[实用新型]分立电磁铁定子结构的新型永磁电机

说明书

技术领域

随着永磁体技术的发展，永磁电机相对于传统的交流异步电机，由于电能转换机械能转换效率高，较低的起动电流和大起动转矩等技术优势，使永磁电机在社会各方面都得到了广泛的应用，尤其在电动汽车，电瓶车和电梯等领域得到广泛应用。

背景技术

永磁电机包括直流无刷电机、交流同步电机、步进电机、伺服电机、……等，市场上的永磁电机是如直流无刷电机或交流同步电机在传统的异步电机的结构基础上发展提高的，这些永磁电机根据转子上永磁体的磁力线的方向可划分为两大类别，即：以径向磁力线方式的传统结构模式电机和轴向磁场方向的碟式结构电机。传统结构的永磁电机的定子铁心利用一定形状的硅钢片冲压后组装一定厚度的圆筒状铁心结构，在硅钢片铁心的外侧或内侧有大小相等的绕组布线槽，布线槽内放置一定匝数的绝缘铜导线，构成电机的定子绕组。

传统的永磁电机，是由转子和定子组成，包括外转子型和内转子型：

对于内转子电机，转子通常包括轴承，转轴，永磁体和磁轭等；定子包括线圈绕组，定子铁心，电机外盖和端盖等；

对于外转子电机：转子通常包括轴承，永磁体和磁轭等；定子包括线圈绕组，定子铁心，转轴，电机外盖和端盖等。

定子铁心软磁材料采用硅钢片等冲压制作而成，根据电机设计，使用场合和电机谐波抑制的需求的不同，传通电机的绕组布置方式有单层绕组，双层绕组和分数槽绕组等，绕组间的连接方式包括链式、交叉式和同心式等，且定子通常固定在机壳内，技术资料如《永磁电机的理论和设计》，《无刷直流电机原理和应用》等技术资料等对传统的永磁电机设计和应用有着详尽的描述和指导。

传统电机的定子硅钢片的截面图如图1所示，图中：101为硅钢片，102为定子线圈固定槽，内部放置一定匝数的绝缘铜线，组成内转子永磁电机的定子，103为定子铁心内圆面，即磁体气隙作用面。 如果线圈固定槽102在圆筒状铁心的外侧，就构成外转子永磁电机的定子。电机定子上的绕组通过电流后，导线中的电流在磁体气隙范围内垂直于磁感应强度方向产生电磁作用力，作用的方向可以用左手定则去判断。由于电机的定子固定不动，所以通电电流导线在磁场中产生的作用力会通过反作用力的方式作用于安装在转子上的永磁体上，永磁体上的电磁反作用对应与转动轴心的距离范围内产生转动力矩－转矩，驱动转子旋转，使电机输出机械能，完成电能和机械能的转换。

发明内容

本发明的电机定子采用的分立的电磁铁结构方式，电磁铁是由一定匝数的螺线管线圈、线圈支座和内部的软磁铁心构成。电机定子所需的分立电磁铁的个数需要根据电机的磁极对数来决定，而且分立的电磁铁的个数采用6n（n=1,2,3……）的方式，即6的自然数（不包括零）倍数关系而确定，分立的电磁铁固定在特定设计的保持架上，安装固定，再配上电机的其他附件组装成定子机构。

分立电磁铁的结构模型如说明书附图2和图3 所示，在图2和图3中：

1与51为螺线管线圈绕组，绕组的匝数和绕组的长度，根据电机设计的直径，电机的功率，电机的额定电压，电机的额定电流等综合确定；

2为软磁铁心上的挡圈装置，用以限位和固定电磁铁，防止软磁铁心在永磁体作用力下从螺线管线圈中固定座3中脱离；

3和201为螺线管线圈的线圈固定座，采用耐高温的绝缘材料制作而成，内部穿过软磁铁心；

4和202为电磁铁铁心气隙处的端面，电磁铁线圈通电时电能转换为磁能，铁心端面处的磁体强度最大，从而对磁气隙处的永磁体产生磁作用力；

5和50为软磁铁心，磁体磁隙的端面形状为梯形形状（未倒角状态时）或扇面形状，软磁铁心为直线型形状或‘C’形结构设计，软磁铁心的加工采用冲片结构叠压制作，防止软磁铁心在频繁变化的磁场作用下产生强涡流而发热，影响电机性能。

在图1和图2的电磁铁中，电磁铁的铁心采用磁导率高的软磁材料制作而成，由于软磁材料的具有优良导磁性能和抗磁饱和性能，电磁铁线圈通电时电能转换为磁能，软磁铁心将线圈内部的磁场有效传递到端面位置，并且端面处的磁体强度最大，对转子上对应位置区域的永磁体产生有效的磁作用力。永磁体产生的作用力的一个分力方向和定子的轴向方向相同，所以又成为轴向磁力电机，但是引起电机转动的是磁作用力的切向分力的合力作用，即电磁铁线圈对永磁体的磁作用力的切向作用力的合力是推动转子转动的有效作用力。