CN114301247A - 一种多极电机整体充磁方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于多极电机充磁领域，公开了一种多极电机整体充磁方法及装置，该方法包括：在电机转子外围环向布置至少一个充磁线圈，每个充磁线圈覆盖多个连续的永磁磁极，将至少一个充磁线圈覆盖的充磁区间内的各磁极分别设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极，在非目标永磁磁极外侧设置屏蔽板；向充磁线圈通入脉冲电流以完成对目标永磁磁极的充磁，同时，屏蔽板内感应涡流产生附加磁场以抵消原充磁磁场，使得非目标永磁磁极的磁性状态保持不变；改变充磁线圈、屏蔽板与各磁极的相对位置，根据线圈覆盖程度，重复一次或多次充磁过程以完成转子上所有磁极的充磁。本发明采用单线圈覆盖多个磁极对多极电机进行整体充磁，成本低，可靠性强，充磁效率高。

Description

一种多极电机整体充磁方法及装置

技术领域

本发明属于多极电机充磁技术领域，更具体地，涉及一种多极电机整体充磁方法及装置。

背景技术

整体充磁技术是一种将未带磁性的磁极与电机转子装配完成后，通过特殊的充磁线圈对磁极进行充磁的方式。对于多极永磁电机，需要根据电机容量，选择不同的整体充磁方式。针对小容量电机，为了确保充磁磁场的对称性和周期性，通常采用线圈全覆盖的充磁方式，即在每个磁极表面布置一个充磁线圈，线圈间串联或并联连接。当在线圈组中通以脉冲电流时，各线圈产生方向交替变化的径向充磁磁场，对永磁磁极进行充磁。而对于大容量电机，由于充磁所需能量更高，常规电源难以提供单线圈覆盖单磁极、所有磁极同时充磁所需的能量，只能采用线圈部分覆盖的充磁方式，即在转子表面环向布置一个或多个充磁线圈，每次放电过程只对线圈所覆盖的磁极充磁。一次放电完成后，调整转子与充磁线圈的相对位置，让下一批待充磁磁极进入线圈覆盖区域进行充磁，如此往复，直至完成所有磁极的充磁。

以上充磁方式中每个充磁线圈均只覆盖一个永磁磁极。特别地，对于线圈全覆盖充磁方式，由于充磁线圈数与永磁磁极数相等，电机极数越多，需要的充磁线圈数量也越多，磁极分布越密集，导致线圈绕制难度增大，加工成本提高；同时，线圈间接头过多，使得充磁装置的工装结构复杂，可靠性降低。此外，伴随着永磁材料磁学性能的提升，永磁体饱和充磁所需磁场强度也在提高。对于多极电机，由于电机极距很小，使得充磁线圈的环向跨度和弯曲半径很小，无法采用大截面导线进行绕制，而常规尺寸导线无法承载永磁体饱和充磁所需的电流强度，因此现有多极电机整体充磁方法不能应用于高矫顽力、小跨距永磁磁极电机的充磁。

综上所述，现有充磁方法存在线圈加工成本高、工装结构复杂、可靠性低以及适用性差等诸多问题，亟需一种新的多极电机整体充磁方法及充磁装置。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多极电机整体充磁方法及装置，旨在解决现有整体充磁方法所需要的线圈加工成本高、工装结构复杂、可靠性低以及适用性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多极电机整体充磁方法，包括如下步骤：

在待充磁电机转子外围环向布置至少一个充磁线圈，每个所述充磁线圈覆盖多个连续的永磁磁极，所述至少一个充磁线圈的两侧边界内覆盖区域为充磁区间，根据充磁方向的要求，将所述充磁区间内的各永磁磁极分别设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极，在所述非目标永磁磁极外侧设置屏蔽板；

向所述充磁线圈通入脉冲电流而产生强度变化的原充磁磁场以完成对所述目标永磁磁极的充磁，同时，所述屏蔽板内感应涡流产生附加磁场，所述附加磁场与所述非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场抵消，使得所述非目标永磁磁极的磁性状态保持不变；

改变所述充磁线圈、所述屏蔽板与所述待充磁电机转子上各永磁磁极的相对位置，根据所述充磁线圈在所述待充磁电机转子外围的覆盖程度，重复一次或多次充磁过程以完成所述待充磁电机转子上所有永磁磁极的充磁。

优选地，每个所述充磁线圈覆盖三个连续的永磁磁极，将所述三个连续的永磁磁极中位于中间的永磁磁极设定为非目标永磁磁极，其余两个永磁磁极均设定为目标永磁磁极。

进一步优选地，在所述待充磁电机转子外围环向均匀布置多个所述充磁线圈，相邻两个所述充磁线圈之间间隔一个永磁磁极，将相邻两个所述充磁线圈之间间隔的一个永磁磁极设定为目标永磁磁极。

进一步优选地，在所述待充磁电机转子外围环向均匀布置多个所述充磁线圈，相邻两个所述充磁线圈之间间隔三个永磁磁极，将相邻两个所述充磁线圈之间间隔的三个永磁磁极中位于中间的永磁磁极设定为非目标永磁磁极，其余两个永磁磁极均设定为目标永磁磁极。

优选地，改变所述充磁线圈、所述屏蔽板与所述待充磁电机转子上各永磁磁极的相对位置时，所述充磁线圈与所述屏蔽板的相对位置保持不变，所述充磁线圈相对所述待充磁电机转子上各永磁磁极转动一个磁极或一个充磁区间的角度。

优选地，所述屏蔽板尽可能靠近所述非目标永磁磁极且不接触所述非目标永磁磁极。

按照本发明的另一方面，还提供了一种多极电机整体充磁装置，包括充磁电源、充磁线圈和屏蔽板；

所述充磁电源与所述充磁线圈连接，用于为所述充磁线圈提供脉冲电流；

所述充磁线圈设置有至少一个，用于在待充磁电机转子外围环向布置以对充磁区间内的永磁磁极进行充磁，所述充磁区间为所述至少一个充磁线圈的两侧边界内覆盖区域，每个所述充磁线圈的尺寸能够覆盖所述待充磁电机转子上的多个连续的永磁磁极，根据充磁方向的要求，所述充磁区间内的各永磁磁极被设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极；

所述屏蔽板设置有至少一个，用于分别在各所述非目标永磁磁极外侧设置，并在所述充磁线圈充磁时产生涡流而产生附加磁场以抵消所述非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场，使得所述非目标永磁磁极的磁性状态保持不变。

优选地，所述充磁线圈和所述屏蔽板为一体式装配，且所述充磁线圈与所述屏蔽板的相对位置固定；所述屏蔽板为铜板。

优选地，所述屏蔽板的形状和尺寸用于调控所述非目标永磁磁极所在区域的磁场屏蔽率和所述目标永磁磁极所在区域的磁场强度、磁场方向及磁场均匀度。

优选地，所述充磁线圈设置有多个，且多个所述充磁线圈采用串联连接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)相比于传统的采用单线圈覆盖单磁极对多极电机进行整体充磁的方法，本发明采用单线圈覆盖多个连续磁极进行整体充磁，增大了单个充磁线圈的环向跨度和弯曲半径，绕制难度小，降低了加工成本，简化了工装结构，充磁可靠性得到增强；并且大环向跨度和弯曲半径的充磁线圈可选择较大截面导线进行绕制，这样能够满足高磁场强度要求，特别适用于高矫顽力、小跨距永磁磁极电机的整体充磁，充磁适用性强；同时，在已充磁或未充磁的非目标永磁磁极表面设置屏蔽板，使得被屏蔽永磁磁极的磁性状态不发生改变，实现充磁线圈对目标永磁磁极的精准充磁，改善目标磁极区域的磁力线分布，提高目标磁极区域在充磁方向上的磁场强度，进而提高充磁过程的能量转化率。

(2)本发明通过设置单个充磁线圈覆盖三个连续磁极，使得单个线圈单次放电可至少对两个永磁磁极进行饱和充磁，相比于传统充磁方法，充磁线圈数量减少为原来的一半，能够有效解决充磁线圈数量多导致的加工成本高、工装复杂等问题；同时，充磁线圈的环向跨度适当，屏蔽板位置设置合理。

(3)本发明将屏蔽板设置在尽可能靠近对应的永磁磁极的位置，能够保证该永磁磁极所在区域的磁场屏蔽效果，进一步地，屏蔽板采用铜板，在相同的脉冲磁场环境下，涡流效应更强，屏蔽效果更好；而屏蔽板不接触对应的永磁磁极，则屏蔽板与永磁磁极表面不发生机械摩擦，便于调整永磁磁极与屏蔽板的相对位置，避免充磁装置与电机转子间发生碰撞导致结构破坏。

(4)本发明提供的多极电机整体充磁装置，结构简单，充磁效率高，可靠性强，节约了充磁线圈加工和充磁过程中的成本；通过设置大环向跨度和弯曲半径的充磁线圈，并在特定位置设置屏蔽板，保证了整体充磁的可靠性，充磁效果好；本发明充磁线圈可选择较大截面导线进行绕制，当通以足够强度电流时，能够产生永磁体饱和充磁所需的高强度磁场，本发明充磁装置能够满足高矫顽力、小跨距永磁磁极电机整体充磁需求，适应性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多极电机整体充磁方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种多极电机整体充磁过程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种单线圈多极电机整体充磁装置的立体结构图；

图4为本发明实施例提供的一种单线圈多极电机整体充磁装置的主视图；

图5为本发明实施例1提供的一种充磁区间环向部分覆盖多极电机整体充磁装置的立体结构图；

图6为本发明实施例1提供的一种充磁区间环向部分覆盖多极电机整体充磁装置的主视图；

图7为本发明实施例1提供的一种多极充磁线圈排布方案及充磁过程电流方向示意图；

图8为本发明实施例2提供的一种充磁区间环向全覆盖多极电机整体充磁装置的立体结构图；

图9为本发明实施例2提供的一种充磁区间环向全覆盖多极电机整体充磁装置的主视图；

图10为本发明实施例3提供的一种充磁区间环向全覆盖多极电机整体充磁装置的立体结构图；

图11为本发明实施例3提供的一种充磁区间环向全覆盖多极电机整体充磁装置的主视图；

图12为本发明实施例3提供的一种多极充磁线圈排布方案及充磁过程电流方向示意图；

图13为本发明实施例提供的无屏蔽板作用下充磁过程磁力线分布情况示意图；

图14为本发明实施例提供的长方体屏蔽板作用下充磁过程磁力线分布情况示意图；

图15为本发明实施例提供的拱形屏蔽板作用下充磁过程磁力线分布情况示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1、充磁线圈；2、屏蔽板；3、待充磁电机转子；3-1、永磁磁极；3-2、转子铁芯；4-待充磁的一批磁极；5-已充磁的一批磁极。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1至图4所示，本发明提供的一种多极电机整体充磁方法包括如下步骤：

S1、在待充磁电机转子3外围环向布置至少一个充磁线圈1(图2中以三个为例)，每个充磁线圈1覆盖多个连续的永磁磁极3-1，该至少一个充磁线圈的两侧边界内覆盖区域为充磁区间，根据充磁方向的要求，将所述充磁区间内的各永磁磁极3-1分别设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极，在非目标永磁磁极外侧设置屏蔽板2；

S2、向充磁线圈1通入脉冲电流而产生强度变化的原充磁磁场以完成对目标永磁磁极的充磁，同时，屏蔽板2内感应涡流产生附加磁场，该附加磁场与非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场抵消，使得非目标永磁磁极的磁性状态保持不变；

S3、改变充磁线圈1、屏蔽板2与待充磁电机转子3上各永磁磁极3-1的相对位置，根据充磁线圈1在待充磁电机转子3外围的覆盖程度，重复一次或多次充磁过程以完成待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1的充磁。

具体地，如图2所示，以设置三个充磁线圈1为例，三个充磁线圈1的左右边界内覆盖区域为充磁区间，起初待充磁的一批磁极4的一部分进入充磁区间，向各充磁线圈1通入脉冲电流，充磁区间内的目标永磁磁极被充磁；待充磁电机转子3上各永磁磁极3-1相对充磁线圈1和屏蔽板2转动一定角度，使得待充磁的一批磁极4的剩余部分进入充磁区间，应当理解的是，这里既可以仅转动待充磁电机转子3(即转子铁芯3-2转动以带动永磁磁极3-1沿圆周运动)，而充磁线圈1和屏蔽板2的位置保持不变，又可以沿待充磁电机转子3的环向同时转动充磁线圈1和屏蔽板2，而待充磁电机转子3的位置保持不变，然后向各充磁线圈1通入与上一步骤相反方向的脉冲电流，以保证待充磁电机转子3上各永磁磁极3-1的磁极取向要求，此时待充磁的一批磁极4的剩余磁极被充磁，至此待充磁的一批磁极4全部完成充磁。若多个充磁线圈1及其间隔区域环向全覆盖整个待充磁电机转子3上的所有永磁磁极3-1时(如图8和图10所示)，进行上述两次充磁过程(两次充磁方向相反)即可完成所有永磁磁极3-1的充磁。若一个充磁线圈1或多个充磁线圈1及其间隔区域仅部分覆盖所有永磁磁极3-1时(如图3和图5所示)，需再次调整待充磁电极转子3上各永磁磁极3-1与充磁线圈1、屏蔽板2的相对位置，使其偏转一个充磁区间的角度，另外待充磁的一批磁极4的一部分进入充磁区间，而之前待充磁的一批磁极4已完全离开充磁区间并成为已充磁的一批磁极5，重复上述两次充磁过程若干次，直至待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1完成充磁。

本发明提供的技术方案，与现有技术相比，存在以下优势：

①本发明采用单线圈覆盖多个连续磁极的方法对多极电机进行整体充磁，解决了传统单线圈覆盖单磁极充磁方法中充磁线圈数量多，绕制难度大的问题，简化了工装结构，降低了加工成本，充磁可靠性得到增强。

②由于高磁学性能的永磁体对充磁磁场强度有更高要求，本发明通过单线圈覆盖多磁极的方法，增大了充磁线圈的环向跨度和弯曲半径，在高磁场强度要求下，可选择较大截面导线进行线圈绕制，并通以足够强度电流，以产生永磁体饱和充磁所需磁场。相较于传统充磁方法，本发明能够满足高矫顽力、小跨距永磁磁极电机整体充磁需求，充磁适用性强。

③本发明在已充磁或未充磁的非目标永磁磁极外侧设置屏蔽板，使得被屏蔽永磁磁极的磁性状态不发生改变，实现充磁线圈对目标永磁磁极的精准充磁；同时，屏蔽板可改善目标永磁磁极所在区域的磁力线分布，提高目标永磁磁极所在区域在充磁方向上的磁场强度，进而提高充磁过程的能量转化率。

一些实施例中，如图3、图5、图8和图10所示，每个充磁线圈1覆盖三个连续的永磁磁极3-1，根据充磁方向的要求，应将该三个连续的永磁磁极3-1中位于中间的磁极设定为非目标永磁磁极，其余两个磁极均设定为目标永磁磁极，则屏蔽板2设置在中间磁极的外侧。

单个充磁线圈单次放电可至少对两个永磁磁极进行饱和充磁，这样的设计相比于传统的单个充磁线圈对单个磁极充磁的方法，充磁线圈数量减少为原来的一半，能够有效解决充磁线圈数量多导致的加工成本高、工装复杂等问题。同时，充磁线圈的环向跨度适当，屏蔽板位置设置合理，将原磁场强度较大的区域设置为目标充磁区域，将原磁场强度较小的中心区域设置为非目标充磁区域，可以保证目标充磁区域内的磁场强度和非目标充磁区域的磁场屏蔽效果。

进一步地，如图5和图8所示，在待充磁电机转子3外围环向均匀布置N(N≥2)个充磁线圈1，相邻两个充磁线圈1之间间隔一个永磁磁极3-1，这一个永磁磁极3-1为目标永磁磁极。这N个充磁线圈1两次放电后可使原充磁区间内所有待充磁的一批磁极4(一批为4N个磁极)完成充磁，充磁效率高。优选地，M个充磁线圈1及其间隔区域覆盖整个待充磁电机转子3外周，即待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1均位于充磁区间内，两次充磁过程即可对待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1(4M个磁极)完成充磁，充磁效率高的同时，能够保证充磁磁场位形的对称性和周期性。

或者进一步地，如图10所示，在待充磁电机转子3外围环向均匀布置N(N≥2)个充磁线圈1，相邻两个充磁线圈1之间间隔三个永磁磁极3-1；在这三个永磁磁极3-1中，将位于两端的磁极均设定为目标永磁磁极，位于中间的磁极设定为非目标永磁磁极。这N个充磁线圈1两次放电后可使原充磁区间内所有待充磁的一批磁极4(一批为6N-2个磁极)完成充磁。优选地，M个充磁线圈1及其间隔区域覆盖整个待充磁电机转子3外周，即待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1均位于充磁区间内，两次充磁过程即可对待充磁电机转子3上所有永磁磁极3-1(6M个磁极)完成充磁，充磁效率高。对于相同数量充磁线圈1，相比于相邻两个充磁线圈1间隔一个永磁磁极的线圈排布方式，该线圈排布方式下充磁磁场强度分布更均匀，单次放电可充磁磁极数量更多，能量利用率更高。

一些实施例中，屏蔽板2尽可能靠近非目标永磁磁极且不接触该非目标永磁磁极。屏蔽板与对应的永磁磁极间隙小，能够保证磁场屏蔽效果；同时，屏蔽板不接触永磁磁极，即屏蔽板与永磁磁极表面不发生机械摩擦，便于调整永磁磁极与屏蔽板的相对位置，避免充磁装置与电机转子间发生碰撞导致结构破坏。

另一方面，本发明还提供一种多极电机整体充磁装置，其包括充磁电源、充磁线圈1和屏蔽板2；

充磁电源与充磁线圈1连接，用于为充磁线圈1提供脉冲电流；

充磁线圈1设置有至少一个，用于在待充磁电机转子3外围环向布置以对充磁区间内的永磁磁极3-1进行充磁，所述充磁区间为至少一个充磁线圈1的两侧边界内覆盖区域，每个充磁线圈1的尺寸能够覆盖待充磁电机转子3上的多个连续的永磁磁极3-1，根据充磁方向的要求，所述充磁区间内的各永磁磁极3-1被设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极；

屏蔽板2设置有至少一个，用于分别在各非目标永磁磁极外侧设置，并在充磁线圈1充磁时产生涡流而产生附加磁场以抵消非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场，使得非目标永磁磁极的磁性状态保持不变。

本发明充磁装置中单个充磁线圈能够覆盖多个相邻永磁磁极，相比传统单线圈覆盖单磁极，对相同极数的多极电机充磁而言，所需充磁线圈数量更少，由于线圈尺寸大，减小了绕制难度，简化了工装结构，降低了加工成本，充磁可靠性得到增强。由于高磁学性能的永磁体对充磁磁场强度有更高要求，本发明充磁装置通过增大充磁线圈的环向跨度和弯曲半径，在高磁场强度要求下，可选择较大截面导线进行线圈绕制，并通以足够强度电流，以产生永磁体饱和充磁所需磁场，尤其适用于高矫顽力、小跨距永磁磁极电机整体充磁。本发明屏蔽板用于覆盖已充磁或未充磁的非目标永磁磁极表面，使得被屏蔽永磁磁极的磁性状态不发生改变，实现充磁线圈对目标永磁磁极的精准充磁；同时，屏蔽板可改善目标永磁磁极所在区域的磁力线分布，提高目标永磁磁极所在区域在所需充磁方向上的磁场强度，进而提高充磁过程的能量转化率。

一些实施例中，每个充磁线圈1的尺寸能够覆盖待充磁电机转子3上的三个连续的永磁磁极，该三个连续的永磁磁极中位于中间的磁极被设定为非目标永磁磁极，其余两个磁极被设定为目标永磁磁极，则屏蔽板2用于设置在位于中间磁极外侧以屏蔽该磁极所在区域的充磁磁场。

一些实施例中，充磁线圈1设置有多个，在充磁过程中，多个充磁线圈1沿待充磁电机转子3外围环向布置，且相邻两个充磁线圈1之间间隔一个永磁磁极3-1，该间隔的一个永磁磁极3-1被设定为目标永磁磁极。

一些实施例中，充磁线圈1设置有多个，在充磁过程中，多个充磁线圈1沿待充磁电机转子3外围环向布置，且相邻两个充磁线圈1之间间隔三个永磁磁极3-1，该间隔的三个永磁磁极3-1中位于中间的磁极被设定为非目标永磁磁极，其余两个磁极均被设定为目标永磁磁极。

一些实施例中，充磁线圈1和屏蔽板2为一体式装配，且充磁线圈1与屏蔽板2的相对位置固定。在一次放电结束后，只要转动待充磁电机转子3，便可调整各永磁磁极3-1与充磁线圈1、屏蔽板2的相对位置，对剩余未充磁磁极进行下一次充磁，操作简单。同时，充磁线圈1与屏蔽板2的相对位置保持不变，可以保证多次充磁过程中磁场位形的一致性，提高充磁精度。

一些实施例中，屏蔽板2为铜板。铜板导电率高，在相同的脉冲磁场环境下，涡流效应更强，屏蔽效果更佳。

一些实施例中，根据实际充磁磁场需求，调整屏蔽板2的形状和尺寸，以提高所对应的非目标永磁磁极所在区域的磁场屏蔽率，优化目标充磁区域的磁场强度、磁场方向及磁场均匀度。

如图13、图14和图15所示，屏蔽板的形状和尺寸会影响充磁磁场的分布，进而影响永磁磁极的充磁效果。因此，优化屏蔽板结构，设计成覆盖永磁磁极表面的长方体(参见图14)或者弯曲一定弧度的拱形(参见图15)，可使磁力线尽可能聚拢于目标充磁区域，并沿理想充磁方向垂直穿过目标待充磁磁极(即三个磁极中位于两端的磁极)，避开非目标磁极(即三个磁极中位于中间的磁极)，从而最大限度提高充磁精度及能量转化率。应当理解的是，各屏蔽板2的形状和尺寸可以相同，也可以不同，更优选地，所有屏蔽板2的形状和尺寸均相同，以保证各充磁线圈1所在区域及各相邻两个充磁线圈1之间区域的磁场位形的均匀性和一致性。

一些实施例中，充磁线圈1设置有多个，且多个充磁线圈1采用串联连接，使得通过各充磁线圈1的电流相等，从而确保充磁磁场位形的对称性和周期性。

以下结合具体实施例，对上述技术方案详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种多极电机整体充磁装置，如图5和图6所示，包括充磁电源、N个充磁线圈1和N个屏蔽板2，其中N≥2。待充磁电机转子3包括转子铁芯3-2和沿转子铁芯3-2环向均匀分布的4M个永磁磁极3-1，其中M＞N。每个充磁线圈1能够覆盖三个永磁磁极3-1，每个屏蔽板2为长方体。

结合图7所示，本实施例利用该装置对多极电机整体充磁方法具体为：

(1)将N个充磁线圈1沿待充磁电机转子3外周均匀布置，并采用串联连接，每个充磁线圈1覆盖三个连续的永磁磁极3-1，以一个永磁磁极3-1为间隔进行铺设，N个充磁线圈1两侧边界内的区域为充磁区间。每个充磁线圈1覆盖的三个永磁磁极3-1中，位于两端的为目标永磁磁极，位于中间的为非目标永磁磁极，且相邻两个充磁线圈1之间间隔的永磁磁极3-1为目标永磁磁极，在每个非目标永磁磁极外侧布置一个屏蔽板2。

(2)一次充磁：利用充磁电源对N个充磁线圈1通入脉冲电流，产生强度变化的原充磁磁场，对充磁区间内的目标永磁磁极进行充磁，在布置有屏蔽板2的非目标永磁磁极所在区域，屏蔽板2内感应涡流产生的附加磁场与该区域原充磁磁场抵消，使得非目标永磁磁极的磁性状态不发生改变。

(3)二次充磁：一次充磁结束后，将待充磁电机转子3相对充磁线圈1和屏蔽板2转动一个磁极的角度，向各充磁线圈1中通入与一次充磁过程反向的脉冲电流，对充磁区间内剩余待充磁磁极进行充磁，此时屏蔽板2可保障所对应的已充磁磁极的磁性状态不发生改变。根据充磁线圈分布特性，两次充磁过程即可对充磁区间内所有永磁磁极3-1(一批4N个磁极)完成充磁。

(4)将待充磁电机转子3相对充磁线圈1和屏蔽板2转动一个充磁区间的角度，使新一批4N个待充磁永磁磁极进入充磁区间，重复步骤(2)和(3)一次或多次，以完成待充磁电机转子3上的4M个永磁磁极3-1的充磁。

实施例2

本实施例提供了一种多极电机整体充磁装置，如图8和图9所示，包括充磁电源、N个充磁线圈1和N个屏蔽板2，其中N＞2。待充磁电机转子3包括转子铁芯3-2和沿转子铁芯3-2环向均匀分布的4N个永磁磁极3-1。每个充磁线圈1能够覆盖三个永磁磁极3-1，每个屏蔽板2为长方体。

本实施例利用该装置对多极电机整体充磁方法具体为：

(1)将N个充磁线圈1沿待充磁电机转子3外周均匀布置，并采用串联连接，每个充磁线圈1覆盖三个连续的永磁磁极3-1，以一个永磁磁极3-1为间隔进行铺设，这样，4N个永磁磁极3-1均位于充磁区间内。每个充磁线圈1覆盖的三个永磁磁极3-1中，位于两端的为目标永磁磁极，位于中间的为非目标永磁磁极，且相邻两个充磁线圈1之间间隔的永磁磁极3-1为目标永磁磁极，在每个非目标永磁磁极外侧布置一个屏蔽板2。

(2)一次充磁：利用充磁电源对N个充磁线圈1通入脉冲电流，产生强度变化的原充磁磁场，对充磁区间内的目标永磁磁极进行充磁，在布置有屏蔽板2的非目标永磁磁极所在区域，屏蔽板2内感应涡流产生的附加磁场与该区域原充磁磁场抵消，使得非目标永磁磁极的磁性状态不发生改变。

(3)二次充磁：一次充磁结束后，将待充磁电机转子3相对充磁线圈1和屏蔽板2转动一个磁极的角度，向各充磁线圈1中通入与一次充磁过程反向的脉冲电流，对充磁区间内剩余待充磁磁极进行充磁，此时屏蔽板2可保障所对应的已充磁磁极的磁性状态不发生改变。根据充磁线圈分布特性，两次充磁过程即完成待充磁电机转子3上的4N个永磁磁极3-1的充磁。

实施例3

本实施例提供了一种多极电机整体充磁装置，如图10和图11所示，包括充磁电源、N个充磁线圈1和N个屏蔽板2，其中N＞2。待充磁电机转子3包括转子铁芯3-2和沿转子铁芯3-2环向均匀分布的6N个永磁磁极3-1。每个充磁线圈1能够覆盖三个永磁磁极3-1，每个屏蔽板2为长方体。

结合图12所示，本实施例利用该装置对多极电机整体充磁方法具体为：

(1)将N个充磁线圈1沿待充磁电机转子3外周均匀布置，并采用串联连接，每个充磁线圈1覆盖三个连续的永磁磁极3-1，以三个永磁磁极3-1为间隔进行铺设，这样，6N个永磁磁极3-1均位于充磁区间内。每个充磁线圈1覆盖的三个永磁磁极3-1中，位于两端的为目标永磁磁极，位于中间的为非目标永磁磁极；且每相邻两个充磁线圈1之间间隔的三个永磁磁极3-1中，位于两端的为目标永磁磁极，位于中间的为非目标永磁磁极。在每个非目标永磁磁极外侧布置一个屏蔽板2。

(2)一次充磁：利用充磁电源对N个充磁线圈1通入脉冲电流，产生强度变化的原充磁磁场，对充磁区间内的目标永磁磁极进行充磁，在布置有屏蔽板2的非目标永磁磁极所在区域，屏蔽板2内感应涡流产生的附加磁场与该区域原充磁磁场抵消，使得非目标永磁磁极的磁性状态不发生改变。

(3)二次充磁：一次充磁结束后，将待充磁电机转子3相对充磁线圈1、屏蔽板2转动一个磁极的角度，向各充磁线圈1中通入与一次充磁过程反向的脉冲电流，对充磁区间内剩余待充磁磁极进行充磁，此时屏蔽板2可保障所对应的已充磁磁极的磁性状态不发生改变。根据充磁线圈分布特性，两次充磁过程即完成待充磁电机转子3上的6N个永磁磁极3-1的充磁。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多极电机整体充磁方法，其特征在于，包括如下步骤：

在待充磁电机转子外围环向布置至少一个充磁线圈，每个所述充磁线圈覆盖多个连续的永磁磁极，所述至少一个充磁线圈的两侧边界内覆盖区域为充磁区间，根据充磁方向的要求，将所述充磁区间内的各永磁磁极分别设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极，在所述非目标永磁磁极外侧设置屏蔽板；

向所述充磁线圈通入脉冲电流而产生强度变化的原充磁磁场以完成对所述目标永磁磁极的充磁，同时，所述屏蔽板内感应涡流产生附加磁场，所述附加磁场与所述非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场抵消，使得所述非目标永磁磁极的磁性状态保持不变；

改变所述充磁线圈、所述屏蔽板与所述待充磁电机转子上各永磁磁极的相对位置，根据所述充磁线圈在所述待充磁电机转子外围的覆盖程度，重复一次或多次充磁过程以完成所述待充磁电机转子上所有永磁磁极的充磁。

2.根据权利要求1所述的多极电机整体充磁方法，其特征在于：每个所述充磁线圈覆盖三个连续的永磁磁极，将所述三个连续的永磁磁极中位于中间的永磁磁极设定为非目标永磁磁极，其余两个永磁磁极均设定为目标永磁磁极。

3.根据权利要求2所述的多极电机整体充磁方法，其特征在于：在所述待充磁电机转子外围环向均匀布置多个所述充磁线圈，相邻两个所述充磁线圈之间间隔一个永磁磁极，将相邻两个所述充磁线圈之间间隔的一个永磁磁极设定为目标永磁磁极。

4.根据权利要求2所述的多极电机整体充磁方法，其特征在于：在所述待充磁电机转子外围环向均匀布置多个所述充磁线圈，相邻两个所述充磁线圈之间间隔三个永磁磁极，将相邻两个所述充磁线圈之间间隔的三个永磁磁极中位于中间的永磁磁极设定为非目标永磁磁极，其余两个永磁磁极均设定为目标永磁磁极。

5.根据权利要求1-4任一所述的多极电机整体充磁方法，其特征在于：改变所述充磁线圈、所述屏蔽板与所述待充磁电机转子上各永磁磁极的相对位置时，所述充磁线圈与所述屏蔽板的相对位置保持不变，所述充磁线圈相对所述待充磁电机转子上各永磁磁极转动一个磁极或一个充磁区间的角度。

6.根据权利要求5所述的多极电机整体充磁方法，其特征在于：所述屏蔽板尽可能靠近所述非目标永磁磁极且不接触所述非目标永磁磁极。

7.一种多极电机整体充磁装置，其特征在于：包括充磁电源、充磁线圈和屏蔽板；

所述充磁电源与所述充磁线圈连接，用于为所述充磁线圈提供脉冲电流；

所述充磁线圈设置有至少一个，用于在待充磁电机转子外围环向布置以对充磁区间内的永磁磁极进行充磁，所述充磁区间为所述至少一个充磁线圈的两侧边界内覆盖区域，每个所述充磁线圈的尺寸能够覆盖所述待充磁电机转子上的多个连续的永磁磁极，根据充磁方向的要求，所述充磁区间内的各永磁磁极被设定为目标永磁磁极或非目标永磁磁极；

所述屏蔽板设置有至少一个，用于分别在各所述非目标永磁磁极外侧设置，并在所述充磁线圈充磁时产生涡流而产生附加磁场以抵消所述非目标永磁磁极所在区域的原充磁磁场，使得所述非目标永磁磁极的磁性状态保持不变。

8.根据权利要求7所述的多极电机整体充磁装置，其特征在于：所述充磁线圈和所述屏蔽板为一体式装配，且所述充磁线圈与所述屏蔽板的相对位置固定；所述屏蔽板为铜板。

9.根据权利要求7所述的多极电机整体充磁装置，其特征在于：所述屏蔽板的形状和尺寸用于调控所述非目标永磁磁极所在区域的磁场屏蔽率和所述目标永磁磁极所在区域的磁场强度、磁场方向及磁场均匀度。

10.根据权利要求7-9任一所述的多极电机整体充磁装置，其特征在于：所述充磁线圈设置有多个，且多个所述充磁线圈采用串联连接。

Images