。在本实施例中，由于上述设置，在充磁过程中，仅需使充磁方向平行于转子铁芯的轴向即可，进一步方便了充磁操作。
优选地，在本实施例中，位于铁芯A同一径向位置的两个永磁体B的充磁面相互平行。同一径向位置的两个永磁体B分别对称设置于铁芯A的两个端面上。
在另一实施例中，铁芯A的同一径向位置上设置有一个永磁体B且永磁体B均设置于铁芯A的一个端面上。
可以理解的是，为了便于充磁，本实施例中的永磁体B的充磁面优选为平面。
也可以使铁芯A为定子铁芯，即，铁芯A为粘贴或其他连接方法与永磁体B连接的部件。
进一步地，位于同一端面上的永磁体B的充磁面位于同一平面内。
在本实施例中，永磁体B为梯形或扇形。其中，永磁体B的小端朝向铁芯A的中心。永磁体B为梯形时，其小端为梯形结构的上底；永磁体B为扇形时，其小端为扇形结构靠近圆心的一侧。
如图3-图7所示，在本实施例中，永磁体B为梯形。其中，磁极间隙4可以为倾斜直线型结构(不经过铁芯A圆心的直线)，也可以为弧型结构，还可以为“S”型结构或“3”型结构等，在此不做具体限制，仅需满足实际需求即可。因此，可以看出，充磁工装的极头也可以设置为多种多样，有效避免了对极头的限制。
如图8-图12所示，在本实施例中，永磁体B为扇形。同样地，磁极间隙4可以为倾斜直线型结构(不经过铁芯A圆心的直线)，也可以为弧型结构，还可以为“S”型结构或“3”型结构等，在此不做具体限制，仅需满足实际需求即可。因此，可以看出，充磁工装的极头也可以设置为多种多样，有效避免了对极头的限制。
本发明实施例提供的永磁电机中，磁极的S极2与N极1的磁极间隙4位于永磁体B上。即，由于磁极间隙4位于永磁体B上，使得S极2与N极1平滑过渡，避免将磁极间隙4设置于两个永磁体B之间的缝隙3处，有效降低了齿槽效应和扭矩波动的影响，使得电机输出转矩稳定，提高了整体性能；将永磁体直接粘贴到铁芯表面，还可以减少了电机磁通损失，进而降低了涡流效应，提高了能量效率。
如图13-图19所示，在第二种实施例中，永磁电机包括永磁电机转子，铁芯A为永磁电机转子的转子铁芯；永磁体B的充磁面平行于铁芯A的轴线方向。通过上述设置，仅需使充磁方向垂直于转子铁芯的外表面即可，进一步方便了充磁操作。在本实施例中，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面位于同一面内。其中，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B沿铁芯A的轴向排列。当永磁体B的充磁面为平面时，上述永磁体B的充磁面位于同一平面内；当永磁体B的充磁面为弧面时，上述永磁体B的充磁面位于同一弧面内。
如图14及图15所示，磁极间隙4可以为倾斜直线型结构(不与铁芯A的轴线平行的直线)，其中，通过调节磁极间隙4的倾斜度及相邻两条磁极间隙4距离可以达到调节S极2与N极1的分布。如图15所示，其S极2与N极1均跨越多个永磁体B。而图14所示的实施例中，S极2与N极1的面积较小，在每个永磁体B上均具有S极2与N极1。
如图16所示，在本实施例中，磁极间隙4为弧型结构。
如图17及图19所示，在本实施例中，磁极间隙4为“S”型结构。
如图18所示，在本实施例中，磁极间隙4为“3”型结构。
也可以将磁极间隙4设置为其他结构，仅需使其不与两个永磁体B之间的缝隙3重合即可。
为了方便永磁体B的加工，永磁体B的体积不宜过大。在本实施例中，铁芯A的同一径向位置上设置有多个沿铁芯A的轴向排列的永磁体B。因此，永磁体B的体积不受铁芯A大小的限制。也可以将永磁体B沿铁芯A的轴向方向的长度加工为与铁芯A的轴向尺寸相同或近似的数值，即，铁芯A的同一径向位置上仅设置有一个永磁体B，同样可以达到上述技术效果。也可以使不同径向位置的永磁体B交错布置，即，沿铁芯A的轴向方向的永磁体B交错布置，并不对齐，在此不在一一累述且均在保护范围之内。
在本实施例中，永磁体B为长方体或者正瓦形状。其中，永磁体B为长方体的实施例中，永磁体B的充磁面为平面，永磁体B为正瓦形状的实施例中，永磁体B的充磁面为弧面。其中，正瓦形状由六个面组成，其正面及背面为向同一方向弯曲的弧面，其四个侧面(四个侧面均连接正面及背面)中，相邻的两个侧面相互垂直且相对的两个侧面相互平行。
永磁体B的充磁面为该矩形永磁体B背向铁芯A的一面。也可以将永磁体B加工为其他形状，在此不再详细介绍。
本发明实施例还提供了一种永磁电机的加工方法，包括步骤：
加工永磁体B，永磁体B为轴对称结构，其充磁面为平面或弧面；
以加工矩形的永磁体B为例，永磁体B的尺寸为40*30*5：
在本实施例中，永磁体B为33EH材料制作而成。当然，也可以选用35UH或者38SH等材料。在33EH材料中，稀土总量30～33％，B含量0.9～1.1％，Fe含量为64～66％，其余含量为Al，Co，Cu等；
将33EH原材料放在坩埚炉中融化，然后将熔融金属浇铸在一定速度旋转的铜辊上，制作薄片状甩带，其中甩片厚度控制在0.5mm以下，柱状晶比例在90％以上；
将制作得到的甩带放入氢爆炉中，脱氢温度控制在550℃左右，脱氢时间在5h±20min。甩带从片状变成粉状；
将氢爆后得粉放入中碎机里进一步破碎得到粗粉，然后将粗粉放入气流磨中，通过调整分级轮转速，得到粒度在2.8～3.0的细粉；
采用压机将细粉压制成毛坯。其中，压机的取向磁场≥1.5T，压样氧含量≤1％；
将压制后的毛坯放入烧结炉中使用适当的烧结程序进行烧结，然后取样测试性能；
使用双端面磨床对检验合格后的毛坯进行打磨，然后切片，得到切片的尺寸是40*30*5；
将合格的切片进行电镀陶化处理。
在本实施例中，永磁体B的尺寸及具体加工方式也可以为其他，在此不再一一介绍。仅需确保永磁体B的充磁面为平面即可。
安装永磁体B，将永磁体B装配于铁芯A上，永磁体B的充磁面平行于铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面位于同一面内；或，永磁体B的充磁面垂直于铁芯A的轴线方向，位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁面相互平行；
通过上述设置，使得对位于铁芯A同一径向位置的永磁体B的充磁方向与该面垂直即可。
充磁，通过充磁工装对铁芯A上的永磁体B进行整体充磁。
本发明实施例提供的永磁电机的加工方法，有效降低了加工成本，方便了加工操作。
为了降低安装成本，步骤充磁位于步骤安装永磁体B之后。即，将永磁体B以粘贴或其他方式安装于铁芯A上，再对永磁体B进行充磁。
进一步地，在步骤充磁中，磁极的S极2与N极1的磁极间隙4位于永磁体B上。即，由于磁极间隙4位于永磁体B上，使得S极2与N极1平滑过渡，避免将磁极间隙4设置于两个永磁体B之间的缝隙3处，有效降低了齿槽效应和扭矩波动的影响，使得电机输出转矩稳定，提高了整体性能；将永磁体直接粘贴到铁芯表面，还可以减少了电机磁通损失，进而降低了涡流效应，提高了能量效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种永磁电机，包括铁芯(A)及设置于所述铁芯(A)上的永磁体(B)，其特征在于，所述永磁体(B)为轴对称结构，其充磁面为平面或者弧面，所述永磁体(B)的磁极通过整体充磁而成；
所述永磁体(B)的充磁面垂直于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面相互平行；
或，所述永磁体(B)的充磁面平行于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面位于同一面内。
2.如权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括盘式电机转子，所述铁芯(A)为所述盘式电机转子的转子铁芯；
所述永磁体(B)的充磁面垂直于所述铁芯(A)的轴线方向。
3.如权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述铁芯(A)的同一径向位置上设置有两个所述永磁体(B)且分别对称设置于所述铁芯(A)的两个端面上。
4.如权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述铁芯(A)的同一径向位置上设置有一个所述永磁体(B)且所述永磁体(B)均设置于所述铁芯(A)的一个端面上。
5.如权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁体(B)为梯形或扇形。
6.如权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机包括永磁电机转子，所述铁芯(A)为所述永磁电机转子的转子铁芯；
所述永磁体(B)的充磁面平行于所述铁芯(A)的轴线方向。
7.如权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，所述铁芯(A)的同一径向位置上设置有多个沿所述铁芯(A)的轴向排列的所述永磁体(B)。
8.如权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁体(B)为长方体或者正瓦形状；
所述正瓦形状由六个面组成，其正面及背面为向同一方向弯曲的弧面，其四个侧面中，相邻的两个侧面相互垂直且相对的两个侧面相互平行。
9.如权利要求1-8任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述磁极的S极(2)与N极(1)的磁极间隙(4)位于所述永磁体(B)上。
10.一种永磁电机的加工方法，其特征在于，包括步骤：
加工永磁体(B)，所述永磁体(B)为轴对称结构，其充磁面为平面或弧面；
安装永磁体(B)，将永磁体B装配于铁芯A上，所述永磁体(B)的充磁面平行于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面位于同一面内；或，所述永磁体(B)的充磁面垂直于所述铁芯(A)的轴线方向，位于所述铁芯(A)同一径向位置的所述永磁体(B)的充磁面相互平行；
充磁，通过充磁工装对所述铁芯(A)上的所述永磁体(B)进行整体充磁。
11.如权利要求10所述的永磁电机的加工方法，其特征在于，在所述步骤充磁中，
所述磁极的S极(2)与N极(1)的磁极间隙(4)位于所述永磁体(B)上。
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