[发明专利]一种盘式永磁游标电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种盘式永磁游标电机装置，属于特种电机技术领域。

背景技术

目前普通径向磁场的圆柱形电机存在一些弱点，如冷却困难和转子铁心利用率低等；同时，机械齿轮箱在诸多传动领域得到应用，以实现增速或减速，达到系统的要求。但是，这也使得整个传动系统的体积和重量大大增加，投资成本相应增加，除此之外，效率低、噪声大、响应慢、传输精度低也是其不足之处，齿轮箱的磨损会减少系统的寿命和可靠性。磁齿轮是一种齿轮结构，它具有噪声低、免维修、可靠性高、转矩传输能力大、过载保护等优点。

    盘式电机具有其独特的优点，同时磁齿轮的概念逐步得到推广，其应用范围也将不断扩大，此处将盘式电机与磁齿轮相结合，并进行改进，在定子齿之间嵌入永磁增加气隙磁密，形成一种盘式永磁游标电机，其具有如下优点：

（1）盘式结构电机具有运行可靠、结构简单、结构紧凑、维护方便、效率高和无级调速等特点，尤其体积小和重量轻，特别适用于对体积和重量有苛刻要求的场合以及低速电机中。

（2）镜像对称的电机结构，较大程度抵消了定子与两侧转子间的单边磁拉力，同时还可提高电机的容量。

（3）将磁齿轮引入到盘式电机中组成复合电机，这种结构通过磁齿轮实现一定的速度变比，无需配备减速机构。同时，由于磁齿轮噪声低、免维修、可靠性高、转矩传输能力大、过载自动保护等优点。

（4）在定子上嵌入的永磁体，与外转子永磁相互作用，增大了气隙磁密，减少了漏磁，提高了输出转矩，这些特性使其在要求低速大转矩的领域中具有广阔的应用前景。

电机的高密度设计使得电机单位体积的损耗和发热量增大，导致电机各部份温度升高、转子永磁体的内禀矫顽力下降和加速永磁磁钢累积退磁效应的进程。传统圆柱形电机的结构特点限制了其散热的能力，但是盘式电机中盘形的转子结构提供了一个较大的散热面，有利于电机散热，从而为电机功率密度的增加提供了空间，同时将磁齿轮融合到盘式电机中，可有效地提高可靠性，降低噪声，并支持过载自动保护；在定子上嵌入永磁体，有效增加了气隙磁密，提高了输出转矩。

发明内容

技术问题：本发明通过提出一种盘式永磁游标电机，解决了现有传动装置中的机械增速齿轮箱功率密度低、机械磨损和噪音等问题，同时在传统磁场调制式永磁直驱电机的基础上省去了一个磁齿轮的内转子以及独立的调磁环部分并在定子上加入了永磁体，简化了装置制作工艺，减小了电机的体积、重量；减少了电机的漏磁，降低铁芯损耗；提高了效率及电机的容量；同时还去除了由内转子带来的较大的振动、噪声以及独立调磁环部件引入的电机稳定性降低问题。盘式电机结构具有较高的功率密度，同时其应用将解决圆柱形径向电机冷却困难和铁心利用率低等问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种盘式永磁游标电机，该电机包括外转子、外转子轭部、外转子永磁体、定子、设置在定子外周且向外突出的定子齿、定子永磁体、绕组、定子槽、轴承、支承轴；

电机外转子通过轴承与支撑轴转动连接，外转子永磁体沿圆周方向等间距的嵌放在转子轭上；定子采用开口槽定子结构，定子开设有定子槽，绕组置于定子槽中；定子永磁体沿圆周方向嵌放在相邻的两个定子齿之间，定子通过支撑轴固定；定子及外转子在轴向上呈镜像对称结构，外转子在外侧，定子在内侧。

优选的，外转子与定子之间有气隙。

优选的，外转子一侧上所有外转子永磁体极性相同且与另一侧上外转子永磁体极性相反，同时位于同一侧的转子永磁体和定子永磁体充磁方向为同向；转子永磁体和定子永磁体充磁方向为轴向。

优选的，外转子轭和定子的材料均为硅钢.

优选的，所述定子一侧上定子齿的个数                                               等于同侧外转子永磁体的个数与定子一侧磁场极对数之和。

优选的， 转子永磁体和定子永磁体材料均为钕铁硼。

有益效果：

（1）    省去了机械变速齿轮箱，不存在齿轮箱的机械磨损、维护和噪音问题，提高了装置可靠性；同时提高了电机转速，减小电机的体积，重量和制造成本；

（2）    镜像对称的电机结构，较大程度抵消了定子与两侧转子间的单边磁拉力，同时还可提高电机的容量

（3）    电机中有更多的磁力线通过气隙，因此气隙磁通密度的有效谐波成份值比普通磁场调制式永磁电机高，输出转矩增大；