[发明专利]高力密度永磁电机

说明书

技术领域

本发明属于电机领域，具体涉及高力密度永磁电机技术领域。

背景技术

图9所示为传统的双边无铁心结构直线永磁同步电机的结构示意图。该电机的次级由轭板和平板形永磁体构成，永磁体沿与运动方向垂直方向平行充磁，永磁体沿运动方向N、S相间依次排列固定在次级轭板内侧，次级双边对应永磁体的充磁方向相同，初级位于两个次级板之间。永磁体产生磁力线的法向分量垂直穿过初级，通电的初级绕组与次级永磁体磁场相互作用，产生电磁力，推动动子作直线运动。

该种直线电机、尤其是哈尔巴克电机存在以下缺点：气隙磁密低，气隙磁密波形的正弦度差，因此电机的效率和推力密度低、推力波动大，电机的振动和噪声高。同时，次级永磁体用量大，次级的重量和电机成本高。

发明内容

为了解决现有直线电机存在的缺点，本发明设计了一种高力密度永磁电机。

本发明设计了以下四种高力密度永磁电机：

第一种：当所述高力密度永磁电机为单边平板电机时，所述电机包括初级和次级，所述初级和次级之间为气隙；次级包括主永磁体、辅助永磁体和轭板，主永磁体的横截面为左右对称结构的六边形或八边形，并且该六边形或八边形靠近气隙侧的底边长度小于远离气隙侧的底边的长度，每个主永磁体均平行充磁，其充磁方向垂直于初级和次级相对运动的方向，辅助永磁体的横截面为左右对称结构的六边形或八边形，该辅助永磁体的靠近气隙侧的底边长度大于远离气隙侧的底边的长度，所述辅助永磁体平行充磁，所述充磁方向平行于初级和次级相对运动的方向，主永磁体和辅助永磁体相间紧密排列并固定在平板形的导磁轭板的气隙侧，每个主永磁体与辅助永磁体相邻的侧面紧密相邻。

第二种：当所述高力密度永磁电机为双边平板电机时，所述电机包括初级和次级，所述初级和次级之间为气隙；所述次级为双边结构，每边次级包括主永磁体、辅助永磁体和轭板，主永磁体的横截面为左右对称结构的六边形或八边形，并且该六边形或八边形靠近气隙侧的底边长度小于远离气隙侧的底边的长度，每个主永磁体均平行充磁，其充磁方向垂直于初级和次级相对运动的方向，辅助永磁体的横截面为左右对称结构的六边形或八边形，该辅助永磁体的靠近气隙侧的底边长度大于远离气隙侧的底边的长度，所述辅助永磁体平行充磁，所述充磁方向平行于初级和次级相对运动的方向，主永磁体和辅助永磁体相间紧密排列并固定在平板形的导磁轭板的气隙侧，每个主永磁体与辅助永磁体相邻的侧面紧密接触；两边次级中位置相应的两个主永磁体的充磁方向相同，两边次级中位置相应的两个辅助永磁体的充磁方向相反。

第三种：当所述高力密度永磁电机为圆筒直线电机时，所述电机包括初级和次级，所述初级和次级之间为气隙，次级包括主永磁体、辅助永磁体和导磁轭筒，主永磁体为圆环状，其横截面为左右对称结构的六边形或八边形，并且该六边形或八边形靠近气隙侧的底边长度小于远离气隙侧的底边的长度，每个主永磁体均平行充磁，其充磁方向垂直于初级和次级相对运动的方向，辅助永磁体为圆环状，其横截面为左右对称结构的六边形或八边形，且辅助永磁体截面的六边形或八边形中靠近气隙侧的底边长度大于远离气隙侧的底边的长度，所述辅助永磁体平行充磁，所述充磁方向平行于初级和次级相对运动的方向，主永磁体和辅助永磁体沿初级和次级相对运动方向相间紧密排列并固定在导磁轭筒的气隙侧表面。

上述三种结构中所述的八边形可以是由两个矩形叠加组成的八边形；还可以是由两个梯形叠加组成的八边形，还可以是由一个梯形和一个矩形叠加组成的八边形。

上述三种结构中所述的六边形是由一个梯形和一个矩形叠加组成的六边形，当所述矩形的长边等于梯形的短底边时，该矩形叠加在梯形的短底边上形成六边形；当所述矩形的长边等于梯形的长底边时，该梯形的长底边叠加在矩形的长边上形成六边形。

第四种：当所述高力密度永磁电机为旋转电机时，该电机包括定子和转子，定子与转子之间为气隙，所述转子包括主永磁体、辅助永磁体和转子轭筒构成，主永磁体横截面为镜向对称的八边形，且该八边形中位于气隙侧的边的边长小于远离气隙侧的边的边长；辅助永磁体横截面为镜向对称的八边形，且该八边形中位于气隙侧的边的边长大于远离气隙侧的边的边长；主永磁体为径向充磁或平行充磁，辅助永磁体为切向充磁；主永磁体与辅助永磁体沿圆周方向依次间隔紧密排列并固定在转子轭筒的气隙侧表面，沿圆周方向相邻的两个主永磁体的充磁方向相反，沿圆周方向相邻的两个辅助永磁体的充磁方向相反。