CN211830616U - 一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机 - Google Patents

Abstract

一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机。该电机将与定子永磁体磁极错位的转子永磁体磁极面设置成径向充磁的瓦形磁极，形成定子永磁体侧面轴向磁极与转子的径向磁极形成夹角，缩短定子与转子永磁体中心磁矩，增大永磁定子对永磁转子的径向磁作用力，同时减小了其轴向的磁作用力，使转子的输出转矩增大、无功损耗降低，减少永磁体的用量，能更充分有效地利用永磁体固有的磁能，使永磁电机能在更大程度上进一步提高能效及节电率，且具有功率密度高、高转速、高效区宽、无脉动、铁损小、噪音小、结构简单等特性，可广泛应用于电动汽车、家用电器无人飞行器等节能环保领域。

Description

一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机

技术领域

本实用新型涉及一种定子、转子磁极同为永磁体的节电电机。

背景技术

据专利文献的发明名称为“挫位双永磁高效直流节电电机”申请号为：201921047546.7发明创造专利申请文件记载的“包括电机外壳、圆环形定子永磁体、圆环形转子永磁体、圆环形电磁极、电子换向装置，其特征是：所述的圆环形定子永磁体为至少三套相互同心、间隔排列固定于外壳内、在同一个侧面磁极上N和S磁极面相互平行对称分布、各套之间相同极性磁极面相邻、相同极性磁极角位一致、外侧磁极面磁场由导磁金属屏蔽的奇数圆环形定子永磁体；所述的圆环形转子永磁体为至少两套同心、间隔排列固定于转轴上、在同一个侧面磁极上N和S磁极面相互平行对称分布、各套之间相同极性磁极面相邻、相同极性磁极有启动定向角位差、在各套奇数圆环形定子永磁体相邻的侧面磁极之间同心转动的偶数圆环形转子永磁体；所述的圆环形电磁极为固定于外壳内的各套奇数圆环形定子永磁体磁极面之间、在圆环形扼部两端对称分布齿槽、绕组及极靴、其各极靴对各套奇数圆环形定子永磁体相邻的磁极面同时产生磁作用的凸极圆环卷铁芯电磁极；所述的电子换向器为与位置传感器、直流电源及各凸极圆环卷铁芯电磁极上的各绕组电联、当各偶数圆环形转子永磁体同步转动、其两侧磁极与各奇数圆环形定子永磁体相邻侧磁极相同极性和相反极性的磁极面处于同一角度位置时、将各上的各绕组循环换向通电、使各凸极圆环卷铁芯电磁极上的各极靴产生与其对应的奇数圆环形定子永磁体磁极面极性相同或极性相反、循环变换电磁场的换向装置。”技术方案中“圆环形定子永磁体为至少三套相互同心、间隔排列固定于外壳内、在同一个侧面磁极上N和S磁极面相互平行对称分布、各套之间相同极性磁极面相邻、相同极性磁极角位一致、外侧磁极面磁场由导磁金属屏蔽的奇数圆环形定子永磁体；所述的圆环形转子永磁体为至少两套同心、间隔排列固定于转轴上、在同一个侧面磁极上N和S磁极面相互平行对称分布、各套之间相同极性磁极面相邻、相同极性磁极有启动定向角位差、在各套奇数圆环形定子永磁体相邻的侧面磁极之间同心转动的偶数圆环形转子永磁体”的内容存在技术缺陷。由于该技术方案中转子和定子的永磁体磁极面为轴向相对设置，而该设置导致其技术方案中的定子永磁体中心磁矩远离转子永磁体中心磁矩，使其产生的轴向吸引和排斥磁作用力增大、分散了其径向磁作用力，导致该电机功率密度减小，电耗增加而永磁输出转矩减小。因此，该技术方案未能在更大程度上、更充分、有效地利用永磁体固有的磁能在更大程度上提高永磁电机的节电率、节省更多的电能。

发明内容

为了使该电机中的定子永磁体磁极面对转子永磁体磁极面产生的轴向吸引和排斥磁作用力减小、其磁密度集中于径向作用，减小无功消耗、进一步增大永磁输出转矩，使永磁电机能在更大程度上、更充分、有效地利用永磁体固有的磁能在更大程度上提高永磁电机的节电率、节省更多的电能，本实用新型提供一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机。该电机能减小定子永磁体磁极面对转子永磁体磁极面产生的轴向吸引和排斥磁作用力、增加其径向磁作用的磁场密度，从而进一步增大电机的永磁输出转矩。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：包括上述的电机外壳、“奇数圆环形定子永磁体”、“偶数圆环形转子永磁体”、“凸极圆环卷铁芯电磁极”、“换向装置”，其特征是：所述的“奇数圆环形定子永磁体”为至少两列相同的、由多块扇形永磁体组成、磁极为扇形端面的N、S磁极对称交叉排列、各列相邻磁极面的极性相同、角位一致、同心固定于外壳内的轴向环形定子磁极；所述的“偶数圆环形转子永磁体”为两列径向充磁、磁极数与轴向环形定子磁极对应、相反极性的磁极角位一致、间隔固定于转子上，在各列相邻的轴向环形定子磁极之间同心转动、各对其一侧的轴向环形定子磁极产生磁作用的径向瓦形转子永磁体；所述的“凸极圆环卷铁芯电磁极”为固定于外壳内、纵向叠制的硅钢片组成、其两端的各极靴各单独对应于各列相邻轴向环形定子磁极之间各极性的磁极面、对其产生磁作用的H形电磁极；所述的“换向装置”为与H形电磁极的电磁绕组、直流电源电联的、通电将H形电磁极的极靴始终在径向瓦形转子永磁体磁极与轴向环形定子磁极相同极性的磁极处于同一角位时产生与其对应的轴向环形定子磁极相同极性的电磁场、在径向瓦形转子永磁体磁极与轴向环形定子磁极相反极性的磁极处于同一角位时产生与其对应的轴向环形定子磁极相反极性的电磁场的电子换向装置。径向瓦形转子永磁体横向磁极面中心磁矩与轴向环形定子磁极纵向磁极面中心磁矩形成磁作用力夹角，使其定子永磁磁极对转子永磁磁极的径向磁作用力大于轴向磁作用力；采用纵向叠制硅钢片制成的H形电磁极可减小其电磁作用在永磁夹角磁场环境中的铁耗。

本实用新型的有益效果是：该电机内，将与定子永磁磁极体错位的转子永磁体磁极面设置成径向充磁的瓦形磁极，形成定子永磁体侧面轴向磁极与转子的径向磁极形成夹角，缩短定子与转子永磁体中心磁场的距离，增大永磁定子对永磁转子的径向磁作用力，同时减小了其轴向的磁作用力，使转子的输出转矩增大、无功损耗降低，能更有效地利用永磁体固有的磁能，更进一步地提高永磁电机的功率密度和效率、降低铁损提高节电率，同时降低永磁材料的用量、降低电机造价。该电机可广泛应用于节能环保领域。

附图说明

下面结合附图对其技术方案作进一步的说明。

图1为一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机的立面剖图。

在附图中 1.导磁屏蔽环，2.不锈钢隔离卡盘，3.H形电磁级，4.轴向环形定子磁极，5.径向瓦形转子永磁体，6.中心转轴，7.导磁铁芯，8.绕组。

具体实施方式

将两列相同的、各由四块相同的扇形永磁体组成的轴向环形定子磁极（4）、同心固定于外壳内。轴向环形定子磁极（4）磁极为扇形端面，其N、S磁极对称交叉排列，两轴向列环形定子磁极（4）相邻的磁极面极性相同、角位一致。在轴向环形定子磁极（4）的外侧磁极面固定安装导磁屏蔽环（1），以增加其内侧磁极的磁场强度。将两列、各四块径向充磁、相反极性磁极角位一致的径向瓦形转子永磁体（5）间隔固定于转子导磁铁芯上（7），两列径向瓦形转子永磁体（5）在两列轴向环形定子磁极（4）之间同心转动、各对其一侧的轴向环形定子磁极（4）产生磁作用，使一侧定子磁极与转子磁极产生排斥作用的同时，另一侧则在产生吸引磁作用。在中心转轴（6）上安装两套导磁铁芯（7），以沟通径向瓦形转子永磁体（5）内缘磁极的磁通回路，增加其外缘磁极的磁场强度。两列径向瓦形转子永磁体（5）的间隔宽度大于其磁极宽度，以增加径向瓦形转子永磁体（5）磁极与轴向环形定子磁极（4）之间的磁密度。固定于外壳及不锈钢隔离卡盘（2）上的、位于两列轴向环形定子磁极（4）之间的四套H形电磁极（3）、其两端的端面极靴各单独对应两侧轴向环形定子磁极（4）的N或S磁极，对其产生磁作用。H形电磁极（3）的硅钢冲片为竖向叠层，其两端的极靴经切割制成对称于轴向环形定子磁极（4）的扇形端面，以减小铁损。将H形电磁极（3）的极靴面与轴向环形定子磁极（4）隔离、气隙磁导，可减小其电磁极的电磁负荷、降低其铁损。H形电磁极（3）的电磁绕组（8）与电子换向、直流电源电联，H形电磁极（3）的极靴始终在径向瓦形转子永磁体（5）磁极与轴向环形定子磁极（4）相同极性的磁极处于同一角位时产生相同极性的电磁场；在径向瓦形转子永磁体（5）磁极与轴向环形定子磁极（4）相反极性的磁极处于同一角位时产生与其对应的轴向环形定子磁极（4）相反极性的电磁场，因而造成当一侧轴向环形定子磁极（4）与径向瓦形转子永磁体（5）磁极之间的磁通被H形电磁极（3）的极靴劫持，另一侧轴向环形定子磁极（4）与径向瓦形转子永磁体（5）磁极以及H形电磁极（3）的极靴与径向瓦形转子永磁体（5）磁极之间的磁场呈相互排斥的开放状态，形成径向瓦形转子永磁体（5）带动中心转轴（6）由排斥向吸引方向的连续转动、输出转矩。

Claims (6)

1.一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，包括上述的电机外壳、奇数圆环形定子永磁体、偶数圆环形转子永磁体、凸极圆环卷铁芯电磁极、换向装置，其特征是：所述的奇数圆环形定子永磁体为至少两列相同的、由多块扇形永磁体组成、磁极为扇形端面的N、S磁极对称交叉排列、各列相邻磁极面的极性相同、角位一致、同心固定于外壳内的轴向环形定子磁极（4）；所述的偶数圆环形转子永磁体为两列径向充磁、磁极数与轴向环形定子磁极对应、相反极性的磁极角位一致、间隔固定于转子上，在各列相邻的轴向环形定子磁极之间同心转动、各对其一侧的轴向环形定子磁极产生磁作用的径向瓦形转子永磁体（5）；所述的凸极圆环卷铁芯电磁极为固定于外壳内、纵向叠制的硅钢片组成、其两端的各极靴各单独对应于各列相邻轴向环形定子磁极之间各极性的磁极面、对其产生磁作用的H形电磁极（3）；所述的换向装置为与H形电磁极的电磁绕组、直流电源电联的、通电将H形电磁极的极靴始终在径向瓦形转子永磁体磁极与轴向环形定子磁极相同极性的磁极处于同一角位时产生与其对应的轴向环形定子磁极相同极性的电磁场、在径向瓦形转子永磁体磁极与轴向环形定子磁极相反极性的磁极处于同一角位时产生与其对应的轴向环形定子磁极相反极性的电磁场的电子换向装置。

2.依据权利要求1所述的一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，其特征是：所述的H形电磁极（3）硅钢冲片为竖向叠层铁芯。

3.依据权利要求1所述的一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，其特征是：所述的H形电磁极（3）其极靴与轴向环形定子磁极（4）面气隙磁导。

4.依据权利要求1所述的一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，其特征是：所述的径向瓦形转子永磁体（5）之间的间隔宽度大于其永磁体宽度。

5.依据权利要求1所述的一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，其特征是：所述的转子为导磁铁芯（7）。

6.依据权利要求5所述的一种径向与轴向磁极错位的双永磁高效电机，其特征是：所述的导磁铁芯（7）与径向瓦形转子永磁体（5）内缘磁极导磁。

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