CN113726059B - 一种永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种永磁电机。本发明提供的永磁电机，包括定子、转子、主轴、永磁块和机壳，主轴转动连接于机壳，永磁块、转子和定子均设置于机壳内，定子连接于机壳，转子连接于主轴；定子包括定子铁心和设置于定子铁心上的电枢绕组；机壳包括壳体和设置于壳体两端的盖体，定子铁心连接于壳体；永磁块轴向充磁，转子包括相对且交错设置的爪极，相邻两个爪极的极性相反，爪极两端的连线在主轴的轴向上具有偏转角度，用以减小磁力线的转向角度。爪极将轴向磁通转变为径向磁通，使磁感线具有三个方向，分别为轴向、径向和周向。

Description

一种永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种永磁电机。

背景技术

近年来，随着稀土永磁材料性能的不断提高，以高效率、高功率密度为显著特征的永磁电机得以快速发展，在航空、航天、舰船、汽车、机床等很多工业领域获得了广泛应用，不仅显著地加快了我国实现工业现代化的步伐，而且有效地促进了我国节能减排战略目标的实现。

现有的永磁爪极电机均是通过两个交错且间隔设置的爪极将轴向磁力线转为径向，但是现有的爪极在将轴向磁力线转换为径向磁力线时的转换效果差，同时爪极间漏磁较大，导致电机整体性能不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁电机，以解决现有的爪极在将轴向磁力线转换为径向磁力线时的转换效果差，同时爪极间漏磁较大的技术问题。

本发明提供的一种永磁电机，包括定子、转子、主轴、永磁块和机壳，所述主轴转动连接于所述机壳，所述永磁块、所述转子和所述定子均设置于所述机壳内，所述定子连接于所述机壳，所述转子连接于所述主轴；

所述定子包括定子铁心和设置于所述定子铁心上的电枢绕组；

所述机壳包括壳体和设置于所述壳体两端的盖体，所述定子铁心连接于所述壳体；

所述永磁块轴向充磁，所述转子包括相对且交错设置的爪极，相邻两个所述爪极的极性相反，所述爪极两端的连线在所述主轴的轴向上具有偏转角度，用以减小相邻所述爪极之间磁力线的转向角度，相邻所述爪极在所述主轴的轴向上错位，用以缩短相邻所述爪极之间磁力线的路径。

作为一种进一步的技术方案，所述爪极包括第一弯曲段和第二弯曲段，沿所述主轴的轴向，所述爪极具有中点，所述第一弯曲段位于所述中点的一侧，所述第二弯曲段位于所述中点的另一侧；

沿所述主轴的周向，所述第一弯曲段向所述中点的一侧弯曲，所述第二弯曲段向所述中点的另一侧弯曲，且第一弯曲段与所述第二弯曲段均呈弧形弯曲。

作为一种进一步的技术方案，所述爪极设置有四个，沿所述主轴的周向，四个爪极相互之间等距排列。

作为一种进一步的技术方案，所述转子包括不导磁的连接柱，连接柱与所述主轴一体成型，且所述主轴向所述连接柱的两端延伸；

所述爪极连接于所述连接柱的外侧壁。

作为一种进一步的技术方案，相邻所述爪极分别为第一爪极和第二爪极，所述连接柱包括第一端和第二端；

所述第一爪极的一端与所述第一端平齐，另一端与所述第二端之间设置有第一机械气隙；

所述第二爪极的一端与所述第二端平齐，另一端与所述第一端之间设置有第二机械气隙。

作为一种进一步的技术方案，所述盖体设置有安装架，所述永磁块通过所述安装架与所述盖体连接。

作为一种进一步的技术方案，还包括固定膜，所述电枢绕通过所述固定膜固定于所述定子铁心的内壁。

作为一种进一步的技术方案，所述固定膜包括内固定层和外固定层，所述电枢绕组设置于所述内固定层和所述外固定层之间，且所述外固定层连接于所述定子铁心的内壁；

所述内固定层为环氧树脂层，和/或所述外固定层为环氧树脂层。

作为一种进一步的技术方案，还包括励磁线圈，所述励磁线圈用于调节磁通密度；

所述定子铁心的内壁设置有安装槽，所述励磁线圈设置于所述安装槽内。

作为一种进一步的技术方案，还包括防护套，所述防护套套设于所述爪极。

与现有技术相比，本发明提供的一种永磁电机所具有的技术优势为：

本发明提供的永磁电机，包括定子、转子、主轴、永磁块和机壳，主轴转动连接于机壳，永磁块、转子和定子均设置于机壳内，定子连接于机壳，转子连接于主轴；定子包括定子铁心和设置于定子铁心上的电枢绕组；机壳包括壳体和设置于壳体两端的盖体，定子铁心连接于壳体；永磁块轴向充磁，转子包括相对且交错设置的爪极，相邻两个爪极的极性相反，爪极两端的连线在主轴的轴向上具有偏转角度，用以减小相邻爪极之间磁力线的转向角度，相邻爪极在主轴的轴向上错位，用以缩短相邻爪极之间磁力线的路径。

永磁块通过轴向充磁，磁力线沿轴向由相邻两个爪极中的一个爪极的一端穿入，进而穿入到另一端，并由另一端进入到另一个爪极，由于爪极两端的连线在主轴的轴向上具有偏转角度，使磁感线在率先穿入的爪极上，具有三个方向，分别为轴向、径向和周向，如此，只需将轴向的这部分通过后一个爪极的作用转换成径向即可，提高了磁力线由径向转换为轴向的转换率，同时相邻爪极在主轴的轴向上错位，使相邻爪极相对应处的偏转角度不同，进而缩短此处的磁力线的路径，减少相邻爪极之间的漏磁，提高电机性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的永磁电机的整体结构爆炸图；

图2为本发明实施例提供的定子与转子的径向剖面图；

图3为本发明实施例提供的永磁电机的盖体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定子铁心轴向剖面图；

图5为本发明实施例提供的永磁块励磁时磁力线走向图；

图6为本发明实施例提供的励磁线圈励磁时磁力线走向图。

图标：1-主轴；2-永磁块；3-定子铁心；4-电枢绕组；5-壳体；6-盖体；7-第一爪极；8-第二爪极；9-连接柱；10-第一机械气隙；11-第二机械气隙；12-内固定层；13-外固定层；14-励磁线圈；15-安装槽；16-防护套；17-安装架；18-第一磁力线；19-第二磁力线；20-气隙。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

具体结构如图1至图5所示。

本实施例提供一种永磁电机，包括定子、转子、主轴1、永磁块2和机壳，所述主轴1转动连接于所述机壳，所述永磁块2、所述转子和所述定子均设置于所述机壳内，所述定子连接于所述机壳，所述转子连接于所述主轴1；

所述定子包括定子铁心3和设置于所述定子铁心3上的电枢绕组4；

所述机壳包括壳体5和设置于所述壳体5两端的盖体6，所述定子铁心3连接于所述壳体5；

永磁块2轴向充磁，转子包括相对且交错设置的爪极，相邻两个爪极的极性相反，爪极两端的连线在主轴1的轴向上具有偏转角度，用以减小相邻爪极之间磁力线的转向角度，相邻爪极在主轴1的轴向上错位，用以缩短相邻爪极之间磁力线的路径。

如图1所示，本实施例中，壳体5呈筒状，两端分别设置有盖体6，两端的盖体6中心处均开设有通孔，主轴1穿过通孔与盖体6转动连接，壳体5与盖体6均能够导磁，盖体6与壳体5之间设置有连接结构，且通过连接结构可拆卸连接，连接结构为卡扣、丝扣或螺栓与螺帽等，结构简单，方便拆卸。

爪极由导磁材料制成，且位于同一圆周上，沿所述主轴1的轴向，所述爪极具有中点，爪极相对于中点顺时针扭转，爪极两个端点的连线在轴向上有偏转角度，偏转角度在10°至50度之间，本实施例优选的偏转角度为45°，如此，使爪极在周向上对称分布，对称分布的结构有利于电机的高速运行，且相邻爪极之间的磁力线转向率最高。

本实施例中，永磁块2通过轴向充磁，磁力线沿轴向由相邻两个爪极中的一个爪极的一端穿入，进而穿入到另一端，并由另一端进入到另一个爪极，由于爪极两端的连线在主轴1的轴向上具有偏转角度，使磁感线在率先穿入的爪极上，具有三个方向，分别为轴向、径向和周向，如此，只需将轴向的这部分通过后一个爪极的作用转换成径向即可，提高了磁力线由径向转换为轴向的转换率，同时相邻爪极在主轴1的轴向上错位，使相邻爪极相对应处的偏转角度不同，进而缩短此处的磁力线的路径，减少相邻爪极之间的漏磁，提高电机性能。

本实施例的可选技术方案中，所述爪极包括第一弯曲段和第二弯曲段，所述第一弯曲段位于所述中点的一侧，所述第二弯曲段位于所述中点的另一侧，沿主轴1的周向，第一弯曲段向中点的一侧弯曲，第二弯曲段向中点的另一侧弯曲，即沿中点向两侧弯曲，使爪极整体流线顺畅，导磁效果好，同时由于相邻爪极在主轴1的轴向上错位，使一个爪极的端部与另一个爪极的端部不是对齐状态，进而使一个爪极的端部与另一个爪极周向上对应的位置曲率不同，如此，使此对应位置处的距离变小，经过此处的磁力线路径变短。

本实施例优选的，所述第一弯曲段与所述第二弯曲段均呈弧形弯曲，弧形弯曲提高美观度，同时降低离心力。

本实施例的可选技术方案中，所述爪极设置有四个，沿所述主轴1的周向，四个所述爪极相互之间等距排列。

本实施例中，四个爪极位于同一圆周上，且相对的两个同极性，相邻两个爪极之间在周向上相差90°，整体结构对称，适合电机的高速运行。

本实施例的可选技术方案中，所述转子还包括不导磁的连接柱9，所述连接柱9与所述主轴1为一体铸成，且所述主轴1向所述连接柱9的两端延伸；

所述爪极连接于所述连接柱9的外侧壁。

本实施例中，连接柱9的外侧壁设置有四个燕尾槽，四个爪极均通过燕尾槽连接于连接柱9的外侧壁，通过燕尾槽连接稳固，提高稳定性。

本实施例的可选技术方案中，相邻所述爪极分别为第一爪极7和第二爪极8，所述连接柱9包括第一端和第二端；所述第一爪极7的一端与所述第一端平齐，另一端与所述第二端之间设置有第一机械气隙10；所述第二爪极8的一端与所述第二端平齐，另一端与所述第一端之间设置有第二机械气隙11，第一间隙与第二间隙具有隔磁效果，防止磁力线不经过定子而通过第一爪极7和第二爪极8的导通直接从N级永磁体回到S极永磁体，提高磁通密度，同时使第一爪极7和第二爪极8轴向上错位，缩短磁力线的路径，减少漏磁。

本实施例的可选技术方案中，所述盖体6连接有所述永磁块2。

本实施例中，永磁块2设置有两个，均轴向充磁，分别连接在两端的盖体6上，且永磁块2呈环形，永磁块2与爪极在同一圆周上，使永磁块2正对爪极励磁，提高磁通密度，同时永磁块2设置在盖体6上，使转子结构简单，增强了转子的机械性能，更适于高速运行，同时能够有效减小永磁块2上的涡流损耗，易于永磁块2散热，有效避免了涡流损耗过大产生较高温升而造成的永磁块2永久性失磁现象的发生。

本实施例的可选技术方案中，所述盖体6设置有安装架17，所述永磁块2通过所述安装架17与所述盖体6连接。

本实施例中，安装架17包括外环挡块和内环挡块，外环挡块与内环挡块之间形成有卡槽，永磁块2安装在卡槽内，结构简单，固定牢固。

本实施例的可选技术方案中，还包括固定膜，所述电枢绕通过所述固定膜固定于所述定子铁心3的内壁，定子铁心3采用无槽结构，消除了开槽引起的损耗，没有齿槽效应，允许了更高的气隙20的磁通密度。

具体的，所述固定膜包括内固定层12和外固定层13，内固定层12和外固定层13均呈环形，所述电枢绕组4设置于所述内固定层12和所述外固定层13之间，且所述外固定层13连接于所述定子铁心3的内壁。

更具体的，所述内固定层12为环氧树脂层，和/或所述外固定层13为环氧树脂层，环氧树脂层既能够导磁还能够隔热，有效防止壳体5过热，同时不影响永磁电机正常工作。

本实施例的可选技术方案中，还包括励磁线圈14，所述励磁线圈14用于调节磁通密度。

本实施例中，励磁线圈14对永磁块2起到辅助励磁的作用，励磁线圈14和永磁块2共同作用时，气隙20磁场由励磁电流和永磁块2共同产生，通过调节励磁电流的大小及方向，调节气隙20的磁通密度。当需要增大气隙20的磁密时，励磁线圈14施加的直流电产生的磁路的走向与永磁体单独作用时的磁路走向相同，当需要减小气隙20的磁密时，励磁线圈14施加的直流电产生的磁路走向与永磁体单独作用时的磁路走向相反。

本实施例的可选技术方案中，所述定子铁心3的内壁设置有安装槽15，所述励磁线圈14设置于所述安装槽15内。

如图4所示，本实施例中，沿所述主轴1的轴向，所述安装槽15设置于所述定子铁心3的中间，使安装槽15内的励磁线圈14与两侧的永磁块2距离相等，励磁更为均衡。

本实施例的可选技术方案中，还包括防护套16，防护套16呈筒状，且套在爪极的外侧，防护套16的两端分别与连接柱9的第一端和第二端平齐，通过防护套16保护爪极，防止爪极离心力过大而导致的损坏，同时提高稳定性。

如图5所示，本发明提供的永磁电机，一侧永磁块2产生的磁力线的回路为：永磁块2产生第一磁力线18，第一磁力线18由盖体6上的永磁块2的N极出发，依次穿过第一爪极7、第二爪极8、气隙20、电枢绕组4、定子铁心3、壳体5和盖体6，并由盖体6回到永磁的S极；另一侧永磁块2产生的磁力线回路与其相反。

如图6所示，励磁线圈14产生的第二磁力线19的回路为：第二磁力线19依次穿过定子铁心3、壳体5、盖体6、一端的永磁块2、第一爪极7、第二爪极8、气隙20、定子铁心3。励磁线圈14通过改变电流方向，改变磁力线回路方向，进而调节磁通密度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种永磁电机，其特征在于，包括：定子、转子、主轴(1)、永磁块(2)和机壳，所述主轴(1)转动连接于所述机壳，所述永磁块(2)、所述转子和所述定子均设置于所述机壳内，所述定子连接于所述机壳，所述转子固定于所述主轴(1)上；

所述定子包括定子铁心(3)和设置于所述定子铁心(3)上的电枢绕组(4)；

所述机壳包括壳体(5)和设置于所述壳体(5)两端的盖体(6)，所述定子铁心(3)连接于所述壳体(5)；

所述永磁块(2)轴向充磁，所述转子包括相对且交错设置的爪极，所述爪极位于同一圆周上，相邻两个所述爪极的极性相反，沿所述主轴(1)的轴向，所述爪极具有中点，所述爪极相对于所述中点顺时针扭转，所述爪极两端的连线在所述主轴(1)的轴向上具有偏转角度，所述偏转角度在10°至50°之间，用以减小相邻所述爪极之间磁力线的转向角度，相邻所述爪极在所述主轴(1)的轴向上错位，用以缩短相邻所述爪极之间磁力线的路径。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述爪极包括第一弯曲段和第二弯曲段，沿所述主轴(1)的轴向，所述爪极具有中点，所述第一弯曲段位于所述中点的一侧，所述第二弯曲段位于所述中点的另一侧；

沿所述主轴(1)的周向，所述第一弯曲段向所述中点的一侧弯曲，所述第二弯曲段向所述中点的另一侧弯曲，且第一弯曲段与所述第二弯曲段均呈弧形弯曲。

3.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述爪极设置有四个，沿所述主轴(1)的周向，四个爪极相互之间等距排列。

4.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述转子包括不导磁的连接柱(9)，连接柱(9)与所述主轴(1)一体成型，且所述主轴(1)向所述连接柱(9)的两端延伸；

所述爪极连接于所述连接柱(9)的外侧壁。

5.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于，相邻所述爪极分别为第一爪极(7)和第二爪极(8)，所述连接柱(9)包括第一端和第二端；

所述第一爪极(7)的一端与所述第一端平齐，另一端与所述第二端之间设置有第一机械气隙(10)；

所述第二爪极(8)的一端与所述第二端平齐，另一端与所述第一端之间设置有第二机械气隙(11)。

6.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述盖体(6)设置有安装架(17)，所述永磁块(2)通过所述安装架(17)与所述盖体(6)连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的永磁电机，其特征在于，还包括固定膜，所述电枢绕通过所述固定膜固定于所述定子铁心(3)的内壁。

8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述固定膜包括内固定层(12)和外固定层(13)，所述电枢绕组(4)设置于所述内固定层(12)和所述外固定层(13)之间，且所述外固定层(13)连接于所述定子铁心(3)的内壁；

所述内固定层(12)为环氧树脂层，和/或所述外固定层(13)为环氧树脂层。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的永磁电机，其特征在于，还包括励磁线圈(14)，用于调节气隙(20)磁通密度；

所述定子铁心(3)的内壁设置有安装槽(15)，所述励磁线圈(14)设置于所述安装槽(15)内。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的永磁电机，其特征在于，还包括防护套(16)，所述防护套(16)套设于所述爪极。

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