CN105958786A - 外转子永磁电机的切向磁极结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于永磁电机技术领域，目的是提供一种制作简单、降低成本、不易损坏的外转子永磁电机的切向磁极结构，其中转子包括极靴、永磁体、隔磁套、机壳，极靴内中部安装键条，极靴外部设置隔磁套，隔磁套外部设置机壳，极靴、隔磁套和机壳通过紧固件固定连接在一起，相邻极靴之间嵌装永磁体，即采用内置切向式磁极结构，相比于目前的径向结构外转子永磁电机，永磁体尺寸不受极弧长度的限制，电机气隙磁场由相邻永磁体沿切向共同激励，气隙磁密大，适合要求大转矩起动的场合；并且在相同输出能力的情况下，永磁体用量少，节省成本。永磁体嵌装在极靴内部，有极靴的保护，可防止机械偏心、轴承损坏等造成的永磁体损坏。

Description

外转子永磁电机的切向磁极结构

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，特别是涉及一种外转子永磁电机的切向磁极结构。

背景技术

外转子永磁同步电动机是定子在内、转子在外的电机。外转子永磁电机具有体积小、功率密度大、气隙直径大、可直接驱动负载等特点，在矿山、电动汽车等领域广泛应用。

CN204205897U公开了一种外转子永磁电机，包括轴承外套、轴承压板以及轴承支撑件，所述转子为杯状转子，所述杯状转子内圈上设有永磁体，且所述永磁体与定子之间留有间隙，所述杯状转子底部、轴承的外圈以及轴承外套通过紧固件固定连接，所述轴承的内圈与轴承支撑件一端通过热套过盈配合连接，所述轴承支撑件一端与轴承压板通过紧固件固定连接，且所述轴承支撑件另一端与定子支撑件通过紧固件固定连接。

CN105449935A公开了一种外转子电机，所述外转子电机包括定子轴、与所述定子轴相配接的定子、设于所述定子外围的动子，所述定子具有电枢，所述电枢上均匀缠绕有电枢绕组，所述动子的内壁上设有永磁体贴片，所述外转子电机还包括编码器，编码器包括与所述定子轴配合的光栅片。

现有外转子永磁电机都如上述专利一样采用径向磁极结构，表贴式安装方式，即永磁体直接位于转子铁心内表面上，永磁体提供磁通的方向为径向。表贴式转子磁极结构制造工艺成本低、漏磁少，但这种方式永磁体裸露在气隙中，在运行和装配过程中易损坏。且径向磁极结构永磁体尺寸受极弧长度的限制，电机的最大转矩倍数低，转矩密度低。在表贴式永磁同步电机中，永磁体通常呈瓦片形，气隙磁场波形正弦性差，谐波含量高；同时永磁体的制作废料多，成本高。在气隙磁场波形优化方面，一般通过制作复杂形状永磁体或永磁体沿圆周方向分段拼接方式优化气隙磁场波形，永磁体制作难度大，成本高。此外，表贴式永磁同步电机的交轴电抗和直轴电抗相等，电机控制困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制作简单、降低成本、不易损坏的外转子永磁电机的切向磁极结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种外转子永磁电机的切向磁极结构，包括定子、转子，转子安装在定子外部，其中所述转子包括极靴、永磁体、隔磁套、机壳，极靴内中部安装键条，极靴外部设置隔磁套，隔磁套外部设置机壳，极靴、隔磁套和机壳通过紧固件固定连接在一起，相邻极靴之间嵌装永磁体，永磁体的两端分别设置挡板，挡板与极靴固定连接，极靴的气隙侧设置为弧形面。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述永磁体与定子之间形成最大气隙，极靴中部与定子之间形成最小气隙，最大气隙与最小气隙的比值为2～2.5。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述永磁体为长方体形。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述隔磁套采用不导磁材料制成。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述隔磁套采用铝板或不导磁合金钢制成。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述极靴采用硅钢片叠压而成。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，进一步的，所述极靴内中部设置方形通槽，键条安装在方形通槽内。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明外转子永磁电机的切向磁极结构中，转子包括极靴、永磁体、隔磁套、机壳，极靴外部设置隔磁套，隔磁套外部设置机壳，极靴、隔磁套、机壳固定连接在一起，相邻极靴之间嵌装永磁体，即采用内置切向式磁极结构，相比于目前的径向结构外转子永磁电机，永磁体尺寸不受极弧长度的限制，电机气隙磁场由相邻永磁体沿切向共同激励，气隙磁密大，适合要求大转矩起动的场合，对多极少槽永磁电机尤其适用；并且在相同输出能力的情况下，永磁体用量少，节省成本。同时避免了表贴式磁极结构需要装配转子护套所带来的加工制作难、永磁体利用率低、易损坏等问题。永磁体嵌装在极靴内部，有极靴的保护，可防止机械偏心、轴承损坏等造成的永磁体损坏；且由于极靴的作用，转子的质量较径向结构大大增加，提高了转子的转动惯量，适合要求大转动惯量的场合。此外，此种结构电机的交直轴磁路不对称，呈凸极特性，交轴电抗大于直轴电抗，较表贴磁极结构，提高了永磁体的抗不可逆去磁能力，电机易于控制。

2.极靴的气隙侧设置为弧形面，实现不均匀气隙，对减少电机谐波含量、降低损耗、减少振动十分有益。

3.永磁体为长方体形，避免复杂形状永磁体，降低了永磁体制作难度，降低了成本。

4.在电机装配时，可先进行极靴安装，再进行定子与转子的装配，最后进行永磁体装配，避免了定子与转子装配时强大吸引力造成的装配困难，降低定子与转子装配过程中的损伤。

下面结合附图对本发明的外转子永磁电机的切向磁极结构作进一步说明。

附图说明

图1为采用本发明外转子永磁电机的切向磁极结构的电机的整体图；

图2为本发明外转子永磁电机的切向磁极结构的结构示意图；

图3为本发明外转子永磁电机的切向磁极结构中极靴形状放大图；

图4为本发明外转子永磁电机的切向磁极结构的磁力线走向图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明外转子永磁电机的切向磁极结构包括定子1、转子2，转子2安装在定子1外部，转子2包括极靴21、永磁体22、隔磁套23、机壳24，极靴21采用硅钢片叠压而成，极靴21内中部设置方形通槽25，方形通槽25内安装键条26，键条26在极靴叠压时起到连接紧固的作用。极靴21外部设置隔磁套23，隔磁套23采用不导磁材料制成，优选铝板、不导磁合金钢等。隔磁套23外部设置机壳24，极靴21、隔磁套23和机壳24上均开设安装孔，紧固件如紧固螺钉27穿入安装孔将极靴21、隔磁套23、机壳24固定连接在一起。紧固螺钉27起到固定作用，同时承受剪切力。

相邻极靴21之间嵌装永磁体22，永磁体22为长方体形，永磁体22的两端分别设置挡板28，挡板28通过螺钉与极靴21固定连接。

结合图3所示，极靴21的气隙侧设置为弧形面，实现不均匀气隙，起到优化气隙磁场波形的作用。永磁体22与定子1之间形成最大气隙，极靴21中部与定子1之间形成最小气隙，最大气隙与最小气隙的比值为2～2.5。

结合图4所示，电机气隙磁场由相邻永磁体沿切向共同激励，气隙磁密大，适合要求大转矩起动的场合，对多极少槽永磁电机尤其适用。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构，装配时，先通过紧固螺钉27将极靴21、隔磁套23、机壳24连接在一起，然后将定子1套在定子支撑件5上，并穿入转子2内，再在相邻极靴21之间嵌装永磁体22，将永磁体22两端的挡板28通过螺钉与极靴21固定连接，然后再进行轴承4与定子支撑件5、端盖3的固定，并通过螺钉将机壳24与端盖3固定连接。

本发明外转子永磁电机的切向磁极结构制造工艺简单，机械性能可靠，实用性高，能广泛应用于外转子永磁电机中，有效提高了外转子永磁电机的可靠性和使用寿命，并降低了加工制作成本。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种外转子永磁电机的切向磁极结构，包括定子、转子，转子安装在定子外部，其特征在于：所述转子包括极靴、永磁体、隔磁套、机壳，极靴内中部安装键条，极靴外部设置隔磁套，隔磁套外部设置机壳，极靴、隔磁套和机壳通过紧固件固定连接在一起，相邻极靴之间嵌装永磁体，永磁体的两端分别设置挡板，挡板与极靴固定连接，极靴的气隙侧设置为弧形面。

2.根据权利要求1所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述永磁体与定子之间形成最大气隙，极靴中部与定子之间形成最小气隙，最大气隙与最小气隙的比值为2～2.5。

3.根据权利要求2所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述永磁体为长方体形。

4.根据权利要求1-3任一项所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述隔磁套采用不导磁材料制成。

5.根据权利要求4所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述隔磁套采用铝板或不导磁合金钢制成。

6.根据权利要求1-3任一项所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述极靴采用硅钢片叠压而成。

7.根据权利要求6所述的外转子永磁电机的切向磁极结构，其特征在于：所述极靴内中部设置方形通槽，键条安装在方形通槽内。