CN109818434A - 具有特殊磁极形状的盘式磁力电动机 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于电机(诸如轴向磁通盘式磁力电动机)的定子组件。定子组件包括由软磁复合材料形成的多个磁极104，多个磁极104中的每个包括具有梯形截面的突出部202，突出部202中的每个从所对应的磁极104的轭部延伸，突出部202中的至少两个彼此面对以生成容纳转子106的磁极的开口，其中具有梯形截面和特殊的磁极形状设计的基于软磁复合材料动突出部202引起了由电动机生成的制动转矩的减少，从而允许生成正弦扭矩恒定曲线。
Description
技术领域
本公开涉及电机，诸如轴向磁通盘式磁力电动机，其使用结合有特殊的磁极形状的设计的定子组件，以减小制动转矩的生成并且提供正弦转矩恒定曲线。
背景技术
轴向磁通盘式磁力电动机提供低惯性和高加速度。因此，例如这种电动机用于纺织机械中以驱动导纱器。
在现有设计中，转子包括盘式磁体，定子包括使用具有“C”形状的叠片的多个基本磁路。具有“C”形状的叠片堆位于盘式磁铁的前面。具有铁芯定子结构的无刷型电动机提供制动转矩。每个叠片堆产生各自的制动转矩，并且用于通过直接影响电动机转矩常数的幅度和形状来引导磁通量。
在现有技术中，用来减小制动转矩和/或调整转矩恒定形状，以使叠片堆可以相对于彼此移位/位移的方法很少。该方法的缺点在于它降低了电动机的转矩常数。
根据现有技术中使用的另一种技术，定子磁极的形状被选择成使得其设计具有低的制动转矩。如上所述，这种技术的目的是使参照整个转子的磁阻保持恒定。电磁仿真表明，通过调整磁极的形状，我们可以具有非常低的制动转矩。对于标准叠片，特别是在具有轴向气隙的情况下很难实现特殊的磁极形状，并且就磁体而言不可能具有梯形磁极截面。
因此，需要提供一种减小轴向磁通盘式磁铁机器中的制动转矩的技术。本公开已经被设计成减轻上述缺陷。
发明目的
本公开的一个目的是在不损害转矩常数的条件下，减小制动转矩并且具有正弦转矩恒定曲线。
本公开的另一个目的是使用软磁复合材料简化盘式磁力电动机的组装过程。粉末金属芯通过减小制动转矩并且实现正弦转矩常数来优化定子磁极的形状和截面，从而改善了电动机的性能。
发明内容
本公开通过优化磁极的形状和截面以及使用软磁复合材料来解决轴向磁通盘式磁力机器中的制动转矩问题。
本公开的一个方面涉及一种用于电机的定子组件，该定子组件包括由软磁复合材料形成的多个磁极，多个磁极包括具有梯形截面的突出部，突出部中的每个从所对应的磁极表面的轭部延伸，突出部中的至少两个彼此面对以生成容纳转子的磁极的开口，其中具有梯形截面的基于软磁复合材料的突出部引起由电动机生成的制动转矩减小，从而允许生成正弦转矩恒定曲线。
在一个实施例中，转子包括具有基本上环状盘形的磁体。
在一个实施例中，多个磁极基本上垂直于转子的轴向方向布置。
在一个实施例中，具有梯形截面的基于软磁复合材料的突出部减小了磁路的磁阻的变化。
在一个实施例中，定子组件包括围绕多个磁极的圆环形的绕组。
在一个实施例中，突出部的高度适于使得由其形成的开口生成气隙，所述气隙能够减小由电机所生成的制动转矩。
附图说明
附图构成说明书的一部分并且用于提供对本公开的进一步理解。这些附图示出了本公开的结构、组成和目的，以与说明书一起描述本公开的原理。
图1示出了根据本公开的实施例的盘式磁力电动机。
图2示出了根据本公开的实施例的盘式磁力电动机的磁极形状。
图3a示出了具有“C”形状叠片的盘式磁力电动机基本磁路的示例性表示。
图3b示出了根据本公开实施例的具有软磁复合材料的盘式磁体型电动机基本磁路的示例性剖视表示，该基本磁路具有梯形截面和优化的磁极形状。
图4示出了制动转矩相对于定子磁极弧角的曲线图。
图5示出了伽马(转矩常数/转数)相对于定子磁极弧角的曲线图。
具体实施方式
本公开公开了电机，诸如具有减小的制动转矩和正弦转矩恒定曲线的轴向磁通盘式磁力电动机。本公开通过降低制动转矩并且实现正弦转矩恒定曲线来优化定子磁极形状和截面，从而提供改善的性能。
根据本公开的实施例，基于软磁复合(SMC)材料的定子允许磁极变形以减小电动机的制动转矩。本发明通过优化定子磁极的形状和截面以及使用软磁复合材料来实现该结果。由于三维磁通能力、网状单件部件(net-shaped single-piece components)和低涡流损耗，软磁复合材料的使用越来越受到关注。因此，基于软磁复合材料的定子组件简化了制造并且改善了电动机效率，同时转矩常数几乎相同。
软磁复合材料可描述为由电绝缘膜包围的铁磁粉末颗粒。SMC材料可以通过压实工艺结合新技术(诸如两步压实、温压、多步和磁性退火，然后在相对低的温度下进行热处理)来制造。
另外，使用软磁复合材料允许定子磁极具有能够减小制动转矩的特殊形状，并且允许具有由于较大的截面面积引起的在定子芯中的较低的磁通密度。这具有很大的优势，因为它允许增加铜体积。因此，通过这种设计，我们可以针对给定应用相对于铁损耗优化焦耳损耗。
作为示例，对于具有特定负载曲线的纺织机械应用，可以显著减小定子外壳的散热的20％。
图1示出了根据本公开的实施例的盘式磁力电动机。盘式磁力电动机100包括定子组件102，定子组件102包括由软磁复合材料形成的多个磁极104。定子磁极104可以以有效地引导磁通量，以便通过电动机生成所期望的转矩的方式成形。
在一个实施例中，定子组件102可以包括围绕多个磁极104的圆环形的定子绕组。
磁极104可以包括具有从所对应的磁极104的轭部延伸的梯形截面的突出部。至少两个突出部的磁极表面可彼此面对以生成用于容纳转子106的磁极的开口，转子106可以包括具有基本上环状盘形的磁铁。在一个实施例中，多个磁极104可以垂直于转子106的轴向方向布置。
具有梯形磁极截面的基于软磁复合材料的突出部引起由电动机100生成的制动转矩的减小，并且因此能够生成正弦转矩恒定曲线。
在一个实施例中，每个突出部的磁极表面的高度适于使得由其形成的开口生成气隙，所述气隙能够减小由电动机100生成的制动转矩。
应当理解，尽管本公开的实施例根据盘式电动机磁体来解释，但是本公开的范围不以任何方式限制于盘式电动机磁体，并且任何其他形式的包括通过利用磁场来帮助生成转矩的定子组件的电机完全落入本发明的范围内。
图2示出了根据本公开的实施例的盘式磁力电动机的定子组件的定子磁极104的磁极形状。如图所示的定子磁极104的形状有助于在盘式磁力电动机的情况下产生低的制动转矩。
在一个方面，定子组件可以包括由软磁复合材料形成的多个定子磁极104。多个磁极104可以包括突出部202，突出部202具有从所对应的磁极104的轭部延伸的梯形截面。
在一个方面，至少两个突出部202的磁极表面可以彼此面对以生成容纳转子106的磁极的开口，其中具有梯形磁极截面的基于软磁复合材料的突出部202引起由电动机生成的制动转矩的减小，从而允许生成正弦转矩恒定曲线。
在一个实施例中，转子106包括具有基本上环状盘形的磁体。
在一个实施例中，具有梯形磁极截面的基于软磁复合材料的突出部202减小了包括转子106的磁路的磁阻的变化。
在一个实施例中，定子组件包括围绕多个磁极104的圆环形的定子绕组。
在一个实施例中，每个突出部202的磁极表面“X”的高度适于使得由其形成的开口生成气隙，所述气隙能够减小由盘式磁力电动机生成的制动转矩。
图3a示出了具有“C”形状叠片的盘式磁力电动机基本磁路302的示例性表示。图3b示出了根据本公开实施例的具有软磁复合材料的盘式磁体型电动机基本磁路304的示例性剖视表示，其中基本磁路具有梯形截面和优化的磁极形状。
对于如图3a所示的典型的C形叠片302，特别是在具有轴向气隙的情况下很难实现特殊的磁极形状，并且就磁体而言不可能具有梯形磁极截面以减小制动转矩，然而基于软磁复合材料的定子允许磁极成型为具有梯形磁极截面以减小电动机的制动转矩。
由于基于软磁复合材料的磁极104的突出部202具有梯形磁极截面，由盘式磁力电动机生成的制动转矩减小。而且，突出部202的梯形几何形状导致减小磁路的磁阻的变化。
如图2和图3b所示，磁极104的突出部202可以从所对应的磁极104的轭部延伸，并且至少两个突出部202的磁极表面可以彼此面对，以生成用于容纳转子106的磁极的开口(如图3b中的磁极的剖视图所示)。突出部的磁极表面的高度“X”可以适于使得开口的尺寸减小并且使得由其生成的气隙减小由盘式磁力电动机生成的制动转矩，从而改善电动机的效率。
图4示出了制动转矩相对于定子磁极弧角的曲线图。可以注意到，对于特定的定子磁极弧角，当突出部202的磁极表面的高度“X”为0.3mm时由电动机产生的制动转矩小于当突出部202的磁极表面的高度“X”为0.2mm时电动机产生的制动转矩。因此，定子磁极104的突出部202的磁极表面的高度适于使得由于磁路产生的磁阻的减小而使由电动机产生的制动转矩减小。图5示出了伽马(转矩常数/转数)相对于定子磁极弧角的曲线图。可以注意到，对于特定的定子磁极弧角，当突出部202的磁极表面的高度“X”为0.3mm时，由电动机产生的伽马(即，每转的转矩常数)完全在当突出部202的磁极表面的高度“X”为0.2mm时的规定范围内。因此，定子磁极104的突出部202的磁极表面的高度适于使得由电动机生成的伽马在规定范围内。
此外，可以注意到，对于更高度数的定子磁极弧角，由电动机生成的伽马随着定子磁极104的突出部202的磁极表面的高度的增加而呈指数地减小。
发明的优点
所提出的定子磁极的几何形状在不损害转矩常数的条件下，减小了制动转矩并且有助于电动机具有正弦转矩恒定曲线。
所提出的定子磁极的突出部的形状减小了磁路的磁阻并且有助于生成正弦转矩恒定曲线。
具有梯形磁极截面的基于软磁复合材料的突出部倾向于生成气隙，所述气隙能够帮助减小由盘式磁力电动机生成的制动转矩。
Claims (10)
1.一种定子组件，包括：
多个磁极，所述多个磁极由软磁复合材料形成，所述多个磁极中的每个包括具有梯形截面的突出部，所述突出部中的每个从所对应的磁极的轭部延伸，所述突出部中的至少两个彼此面对以生成容纳电机的转子的磁极的开口，
其中，具有梯形截面的基于所述软磁复合材料的突出部减小了由所述电机生成的制动转矩，从而允许生成正弦转矩恒定曲线。
2.根据权利要求1所述的定子组件，其中，所述转子包括具有基本上环状盘形的磁体。
3.根据权利要求1所述的定子组件，其中，所述多个磁极基本上垂直于所述转子的轴向方向布置。
4.根据权利要求1所述的定子组件，其中，具有梯形截面的基于所述软磁复合材料的突出部，减小了所述转子的磁阻的变化，从而减小了制动转矩。
5.根据权利要求1所述的定子组件，其中，所述定子组件包括围绕所述多个磁极的圆环形的绕组。
6.根据权利要求1所述的定子组件，其中，每个所述突出部的磁极表面的高度适于使得由其形成的开口生成气隙，所述气隙能够减小由所述电机生成的制动转矩。
7.一种电机，包括：
转子，包括具有基本上环状盘形的磁铁；和
定子组件，包括由软磁复合材料形成的多个磁极，所述多个磁极中的每个包括具有梯形截面的突出部，所述突出部中的每个从所对应的磁极的轭部延伸，所述突出部中的至少两个彼此面对以生成容纳所述转子的磁极的开口，
其中，具有梯形截面的基于所述软磁复合材料的突出部引起了由所述电机生成的制动转矩的减小，从而允许生成正弦转矩恒定曲线。
8.根据权利要求7所述的电机，其中，具有梯形截面的基于软磁复合材料的突出部减小了所述转子的磁阻的变化，从而减小了所述制动转矩。
9.根据权利要求7所述的电机，其中，所述定子组件包括围绕所述多个磁极的圆环形的绕组。
10.根据权利要求7所述的电机，其中，每个所述突出部的磁极表面的高度适于使得由其形成的开口生成气隙，所述气隙能够减小由所述电机生成的制动转矩。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696419A (en) * | 1994-06-13 | 1997-12-09 | Alternative Generation Devices, Inc. | High-efficiency electric power generator |
| CN102480176A (zh) * | 2010-11-23 | 2012-05-30 | 财团法人工业技术研究院 | 轴向磁通薄型马达定子盘的结构 |
| CN102624183A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 山东大学 | 轴向磁场永磁无刷电机及装配方法 |
| CN103430428A (zh) * | 2011-03-25 | 2013-12-04 | 阿莫泰克有限公司 | 非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达 |
| WO2013180435A1 (ko) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 주식회사 아모텍 | 액시얼 갭형 모터 및 그 제조방법 |
-
2018
- 2018-11-20 CN CN201811382852.6A patent/CN109818434A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696419A (en) * | 1994-06-13 | 1997-12-09 | Alternative Generation Devices, Inc. | High-efficiency electric power generator |
| CN102480176A (zh) * | 2010-11-23 | 2012-05-30 | 财团法人工业技术研究院 | 轴向磁通薄型马达定子盘的结构 |
| CN103430428A (zh) * | 2011-03-25 | 2013-12-04 | 阿莫泰克有限公司 | 非晶质分割铁芯定子以及利用该定子的轴向间隙型马达 |
| CN102624183A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 山东大学 | 轴向磁场永磁无刷电机及装配方法 |
| WO2013180435A1 (ko) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 주식회사 아모텍 | 액시얼 갭형 모터 및 그 제조방법 |
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