一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，該電機為轉(zhuǎn)子永磁型，包含外轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子。外轉(zhuǎn)子嵌裝徑向充磁的單極性釹鐵硼永磁材料，內(nèi)定子由電樞齒與容錯齒組成，兩者采用不等齒寬以最大程度上增大槽面積，齒上開有小槽，形成等寬的調(diào)制極，小槽嵌裝徑向充磁的鐵氧體，電樞齒繞有單層集中繞組。該混合磁材料永磁容錯電機充分利用定子有限空間，在非均分定子圓周的定子齒小槽內(nèi)嵌裝鐵氧體材料，減小了轉(zhuǎn)子上永磁體的極間漏磁與電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，提高了永磁體的利用率，在降低制造成本的同時提升了電機的功率密度。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及電工、電機領域，特指一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機。
技術介紹
近年來，直接驅(qū)動技術迅速發(fā)展，因其無傳動間隙、無磨損和可靠性高等諸多優(yōu)點，在高速加工中心和工業(yè)母機等領域的應用越來越廣泛。在直接驅(qū)動技術中，其關鍵在于電機能否達到低速大轉(zhuǎn)矩的性能要求。在保證輸出轉(zhuǎn)矩大小的前提下，降低交流電機的轉(zhuǎn)速有兩種方法:增加極數(shù)和降低頻率。極數(shù)過多將導致異步電機的體積增大；而頻率過低又會使感應電勢下降，為了維持感應電動勢的數(shù)值，不得不增加繞組匝數(shù)或者電機體積，而這將增加電機成本、降低電機效率。在磁齒輪電機中，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個小角度時，氣隙空間磁場產(chǎn)生了很大的變化，即形成所謂的“磁齒輪效應”。基于這種原理，人們想到在傳統(tǒng)永磁同步電機的定子齒上開槽來實現(xiàn)與磁齒輪電機中類似的調(diào)制作用，以繞組通電磁場代替磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場，即構造出了永磁游標電機。它可以在定子電樞極數(shù)和槽數(shù)較少的情況下，通過在定子結構上引入調(diào)制齒，使得繞組在氣隙內(nèi)產(chǎn)生特定的空間諧波與極數(shù)較大的永磁體相互作用，從而實現(xiàn)了低速下產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩的目的。另外，通過在永磁游標電機中采用多相結構、分數(shù)槽集中繞組以及加入容錯齒，可以使得電機的可靠性大大提升。然而，對于一般的表貼式永磁游標電機而言，稀土永磁材料用量較多，且相鄰N極和S極永磁體之間存在較為嚴重的極間漏磁，嚴重影響了稀土永磁體的利用率，同時電機的定子空間也未能得到充分的利用。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術是為了解決現(xiàn)有表貼式永磁游標電機中稀土永磁材料用量較多、相鄰永磁體極間漏磁嚴重以及定子空間利用不充分的問題而提出的一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機。該電機中的混合磁材料是指電機定子上嵌裝鐵氧體永磁材料，轉(zhuǎn)子上嵌裝釹鐵硼永磁材料。本專利技術米用的技術方案是:一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，包括:夕卜轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子；所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面嵌有單極性的釹鐵硼永磁材料；所述內(nèi)定子包括寬度不等的電樞齒和容錯齒，電樞齒上繞有單層集中繞組，徑向相對兩齒上的集中繞組串聯(lián)成一相繞組，ABCDE五相繞組在定子10個電樞齒上呈A、D、B、E、C、A、D、B、E、C分布；電樞齒和容錯齒的齒端開槽形成等寬的調(diào)制極，每兩個調(diào)制極之間是間隔分布的槽口和小槽，相同電樞齒或者容錯齒上兩調(diào)制極間的小槽內(nèi)嵌有徑向充磁的鐵氧體材料，小槽、槽口和調(diào)制極三者的高度相同，寬度互不相等。本專利技術充分利用電機定子上的有限空間，在同一齒上兩調(diào)制極間的小槽內(nèi)填滿鐵氧體材料以增大磁密。進一步，所述小槽對應到圓心的角度Θ 1、調(diào)制極對應到圓心的角度θ2、槽口對應到圓心的角度θ3，滿足關系式θ Θ 3;且每個電樞齒和容錯齒上小槽的寬度相等，深度也相同。進一步，所述θ2、Θ 3滿足關系式:θ ι+2Θ2+Θ3=18。；θ 3取值 4.5°，θ:取值范圍為5.3°?5.9°。進一步，所述小槽深度的范圍為1.8mm?2.2mm。通過增大調(diào)制極寬度減小了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，且優(yōu)化至某一特定值時電機的輸出轉(zhuǎn)矩最大。進一步，所述調(diào)制極在內(nèi)定子圓周上形成等寬非均勻分布。進一步，所述釹鐵硼永磁材料的極弧系數(shù)為0.5。進一步，所述調(diào)制極間的鐵氧體材料采用與外轉(zhuǎn)子上釹鐵硼材料同方向的徑向充磁。本專利技術具有以下有益效果:1、本專利技術中外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面采用單極性的釹鐵硼永磁材料，使得外轉(zhuǎn)子上釹鐵硼的用量減少了一半，很大程度上減少了相鄰永磁體極間的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率，降低了電機的制造成本。2、本專利技術中所有定子齒上開有小槽，形成等寬的調(diào)制極，定子圓周采用非均勻分布以增大調(diào)制極寬度，通過對小槽寬度結合其深度的共同優(yōu)化，當小槽寬度優(yōu)化至一定范圍時，可以有效減小電機齒槽轉(zhuǎn)矩，并提升輸出轉(zhuǎn)矩，使得同樣的低轉(zhuǎn)速下能得到更大的功率密度。3、本專利技術中各個定子齒頂?shù)男〔蹆?nèi)填有徑向勵磁的鐵氧體，結合外轉(zhuǎn)子上采用的同方向勵磁的單極性表嵌式釹鐵硼材料，可以充分利用電機自身的有限空間，不增加電機體積及節(jié)約成本的前提下，有效增大磁密，提高其輸出轉(zhuǎn)矩，因而本專利技術能更好地滿足直接驅(qū)動系統(tǒng)中低速大轉(zhuǎn)矩的要求。【附圖說明】圖1是本專利技術結構簡圖；圖2是原有永磁游標電機結構簡圖；圖3是電機定子局部放大圖；圖4是本專利技術輸出轉(zhuǎn)矩隨Θ1變化曲線；圖5是原有游標電機空載磁場分布圖；圖6是本專利技術空載磁場分布圖；圖7是本專利技術與原有游標電機空載反電勢對比圖；圖8是本專利技術與原有游標電機輸出轉(zhuǎn)矩對比圖；圖1-8中:1_外轉(zhuǎn)子；2_內(nèi)定子；3_電樞齒；4_容錯齒；5_集中繞組；6_調(diào)制極；7-槽口 ；8_小槽；9_鐵氧體材料；10_釹鐵硼永磁材料。【具體實施方式】下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本專利技術的描述中，除非另有說明“多個”的含義是兩個或兩個以上。參照圖1，本專利技術包含同軸的外轉(zhuǎn)子I和內(nèi)定子2 ;所述內(nèi)定子2包括寬度不等的電樞齒3和容錯齒4，電樞齒3上繞有單層集中繞組5，徑向相對兩齒上的集中繞組串聯(lián)成一相繞組，ABCDE五相繞組在定子10個電樞齒3上呈A、D、B、E、C、A、D、B、E、C分布；齒端開槽形成等寬的調(diào)制極6，每兩個調(diào)制極6之間是間隔分布的槽口 7和小槽8，徑向充磁的鐵氧體材料9嵌于同一齒上兩調(diào)制極6間的小槽8內(nèi)，小槽8、槽口 7和調(diào)制極6三者的高度相同，寬度互不相等；單極性極弧系數(shù)為0.5的釹鐵硼永磁材料10嵌于外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面。本專利技術的混合磁當前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種低速大轉(zhuǎn)矩混合磁材料永磁容錯電機，其特征在于，包括：外轉(zhuǎn)子(1)和內(nèi)定子(2)；所述外轉(zhuǎn)子(1)內(nèi)表面嵌有單極性的釹鐵硼永磁材料(10)；所述內(nèi)定子(2)包括寬度不等的電樞齒(3)和容錯齒(4)，電樞齒(3)上繞有單層集中繞組(5)，徑向相對兩齒上的集中繞組串聯(lián)成一相繞組，ABCDE五相繞組在定子10個電樞齒(3)上呈A、D、B、E、C、A、D、B、E、C分布；電樞齒(3)和容錯齒(4)的齒端開槽形成等寬的調(diào)制極(6)，每兩個調(diào)制極(6)之間是間隔分布的槽口(7)和小槽(8)，相同電樞齒(3)或者容錯齒(4)上兩調(diào)制極(6)間的小槽(8)內(nèi)嵌有徑向充磁的鐵氧體材料(9)，小槽(8)、槽口(7)和調(diào)制極(6)三者的高度相同，寬度互不相等。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉國海，陳鳴，趙文祥，吉敬華，陳前，趙萬祥，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32