CN215733989U - 渐开线永磁高效直流电机 - Google Patents
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Abstract
一种渐开线永磁高效直流电机，该永磁电机将永磁体磁极磁场强度设置成由后端向前端方向由弱到强的渐变，继而延长永磁磁极对转子磁极吸引磁作用距离，缩短电磁对永磁排斥磁作用的距离，减少了电机以等量转矩输出的用电量，降低无功损耗，较现有永磁电机能更有效地利用永磁体固有的磁能，更进一步地提高效率及节电率。该电机结构简单，可应用于电动汽车牵引增加其续航里、家用电器、交通物流以及各节能环保领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种以永磁体对铁质体的吸引磁作用力为主要转矩输出的高效节电电机。
背景技术
目前的永磁电机是以可变电磁场作用于不变永磁磁场、相互产生吸引和排斥磁作用力在转子上形成转矩输出，其功率的大小及效率的高低取决于永磁体磁极和用电量的大小及磁路设计的优劣。众所周知，磁场在产生排斥作用力时必须由两个相同的磁场相互作用，而磁场可对没有磁场的导磁物体产生吸引作用力；如果将永磁电机中的电磁与永磁吸引磁转矩设置成永磁对铁质体的吸引磁作用形成转矩、只在形成排斥磁转矩时产生电磁与永磁相互磁作用、使电机形成转矩输出，岂不是能减少电机的用电量、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效率。然而，目前永磁电机中永磁体的磁位居中，其排斥磁作用的距离与吸引磁作用的距离相等，即：在通电排斥距离小于吸引磁作用距离时电机转子便不能形成定向磁动势。
发明内容
为了使目前永磁电机中各磁场的相互作用时其通电排斥磁作用距离小于永磁极对定子磁极的吸引磁作用距离、减少排斥磁作用所需的电量，同时其作用可在转子上形成等量定向磁动势输出转矩、使永磁电机能在更大程度上充分利用永磁体固有的磁能、更大程度地提高永磁电机的节电率、增大永磁电机的效率，本发明提供一种渐开线永磁高效直流电机。该电机的转子永磁极对定子磁极的吸引磁作用距离大于定子磁极对转子永磁极的通电排斥磁作用距离。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：包括电机壳体、永磁体、电磁极及换向装置，其特征是：所述的永磁体为至少两块相同的、呈偶数径向充磁、N极和S 极交替对称固定于转子、其各块磁极的厚度由后端部向前端部在弧形方向呈渐开线状递增、各前端部与相邻的后端部顺序紧密排列、各一侧相同弧形的磁极面在同一圆周上组成同心于定子电磁极转动的圆周磁极面、与对应的定子电磁极各齿部产生磁作用的各块梯瓦形转子永磁体；所述的换向装置为当各梯瓦形永磁体的前端部位于各定子电磁极齿部位置时将各电磁极绕组通电、使各电磁极齿部对各梯瓦形永磁体前端部产生排斥磁作用力、在各梯瓦形永磁体的后端部位于各电磁极齿部位置时将各电磁极绕组断电的无刷换向装置。该电机在无电状态下梯瓦形永磁体磁极前端部与电磁极齿部产生径向吸引磁作用而处于静止状态；通电时，电磁极齿部产生对N极梯瓦形永磁体磁极前端部产生排斥、对S极梯瓦形永磁体磁极后端部产生吸引磁作用使转子转动；在电磁极齿部处于脱离梯瓦形永磁体磁极前端部位置时换向装置断电，梯瓦形永磁体磁极对电磁极齿部产生由其后端部向其前端部方向、由弱到强的永磁作用力使转子转动。该电机中，永磁最大磁矩位于梯瓦形永磁体磁极前端部，其产生转矩的永磁吸引磁作用距离大于产生转矩的通电排斥磁作用距离。
本发明的有益效果是：该永磁电机将永磁体磁极磁场强度设置成由后端向前端方向由弱到强的渐变，继而延长永磁磁极对转子磁极吸引磁作用距离，缩短电磁对永磁排斥磁作用的距离，减少了电机以等量转矩输出的用电量，降低无功损耗，较现有永磁电机能更有效地利用永磁体固有的磁能，更进一步地提高效率及节电率。该电机结构简单，可应用于电动汽车牵引增加其续航里、家用电器、交通物流以及各节能环保领域。
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为渐开线永磁高效直流电机的立面剖图。
图2为渐开线永磁高效直流电机永磁体部件透视图。
在附图中 1.后端部，2.电磁极绕组，3.前端部，4.梯瓦形转子永磁体磁，5.定子中轴，6.电磁极扼部，7.转子壳体，8.电磁极铁芯齿部，9.导线。
具体实施方式
将两块径向充磁的、磁极厚度由后端部（1）向前端部（3）在弧线方向呈渐开线状递增的梯瓦形转子永磁体（4）粘接、固定于转子壳体（7）内，N极梯瓦形转子永磁体厚的前端部（3）与S极梯瓦形转子永磁体薄的后端部（1）紧密排列形成由内侧的弧形磁极面N极和S极组成一个圆周形磁极面围绕电磁极铁芯齿部（8）同心转动、对其产生磁作用力，使无电状态下电磁极齿部（8）始终受到梯瓦形转子永磁体厚的前端部（3）的周向吸引磁作用力而滞留于前端部（3）。当无刷换向模块通过定子中轴（5）中的导线（9）给电磁极绕组通电（2）时、滞留在N极梯瓦形转子永磁体前端部（3）的电磁极铁芯齿部（8）产生对前端部（3）排斥、对S极梯瓦形转子永磁体的后端部（1）吸引的磁作用力，推动转子转动，在S极梯瓦形转子永磁体的后端部（1）转动至电磁极铁芯齿部（8）、无电磁作用状态下S极梯瓦形转子永磁体磁极对电磁极铁芯齿部（8）的吸引磁作用力大于N极梯瓦形转子永磁体前端部（3）磁极对电磁极铁芯齿部（8）的反向吸引磁作用力位置时电磁极绕组通电（2）断电，使处于高磁位的S极梯瓦形转子永磁体前端部磁极持续对电磁极铁芯齿部（8）产生吸引磁作用力使转子转动，直至其滞留于前端部，造成该电机永磁吸引磁作用距离大于电磁排斥磁作用距离。电磁极扼部（6）将S和N极的磁通回路沟通，增大电磁极铁芯齿部（8）永磁对其的磁作用力。梯瓦形转子永磁体磁（4）磁极两侧宽度由后端部向前端部呈渐开线状递增（图2），以增加前端部的磁场强度。
Claims (2)
1.一种渐开线永磁高效直流电机，包括电机壳体、永磁体、电磁极及换向装置，其特征是：所述的永磁体为至少两块相同的、呈偶数径向充磁、N极和S极交替对称固定于转子、其各块磁极的厚度由后端部向前端部在弧形方向呈渐开线状递增、各前端部与相邻的后端部顺序紧密排列、各一侧相同弧形的磁极面在同一圆周上组成同心于定子电磁极转动的圆周磁极面、与对应的定子电磁极各齿部产生磁作用的各块梯瓦形转子永磁体；所述的换向装置为当各梯瓦形永磁体的前端部位于各定子电磁极齿部位置时将各电磁极绕组通电、使各电磁极齿部对各梯瓦形永磁体前端部产生排斥磁作用力、在各梯瓦形永磁体的后端部位于各电磁极齿部位置时将各电磁极绕组断电的无刷换向装置。
2.依据权利要求1所述的一种渐开线永磁高效直流电机，其特征是：所述的梯瓦形转子永磁体（4）磁极两侧宽度由后端部向前端部呈渐开线状递增。
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