CN110460184A - 改进低性能磁铁的无刷永磁电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进低性能磁铁的无刷永磁电动机，包括基座、定子、转子和转轴。定子固定在基座内，转轴经多个轴承安装在基座内，转子固定在转轴上。转子具有铁芯、三组固定件、U型磁体以及连接片。磁体厚度方向基本上是沿磁铁的轮廓在各自相反磁极之间延伸，每个磁体由矫顽力低于稀土材料的非稀土材料制成，每个磁体的磁化方向平行于相应磁体的厚度方向。本发明的电机架构包括独特的几何布置，其将这些磁体的工作磁通密度保持在比任何其他已知架构更高的磁通密度。通过在这些磁体的峰值磁通密度附近运作（例如，残余感应），低矫顽力变得可以接受。

Description

改进低性能磁铁的无刷永磁电动机

技术领域

本发明涉及一种PM电机，尤其涉及改进低性能磁铁的无刷永磁电动机，能够使用低矫顽力磁体，例如铝镍钴（AINiCo）或铁钴钨（FeCoW）。

背景技术

得利于稀土材料的高矫顽力，可在车辆的PM电机中使用稀土材料。然而，稀土材料的价格是不稳定的，需要这些材料的替代品。现有技术中，通过改进低性能永磁体的结构，可改善永磁体的几何结构，其将这些磁体的工作磁通密度保持在比任何其他已知架构更高的磁通密度。通过在这些磁体的峰值磁通密度附近运作（例如，残余感应），低矫顽力变得可以接受。然而，异形永磁体如何安装变得尤为重要。

发明内容

本发明提出了一种改进低性能磁铁的无刷永磁电动机，采用异形结构永磁体，工作磁通密度保持在比任何其他已知架构更高的磁通密度。并且，永磁体安装更为方便。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种改进低性能磁铁的无刷永磁电动机，包括基座、定子、转子和转轴，定子固定在基座内，转轴经多个轴承安装在基座内，转子固定在转轴上，其特征在于，转子具有铁芯、三组固定件、U型磁体以及连接片，固定件安装在铁芯中，U型磁体沿长度方向磁化，其特征在于，至少一个的U形磁体安装在固定件中，至少一个的U型磁体同时安装在固定件与铁芯中，连接片连接相邻的U型磁体的相同磁极，连接片的两端压在U形磁体的外侧，一定位片位于铁芯一侧，该定位件至少部分的压在固定件和U型磁体上。

磁体厚度方向基本上是沿磁铁的轮廓在各自相反磁极之间延伸，每个磁体由矫顽力低于稀土材料的非稀土材料制成，每个磁体的磁化方向平行于相应磁体的厚度方向。该示例性方采用矫顽力低于稀土材料的非稀土材料制成一对磁体中的每一个。

在本发明的无刷永磁电动机中，所述连接片选自铁、硅钢和镍铁。

在本发明的无刷永磁电动机中，U型磁体采用铝镍钴（AlNiCo）和铁钴钨（FeCoW）中的一种。

在本发明的无刷永磁电动机中，所述U型磁体呈环形阵列结构，相邻的U型磁体的相邻极的极性相同。

在本发明的无刷永磁电动机中，U型磁体具有左磁化部、右磁化部以及中间磁化部，至少一个U型磁体的左磁化部与右磁化部分设于铁芯与固定件内。

在本发明的无刷永磁电动机中，无刷永磁电动机还包括风罩和风扇，风扇固定在转轴尾部，风罩固定在风扇外侧。

本发明的示例性实施例提供了具有稀土电机特性而不使用稀土材料的永磁电机。其可以在不使用稀土永磁体的情况下提供高性能。本发明电机结构包括特殊几何形状的转子，其允许使用较低能量的磁体材料，例如AlNiCo和FeCoW。由于与稀土磁铁相比矫顽力低，现有技术不采用这些磁性材料。并且由于这一限制，考虑到大功率电机的退磁可能性，这些材料在当前电机中不使用。然而，本发明的示例性Pm电机架构包括独特的几何布置，其将这些磁体的工作磁通密度保持在比任何其他已知架构更高的磁通密度。通过在这些磁体的峰值磁通密度附近运作（例如，残余感应），低矫顽力变得可以接受。

附图说明

图1为本发明的无刷永磁电动机的示意图；

图2为图1的局部视图，主要展示了定子转子的结构；

图3为图2的另一方向的示意图；

图4为图3的转子的示意图；

图5为图4的剖视图；

图6为图5的局部视图；

图7为图5的另一局部视图。

具体实施方式

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。改进低性能磁铁的

如图1、2所示的本发明的无刷永磁电动机，包括基座10、定子20、转子30、转轴40以及风罩50和风扇。定子20固定在基座10内，转轴40经多个轴承40安装在基座10内，转子30固定在转轴40上。定子20具有定子绕组21和定子铁芯22。三相电流通入定子绕组21，产生交变磁场。转子30随之转动，从零速开始逐渐同步。转子30经转轴40向外传递有功功率。风扇固定在转轴40尾部，风罩50固定在风扇外侧。风扇转动达到尾部散热的目的，另外，转子30中的叶片31也可以达到此目的。

转子30具有铁芯32、三组固定件60、六组（12个）U型磁体70以及连接片80。铁芯32采用隔磁材料制成，铁芯32的材料提供非磁性支撑结构以消除磁通泄漏，例如采用塑料，环氧树脂，聚合物，玻璃纤维，碳纤维等。铁芯32中可设置鼠笼组件，以相应励磁磁场。多对磁体70在整个转子30中延伸，使得在整个转子30的大致圆形的结构中包含成多个磁体70对。U型磁体70厚度方向基本上是沿磁铁的轮廓在各自相反磁极之间延伸。磁体70对彼此相对应的位置具有相反的极性。在U形磁体70的左侧具有南极（S），并且在U形磁体70的右侧具有北极（N）。相反，在U形磁体70的右侧具有S极，并且在U形磁体70的左侧具有N极。磁体70的磁化方向不同于使用稀土材料作为磁体材料的已知PM电机的磁化方向。这是因为利用稀土材料的已知永磁体中的磁化方向与相应磁体的厚度方向关系是垂直的。本发明不限制对磁极的指定。例如，磁体70对的极性可以反转，只要这磁体70对的彼此相邻的侧面具有相同的磁极即可。永磁体70是低矫顽力磁体，例如AlNiCo或FeCoW。与用于制造已知PM的材料相反，这些材料被认为是非稀土材料。已知的PM技术利用稀土材料作为磁体，例如钕铁硼和钐钴。通过利用这种低矫顽力磁体，本发明的永磁体70的磁化方向与各自磁体的厚度方向平行。每个磁体70由矫顽力低于稀土材料的非稀土材料制成，每个磁体70的磁化方向平行于相应磁体70的厚度方向。其矫顽力低于稀土材料的非稀土材料制成一对磁体中的每一个。以上结构可参照现有技术WO2012118787A2所述。

三个固定件60采用例如铆接等方式对称地安装在铁芯32中。固定件60连接临近的永磁体70形成族群结结构，再固定至转子30中。十二个永磁体70中，六个永磁体70安装在固定件60中。六个永磁体70同时安装在固定件60与铁芯32中。本发明中，每一固定件60例如设有两个U形槽61，永磁体70安装在U形槽61内。永磁体70的顶部与U形槽61形成间隙，用于安装连接片80。同样的，固定件60与铁芯32在相邻的位置具有槽部62、33，两槽部62、33组合成U形槽。永磁体70安装在U形槽内。永磁体70的顶部与U形槽形成间隙，用于安装连接片80。更为详细的，U型磁体70具有左磁化部71、右磁化部72以及中间磁化部73。U型磁体70的左磁化部71与右磁化部72分设于铁芯32与固定件60内。连接片80连接相邻的U型磁体70的相同磁极，连接片80的两端压在U形磁体70的外侧。连接片80的两端形成翻折结构81、82，压在U形磁体70的外侧，并同时压在固定件60或铁芯32上。连接片80采用软磁材料制成，选自铁、硅钢和镍铁。其使得相邻磁体70的相邻磁极相互连接。本发明中，永磁体70可保持固定件60与铁芯32的连接。连接片80可保持永磁体70与固定件60以及永磁体70与铁芯32的连接，最终实现安装之目的。此外，定位片90位于铁芯32一侧，该定位件90至少部分的压在固定件60和U型磁体70上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改进低性能磁铁的无刷永磁电动机，包括基座、定子、转子和转轴，定子固定在基座内，转轴经多个轴承安装在基座内，转子固定在转轴上，其特征在于，转子具有铁芯、三组固定件、U型磁体以及连接片，固定件安装在铁芯中，U型磁体沿长度方向磁化，其特征在于，至少一个的U形磁体安装在固定件中，至少一个的U型磁体同时安装在固定件与铁芯中，连接片连接相邻的U型磁体的相同磁极，连接片的两端压在U形磁体的外侧，一定位片位于铁芯一侧，该定位件至少部分的压在固定件和U型磁体上。

2.根据权利要求1所述的无刷永磁电动机，其特征在于，所述连接片选自铁、硅钢和镍铁。

3.根据权利要求1所述的无刷永磁电动机，其特征在于，U型磁体采用铝镍钴和铁钴钨中的一种。

4.根据权利要求1所述的无刷永磁电动机，其特征在于，所述U型磁体呈环形阵列结构，相邻的U型磁体的相邻极的极性相同。

5.根据权利要求4所述的无刷永磁电动机，其特征在于，U型磁体具有左磁化部、右磁化部以及中间磁化部，至少一个U型磁体的左磁化部与右磁化部分设于铁芯与固定件内。

6.根据权利要求1所述的无刷永磁电动机，其特征在于，无刷永磁电动机还包括风罩和风扇，风扇固定在转轴尾部，风罩固定在风扇外侧。