CN1750360A - 永磁型电机 - Google Patents

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Abstract

一种永磁型电机，包括：定子，在其上绕有线圈；及位于所述定子内侧的转子，且具有设置在对应于所述定子位置上的多个磁体对，每个磁体对包括具有高残余磁通量密度或高能量的高能磁体和低残余磁通量密度或低能量的低能磁体，因而，限制了磁体材料成本的增加，提高了电机扭矩，同时提高了电机的容量。

Description

永磁型电机
技术领域
本发明涉及一种表面黏着式永磁型电机，其中径向设置及被磁化的永磁体连接于转子的表面，且特别是涉及一种永磁型电机，其包括由高成本的稀土元素构成的磁体和由低成本铁氧体所构成的磁体来提高电机的容量。
背景技术
通常，根据磁路的结构，永磁型电机分为表面黏着式永磁型电机和埋入式永磁型电机。
图1为内部可旋转电机的平面示意图，其是常规表面黏着式永磁型电机的一个类型。
常规表面黏着式永磁型电机中，转子20安装在定子10的内侧，该电机主要包括定子10，及转子20，所述转子可旋转地安装在定子10的内侧，由此，转子20的外表面与定子10的内表面在径向上以作为气隙的预定距离相分隔。
定子10包括：环形铁心11；形成在环形铁心11内圆周表面多个齿13，从而，齿13在铁心11的圆周方向上彼此分隔；及集中地绕在对应齿13上且与外部电源相连接的线圈15。
转子20包括：环形转子铁心21，其构成用于磁通量通道的后磁轭(back yoke)；及磁体25，在径向上磁体25的N和S磁极交替设置在转子铁心21的外圆周表面上，且彼此相连接形成环形磁体组件，这样，当电流流过线圈15时，在磁体25的电磁相互作用下，上述的环形磁体组件作旋转运动。
定子10具有二十四个槽(slot)，每个槽包括绕在所对应于齿13中的一个齿上的线圈15，转子20具有16个磁极，每个磁极包括磁体25，磁体25由具有均匀厚度的铁氧体或陶瓷组成并附着在转子铁心21的表面。
为了提高表面黏着式永磁型电机的扭矩，利用增加转子20的堆叠长度的方法和使用由高成本的稀土元素组成的磁体25的方法。
在利用由铁氧体组成的磁体增加永磁型电机转子的堆叠长度的方法的情形中，由于电机的体积增加了，所以难于将该电机应用在空间有限的产品中，例如滚筒型洗衣机。此外，由于铁氧体磁体的残余磁通量密度低，所以电机体积的增加相比电机扭矩的增加是相对低的。
进一步地，在由稀土元素组成的永磁型电机的所有磁体的情形中，电机的扭矩显著地增加了，而电机的材料成本也过高地增加了。
发明内容
因此，本发明考虑到上述的问题，其目的是提供一种永磁型电机，其包括由高价格且高能量的稀土元素构成的磁体及由低价格且低能量的铁氧体构成的磁体，来提高电机的扭矩，从而提高电机的容量。
根据本发明的一个方面，通过提供一种永磁型电机能够实现上述及其它目的，该永磁型电机包括：定子，在其上绕有线圈；及具有磁体的转子，所述磁体设置在对应于定子的位置上，且由具有不同残余磁通量密度或不同能量的不同材质组成。
优选地，所述电机可为内部可旋转的电机，其中转子是位于定子内。
进一步地，优选地，由不同材质组成的所述磁体可设置在用于形成一个磁极的区域内。
而且，优选地，具有高残余磁通量密度和高能量的一个高能磁体可设置在所述磁极的中间部位，而具有低残余磁通量密度和低能量的两个低能磁体可分别设置在所述高能磁体的两个端部。
而且，优选地，高能磁体的厚度等于或小于低能磁体的厚度。
优选地，高能磁体可为稀土磁体，而低能磁体可为铁氧体磁体或陶瓷磁体。
进一步地，优选地，低能磁体可由在单一磁体块上形成N或S极获得。
而且，优选地，用于组成后磁轭的所述转子的一部分可由螺旋绕组制成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种永磁型电机，包括：定子，在其上绕有线圈；及位于所述定子内侧的转子，且其具有设置在对应于定子位置上的多个磁体对，每个磁体对包括具有高残余磁通量密度和高能量的高能磁体及低残余磁通量密度和低能量的低能磁体。
本发明的永磁型电机包括厚度薄的磁体，其由具有高价格且高能量稀土元素组成，及由具有低价格且低能铁氧体组成的磁体，因而，限制了磁体材料成本的增加，提高了电机扭矩，同时提高了电机的容量。
附图说明
结合附图，从下面的详细说明中，将会更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特性和其它优点，其中：
图1是常规永磁型电机的平面图；
图2是根据本发明的永磁型电机的平面图；
图3A和图3B是示意图，分别示出了常规永磁型电机和本发明永磁型电机的磁通分布；
图4是一曲线图，对比地示出了常规永磁型电机和本发明永磁型电机的空隙磁通量密度；及
图5是一曲线图，对比地示出了常规永磁型电机和本发明永磁型电机的反电动势。
具体实施方式
现在，参照附图，对本发明的永磁型电机的实施例进行详细地说明。
虽然，本发明的永磁型电机可具有多个实施方式，在此，将对本发明的永磁型电机的最优选的实施方式进行描述。本发明的永磁型电机的基本结构与前述的常规永磁型电机是相类似的，因此，将省略相类似结构的描述。
如图2所示，本发明的永磁型电机是一种表面黏着式内部可旋转电机(internal rotatable motor)，并包括定子50，在其上绕有线圈55，及具有多个磁体对65的转子60，所述磁体对设置在对应于定子50的位置上，且由具有不同残余磁通量密度或不同能(energy)量的材质组成。
在此，电机为内部可旋转的电机，其中转子60位于定子50内。定子50包括环形铁心51，线圈55集中地绕在每一个齿上，所述齿形成在环形铁心51的内圆周表上，并在环形铁心51的圆周方向上彼此分隔，且所述线圈与外部电源相连接。
转子60包括环形转子铁心61，其构成用作磁通量通道的后磁轭，及磁体对65，所述磁体对65由不同材质组成，在径向上磁体对的N和S磁极交替地设置在转子铁心61的外圆周表面上，且它们彼此相连接形成环形磁体组件，这样，当电流流过线圈55时，在磁体对65的电磁相互作用下，上述的环形磁体组件作旋转运动。
在此，优选地，定子50具有与常规永磁型电机定子相同的结构和槽数，转子60具有十六个磁极，从而形成二十四(24)槽/十六(16)磁极的组合。
特别是，由不同材质组成的每个磁体对65的磁体设置在用于形成一个磁极的区域内。具有高残余磁通量密度和高能量的一个高能磁体(high-energy magnet)66设置在所述磁极的中间部位，而具有低残余磁通量密度和低能量的两个低能磁体67都设置所述高能磁体66的两个端部。
高能磁体66具有退磁高矫顽力。相应地，优选地，高能磁体66的厚度等于或小于低能磁体67的厚度。低能磁体67可由在单一磁体块上形成N或S极获得。
高能磁体66为稀土磁体，而低能磁体67为铁氧体磁体或陶瓷磁体。所述稀土磁体是一种由稀土元素组成的磁体，且其矫顽力是普通磁体的十倍。
优选地，用于组成后磁轭的转子60的转子铁心61是由螺旋绕组制成。
在下文中，将详尽地说明本发明以上所描述的永磁型电机的功能。
如图2所示，由稀土元素组成的高能磁体66和由铁氧体磁体组成的低能磁体67结合，形成构成一个N极或S极的区域。因此，替换处于低能磁体67之间、由稀土元素组成的厚度薄的高能磁体66，有利于提高电机的扭矩并能限制电机材料成本的增加，其中低能磁体67是由铁氧体组成。
图4是一曲线图，对比地示出了常规永磁型电机和本发明永磁型电机的空隙(pore)磁通量密度。如图4所示，可以证明，本发明的永磁型电机与常规永磁型电机相比，其空隙磁通量密度增加了。
图5是一曲线图，对比地示出了常规永磁型电机和本发明永磁型电机的反电动势。如图5所示，由于常规永磁型电机反电动势为28Vrms，而本发明的永磁型电机反电动势为41Vrms，这样证明了，本发明的永磁型电机反电动势与与具有相同堆叠结构和体积的常规永磁型电机相比其反电动势提高了且提高了扭矩。
从上述的描述中显而易见地，本发明提供了一种永磁型电机，其包括厚度薄的磁体，该磁体由具有高价格且高能量的稀土元素组成，及由具有低价格且低能量的铁氧体组成的磁体，因而，限制了磁体材料成本的增加，提高了电机扭矩，同时提高了电机的容量。
虽然本发明公开了用于说明发明目的的本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应该理解，各种的改进、增加和替代是可能，且没有脱离本发明在所附权利要求中所揭示的范围和精神。

Claims (10)

1.一种永磁型电机，包括：
定子，在其上绕有线圈；及
具有磁体的转子，所述磁体设置在对应于定子的位置上，且由具有不同残余磁通量密度或不同能量的不同材质组成。
2.根据权利要求1所述的永磁型电机，
其中所述的电机是内部可旋转的电机，在其中所述转子位于所述定子内。
3.根据权利要求1所述的永磁型电机，
其中由不同材质组成的所述磁体设置在用于形成一个磁极的区域内。
4.根据权利要求3所述的永磁型电机，
其中具有高残余磁通量密度和高能量的一个高能磁体设置在所述磁极的中间部位，而具有低残余磁通量密度和低能量的两个低能磁体分别设置在所述高能磁体的两个端部。
5.根据权利要求4所述的永磁型电机，
其中所述的高能磁体的厚度等于或小于所述低能磁体的厚度。
6.根据权利要求5所述的永磁型电机，
其中所述的高能磁体为稀土磁体。
7.根据权利要求5所述的永磁型电机，
其中所述的低能磁体为铁氧体磁体或陶瓷磁体。
8.根据权利要求4所述的永磁型电机，
其中所述的低能磁体由在单一磁体块上形成N或S极获得。
9.根据权利要求1所述的永磁型电机，
其中用于组成后磁轭的所述转子的一部分可由螺旋绕组制成。
10.一种永磁型电机，包括：
定子，在其上绕有线圈；及
位于所述定子内侧的转子，且其具有设置在对应于所述定子位置上的多个磁体对，每个磁体对包括具有高残余磁通量密度和高能量的高能磁体及具有低残余磁通量密度和低能量的低能磁体。
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