[发明专利]永磁锥形电机及定子、转子

说明书

本发明公开一种永磁锥形电机及定子、转子，永磁锥形电机包括:定子，所述定子的内表面为锥形；转子，所述转子关于所述定子轴向旋转，所述转子的外表面为截锥形，所述转子与所述定子具有相同的锥角，所述转子上设置有永磁体；弹簧，所述弹簧套设中所述转子的轴上，用于当电机不通电时，抵消所述永磁体产生的轴向力。

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种

永磁锥形电机及定子、转子。

背景技术

通常扭矩用来产生旋转运动，电动机的转子也将能够进行轴向运动。这 对于需要主动接合/分离的应用场合非常理想，例如飞机和汽车中的牵引应用 等。

锥形电机存在并正在生产中。然而，今天所有可用的锥形电机均来自感 应电机系列。这是因为当不通过电源端子通电时，感应电机没有剩余励磁。 因此，当电机断电时，在定子和转子之间没有驻地吸引力。这对锥形电机非 常重要，因为现有的吸引力会导致转子的轴向运动。然而，感应电机的主要 挑战是其功率密度和扭矩密度相对较低。今天对于移动应用来说，最流行的 电机技术就是使用永磁的技术。这是由于永磁电机能够实现更高的转矩和功 率密度以及更高的效率。然而，当考虑用于圆锥形电动机应用的永磁技术时， 要克服重大挑战，主要是由于电机的永久激励特性(由于永磁引起)。由于 这个原因，今天没有永磁电机具有圆锥形特性。因此，没有人能够实现永磁 电机(高功率密度和高效率)与锥形几何形状(轴向运动)的组合优势。

发明内容

本发明提供一种永磁锥形电机及定子、转子，用以克服现有技术中存在 的至少一个技术问题。

本发明提供一种永磁锥形电机，包括:

定子，所述定子的内表面为锥形；

转子，所述转子关于所述定子轴向旋转，所述转子的外表面为截锥形， 所述转子与所述定子具有相同的锥角，所述转子上设置有永磁体；

弹簧，所述弹簧套设在所述转子的轴上，用于当电机不通电时，抵消所 述永磁体产生的轴向力。

可选的，所述弹簧的弹性系数根据所述永磁体在电机空载时产生的轴向 力来确定。

可选的，所述锥角根据电机的扭矩需求和轴向移动所需的轴向力来计算。

可选的，电机通电时，作用在所述转子上的力相对于所述转子的侧面具 有法向分量和切向分量，所述切向分量与所述转子的转矩和所产生的剪切应 力成正比。

可选的，电机空载时所述转子的轴向力根据所述永磁体的磁体特征确 定，所述永磁体的磁性特征基于电机的转矩要求进行选择。

本发明还提供了一种用于永磁锥形电机的定子，所述定子的内表面为锥 形，所述定子的锥角与其匹配的、外表表面呈截锥形的转子的锥角相同。

本发明还提供了一种用于永磁锥形电机的转子，所述转子的外表面为截 锥形，所述转子的锥角与其匹配的、外表表面呈锥形的定子的锥角相同；所 述转子上设置有永磁体，所述转子的轴上套设有弹簧，当电机不通电时，所 述弹簧抵消所述永磁体产生的轴向力。

可选的，所述弹簧的弹性系数根据所述永磁体在电机空载时产生的轴向 力来确定。

可选的，所述锥角根据电机的扭矩需求和轴向移动所需的轴向力来计算。

可选的，电机通电时，作用在所述转子上的力相对于所述转子的侧面具 有法向分量和切向分量，所述切向分量与所述转子的转矩和所产生的剪切应 力成正比。

本发明具有以下有益效果：