本發明專利技術公開了一種帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機，包括定子鐵心、電樞繞組、轉子鐵心，永磁體和電機轉軸，電機定子由所述定子鐵心和電樞繞組組成，所述定子鐵心可由等寬度硅鋼片沖槽后沿周向卷繞，相鄰硅鋼片沿軸向偏移一定距離，使所述定子鐵心在垂直于電機旋轉方向上的截面為平行四邊形。電機轉子由轉子鐵心和永磁體形成聚磁式結構，當電機設計為單定子單轉子結構時，轉子鐵心和永磁體在垂直于電機旋轉方向上的截面為直角梯形，轉子鐵心和永磁體與定子鐵心之間形成圓錐面形狀的氣隙。本發明專利技術盤式永磁力矩電機，增加了氣隙的有效面積，使得電機力密度較高；電機定子之間和兩邊的電機定子外側設置有冷卻液流動腔，保證了電機的散熱。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于永磁電機領域，特別涉及一種帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機。
技術介紹
傳統的徑向磁場永磁電機由于電負荷與磁負荷在空間上存在相互競爭關系，因此，電機功率密度及輸出轉矩密度小，一般做成大轉矩的力矩電機，但是材料成本高。現有的盤式永磁電機，其氣隙主磁場為軸向，又稱軸向磁場永磁電機，其很好的利用徑向及軸向空間，使電機功率密度及轉矩密度得以提高。優點是軸向尺寸短、結構緊湊， 轉矩慣量低。從拓撲結構上看，其轉子分表面粘結式及內置嵌入式，兩者均容易使內徑處的軸向氣隙磁場飽和，永磁體的有效利用率低，造成永磁體的浪費。鑒于以上技術問題，實有必要提供一種可以克服上述缺陷的聚磁型盤式永磁力矩電機。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種提高永磁體利用率的帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機。為實現上述目的，本專利技術提供了一種帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機， 包括電機殼體和安裝在電機殼體中軸線上的電機轉軸；安裝在電機轉軸的電機定子和電機轉子；所述電機定子由定子鐵心和電樞繞組組成，所述定子鐵心由等寬度硅鋼片沖槽后沿周向卷繞而成，相鄰硅鋼片沿軸向偏移一定距離，使所述定子鐵心在垂直于電機旋轉方向上的截面為平行四邊形，與電機轉子相對的側面呈圓錐面；所述電樞繞組設置為三相分數槽繞組，繞組第一節距為1，各相繞組依次纏繞在所述定子鐵心上，并在空間上錯開120° 的角度；所述電機轉子與電機定子匹配安裝，包括若干個轉子鐵心以及安裝在相鄰轉子鐵心之間的永磁體，所述轉子鐵心沿圓周方向均勻插裝在轉子支架內，并通過卡環固定，所述轉子支架通過花鍵與電機轉軸連接，所述永磁體安裝在相鄰轉子鐵心之間，相鄰永磁體的N極相對，S極相對，所述轉子鐵心和永磁體在垂直于電機旋轉方向上的截面為梯形。作為本專利技術的優選實施例，所述電機殼體包括前后端開口的電機外殼以及封閉電機外殼前后端的電機后端固定架和電機前端固定架，所述電機前端固定架和電機后端固定架外側分別設置有前端蓋和后端蓋；作為本專利技術的優選實施例，所述電機轉軸通過花鍵與所述轉子支架連接，所述電機轉軸通過前軸承和后軸承分別與電機前端固定架和電機后端固定架固定連接；作為本專利技術的優選實施例，所述在所述轉子鐵心和永磁體的徑向外側設置有圓轂，在圓轂外表面上設置有圓光柵片，在電機殼體上與所述圓轂的對應位置設置有光柵讀數頭；作為本專利技術的優選實施例，當電機設計為單定子單轉子結構時，所述定子鐵心固定在電機后端固定架上，并與隔磁鋁板相連；所述轉子鐵心和永磁體在垂直于電機旋轉方向上的截面為直角梯形，其斜邊與所述定子鐵心的平行四邊形截面的斜邊平行并沿軸向對齊，在所述轉子鐵心和永磁體斜邊一側與定子鐵心之間形成圓錐面形狀的氣隙；作為本專利技術的優選實施例，當電機設計為雙定子單轉子結構時，兩個定子鐵心分別固定在電機前端固定架和電機后端固定架上，并與隔磁鋁板相連；所述轉子鐵心和永磁體在垂直于電機旋轉方向上的截面為等腰梯形，放置在兩個定子鐵心之間，其斜邊分別與所述兩個定子兩鐵心的平行四邊形截面的斜邊平行并沿軸向對齊，在所述轉子鐵心和永磁體與兩個定子鐵心之間均形成圓錐面形狀的氣隙；作為本專利技術的優選實施例，所述永磁力矩電機進一步包括冷卻液流動腔，該冷卻液流動腔設置在隔磁板的外側并固定在電機殼體上；本專利技術帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機至少具有以下優點本專利技術永磁體截面為梯形，如此，軸向磁場由內向外逐漸增大，避免磁場在內徑處出現飽和，提高永磁體的利用效率。另外，由于定子鐵心和轉子鐵心及永磁體之間形成有圓錐面氣隙，增加氣隙有效面積，更進一步提高了永磁體的利用效率。再者，由于電機的功率密度及輸出轉矩密度與氣隙有效面積成正比關系，因此，同時也提高了整個電機的功率密度及輸出轉矩密度，更合理的利用空間，減少材料用量。因此，本專利技術電機可以實現輸出大力矩直接驅動，并滿足頻繁起停，正反轉的應用場合的需求。附圖說明圖1是本專利技術單定子單轉子實施例的軸向結構示意圖2是圖1中電機定子鐵心剖開的結構示意圖3是圖1中電機定子結構示意圖4是圖1中轉子的結構示意圖5是圖1中轉子鐵心的結構示意圖6是圖1中永磁體的結構示意圖7是圖1中主磁路示意圖8是本專利技術單定子單轉子實施例的輸出轉矩特性圖9是本專利技術雙定子單轉子實施例的軸向結構示意圖10是圖9的主磁路示意圖11本專利技術雙定子單轉子實施例與平板型盤式永磁電機、平面氣隙聚磁型盤式永磁電機的輸出轉矩比較示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術聚磁型盤式永磁力矩電機的結構作具體介紹實施例1 單定子單轉子實施例請參閱圖1所示，本專利技術單定子單轉子的永磁力矩電機包括前后端開口的電機外殼14、封閉電機外殼14前后端的電機后端固定架13和電機前端固定架15、安裝在電機外殼14中軸線上的電機轉軸1，以及安裝在電機外殼14內部的電機定子和電機轉子。為方便起鑒，將電機外殼14和電機前后端固定架13、15形成的整體稱作電機殼體。所述電機轉軸1通過前軸承18和后軸承19分別與電機前端固定架15和電機后端固定架13連接，所述電機前端固定架15和后端固定架13的外側分別設置有前端蓋20 和后端蓋21 ；所述電機外殼14通過螺栓與所述電機前端固定架15和后端固定架13固定連接。請結合圖2和圖3所示，所述電機定子包括定子鐵心7以及纏繞在定子鐵心7上的電樞繞組8，所述定子鐵心7固定在電機后端固定架15上，其一側連接有隔磁板9，該隔磁板9最好是隔磁鋁板。所述定子鐵心7由等寬度的硅鋼片沖槽后沿周向卷繞而成，各硅鋼片的沖槽形一致，相鄰硅鋼片疊繞時沿軸向偏移一定距離，并使槽形的軸線對齊，從而在電機旋轉方向上形成與軸線呈一定夾角的定子槽對，相鄰的定子槽M之間形成定子鐵心齒部25，定子槽M 與定子鐵心齒部25軸向外側形成定子鐵心軛部沈。為便于加工制造，定子鐵心7由整體鐵塊加工而成，鐵塊材料選擇導磁良好且電阻率大的球墨鑄鐵，也可選擇導磁各同向性良好的軟磁復合材料。所述定子鐵心7在垂直于電機旋轉方向上的截面為平行四邊形，而與電機轉子相對的側面呈圓錐面形狀。所述電樞繞組8為三相分數槽繞組，繞組的第一節距為1，各相繞組依次穿過定子槽M而纏繞在所述定子鐵心7的各個定子鐵心齒部25上，并在空間上分別錯開120°的角度。這樣，當電樞繞組8通入三相電樞繞組時，在定子鐵心7圓錐面的氣隙內產生連續推移的正弦行波旋轉磁動勢波。請結合圖4、圖5和圖6所示，所述電機轉子包括若干個轉子鐵心3以及通過粘結劑粘結在相鄰轉子鐵心3之間的永磁體4，所述轉子鐵心3和永磁體4沿電機旋轉方向交錯疊放，所述轉子鐵心3沿電機旋轉方向均勻插裝在轉子支架2內，所述轉子支架2通過花鍵 23與電機轉軸1連接，請特別參閱圖4所示，所述轉子鐵心3上開設有卡槽22，在該卡槽22 內固定安裝有卡環5，通過卡環5實現電機轉子與轉子支架2的固定連接。另外，在所述轉子鐵心3和永磁體4的徑向外側設置有圓轂6，起緊固作用，在圓轂6外表面上設置有圓光柵片10，在電機外殼14上，與所述圓轂6的對應位置設置有光柵讀數頭11，用于測量電機轉動的角度與轉速。另外，請繼續參閱圖4、圖5和圖6所示，所述轉子鐵心3和永磁體4在垂直于電機旋轉方向上的截面為直角梯形。其斜邊與所述定子鐵心7的平行四邊形截面的斜邊平行并沿軸向對齊，從而在所述轉子鐵本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機，其特征在于：包括：電機殼體和安裝在電機殼體中軸線上的電機轉軸（１）；安裝在電機轉軸（１）的電機定子和電機轉子；所述電機定子由定子鐵心（７）和電樞繞組（８）組成，所述定子鐵心（７）由等寬度硅鋼片沖槽后沿周向卷繞而成，相鄰硅鋼片沿軸向偏移一定距離，使所述定子鐵心（７）在垂直于電機旋轉方向上的截面為平行四邊形，與電機轉子相對的側面呈圓錐面；所述電樞繞組（８）設置為三相分數槽繞組，繞組第一節距為１，各相繞組依次纏繞在所述定子鐵心（７）上，并在空間上錯開１２０°的角度；所述電機轉子與電機定子匹配安裝，包括：若干個轉子鐵心（３）以及安裝在相鄰轉子鐵心（３）之間的永磁體（４），所述轉子鐵心（３）沿圓周方向均勻插裝在轉子支架（２）內，并通過卡環（５）固定，所述轉子支架（２）通過花鍵（２３）與電機轉軸（１）連接，所述永磁體（４）安裝在相鄰轉子鐵心（３）之間，相鄰永磁體的Ｎ極相對，Ｓ極相對，所述轉子鐵心（３）和永磁體（４）在垂直于電機旋轉方向上的截面為梯形。
【技術特征摘要】
1.一種帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機，其特征在于包括電機殼體和安裝在電機殼體中軸線上的電機轉軸(1)；安裝在電機轉軸(1)的電機定子和電機轉子；所述電機定子由定子鐵心(7)和電樞繞組(8)組成，所述定子鐵心(7)由等寬度硅鋼片沖槽后沿周向卷繞而成，相鄰硅鋼片沿軸向偏移一定距離，使所述定子鐵心(7)在垂直于電機旋轉方向上的截面為平行四邊形，與電機轉子相對的側面呈圓錐面；所述電樞繞組 (8)設置為三相分數槽繞組，繞組第一節距為1，各相繞組依次纏繞在所述定子鐵心(7)上， 并在空間上錯開120°的角度；所述電機轉子與電機定子匹配安裝，包括若干個轉子鐵心(3)以及安裝在相鄰轉子鐵心C3)之間的永磁體G)，所述轉子鐵心C3)沿圓周方向均勻插裝在轉子支架O)內，并通過卡環( 固定，所述轉子支架( 通過花鍵與電機轉軸(1)連接，所述永磁體(4) 安裝在相鄰轉子鐵心C3)之間，相鄰永磁體的N極相對，S極相對，所述轉子鐵心C3)和永磁體(4)在垂直于電機旋轉方向上的截面為梯形。2.如權利要求1所述的帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機，其特征在于所述電機殼體包括前后端開口的電機外殼(14)以及封閉電機外殼(14)前后端的電機后端固定架(1 和電機前端固定架(15)，所述電機前端固定架(1 和電機后端固定架(1 外側分別設置有前端蓋00)和后端蓋01)。3.如權利要求2所述的帶有流體冷卻的聚磁型盤式永磁力矩電機，其特征在于所述電機轉軸(1)通過前軸承(18)和后軸承(19)分別與電機前端固定架(1 和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙升噸，梁錦濤，謝嘉，趙永立，趙磊，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：87
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