[发明专利]单凸极永磁贴片偏磁电机方案

说明书

技术领域：

本发明属于机电领域，特别涉及一种偏磁式磁阻电机的改进，尤其是一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案。

背景技术：

磁阻电机与普通电机结构基本相同，也包括有定子、转子和支承壳体，而区别在于磁阻电机的转子通常是不带磁的，利用安装在定子磁极上的激励绕组产生磁场，对凸极转子产生吸力，驱动转子转动。

偏磁式磁阻电机在定子上下功夫，把驱动电流中的直流成份从中剥离，单独采用永磁或励磁方法替代，称作横向偏磁，有效地降低了视在驱动功率，降低了驱动电路成本并使之与其它电机驱动电路相兼容，给磁阻电机的广泛应用创造了一个有利条件。但该种电机的单位体积力矩比磁钢装在转子上的永磁电机较小。

齿槽偏磁式磁阻电机，在磁阻电机转子或定子齿槽中嵌入反向偏磁永磁体，称作纵向偏磁，能达到消除磁阻电机漏磁的目的，大大提高磁阻电机的各项性能及单位体积力矩。该种电机在比功率、比力矩方面与常规永磁电机相比已毫不逊色，但工艺性还是不够满意。

近几年获得大批应用的普通永磁电机，其永磁体的表面粘贴技术已相当成熟，其永磁材料的价格不断下降，性能大幅提高，但永磁体粘在转子表面，不采用费用高昂的特殊加固措施就无法在高速运转场合使用。

发明内容：

本发明是结合偏磁电机、齿槽偏磁电机磁路设计优势，采用永磁电机磁钢粘贴工艺技术，目的是发明一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案。该发明由于磁钢粘贴在定子上，工艺较简单；转子保留磁阻电机凸极结构，牢固可靠，适合各种速度运行。

本实用发明方案是这样实现的：

一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，由定子、转子、磁钢、轴、轴承、支承壳体构成，其特征是：转子保留普通磁阻电机常用的凸极结构；定子铁芯沿气隙表面圆周方向依次粘贴满永磁体，永磁体充磁极性方向垂直于气隙表面，相邻永磁体的间隙小于其间距的百分之三十，至少部分永磁体的间隙后边的铁芯内，紧接着设置有容线槽，每两个线槽间形成一个定子磁极。

一般磁阻电机定子齿槽宽度高达齿距的60％以上，称为凸极结构，加上转子也采用凸极，合起来叫双凸极电机结构。本发明用永磁体作为定子极齿，取其槽宽小于齿距的30％，相当于在原来每个齿槽的位置上都加了一新齿，形成隐极定子；只有转子还保留凸极，电机因此称为单凸极结构。采用单凸极结构比通常的双凸极结构，能成倍提高电机的力矩密度，成倍降低力矩脉动，但也可能使漏磁也数倍增加；本发明的磁钢在定子气隙面的这种布列方式，利用永磁体本身既能产生磁动势又几乎不导磁的特性，才消除了漏磁，使其力矩不会被可能更大倍数增加的漏磁所削弱。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是：至少有一对充磁极性相反的永磁体粘贴在定子铁芯的每一个磁极上，相邻磁极间有线槽，整个气隙表面每相邻两片永磁体充磁极性方向都相反，每个磁极上相邻两片永磁体间隙相同。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是：其定子铁芯，至少有一对充磁极性相反的永磁体组粘贴在定子铁芯的每一个磁极上，组内永磁体排列间距相同，相邻磁极间有线槽，整个气隙表面隔槽相邻的两组永磁体充磁极性方向相反，每个磁极上相邻两组永磁体间隙相同。

这种设计有利于采用多片小矩型磁钢来替代一片大的瓦形磁钢，能简化永磁体切割工艺，提高永磁材料利用率，降低成本。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是：至少一片永磁体沾贴在定子铁芯的每一个磁极上，每一磁极上的永磁体数相等，同一磁极上充磁极性方向相同，相邻磁极间有线槽，隔槽相邻两磁极上的永磁体充磁极性方向相反。

上述每个磁极摆放至少一对永磁体的方案与每个磁极摆放至少一片永磁体的方案相比，前者较适合于设计集中式绕组，后者线槽多，更适合设计分布式绕组，使电机设计更加灵活、方便。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是定子铁芯每个磁极上永磁体同一极性，相邻永磁体间密布排列。这也是用多片小磁钢替代一片大磁钢的典型做法。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是转子齿数、定子永磁体对数之差，等于定子磁钢对数除以相数所得之商的一半。

所述的一种单凸极永磁贴片偏磁电机方案，其特征是转子齿数、定子铁芯磁极对数之差，等于定子每相的磁极对数。

从以上描述可以看出：在转子齿数不变的条件下，本发明由于定子有效齿数的成倍增加，电机的低速力矩脉动也大幅减小。