[发明专利]一种电动机

说明书

本发明涉及一种磁极布置，包括沿纵向延伸的旋转轴线X背靠背布置的多个磁极组件。每个磁极组件将磁通提供给气隙G。每个磁极组件包括一个或多个磁极片和两个磁通部件。第一磁通部件由以周向延伸阵列布置的多个轴向位移的轴向磁化的磁铁提供。第二磁通部件由围绕旋转轴线X周向间隔的多个周向磁化磁铁提供。

技术领域

本发明涉及旋转电动机，特别地但不限于径向磁场电动机和用于此类电动机的转子布置，该转子布置将产生的磁通聚焦，并且能够允许多个转子组件的轴向堆叠。

背景技术

在采用磁铁作为激励源的旋转电动机转子中的磁通聚焦可以通过使用各种磁路布置(拓扑、设计)来实现。磁通聚焦的目的是在定子与转子之间的气隙中实现高磁通密度，甚至可能高于磁铁的剩余磁通密度。Boulder Wind Power公司的(US2016247616(A1):2016-08-25)介绍了几种不同的利用了磁通聚焦的概念的磁铁和极片布置，可将其纳入各种电动机拓扑中。传统地，径向磁场电动机的磁通聚焦是使用嵌入在层叠电工钢制的转子中的一个或多个磁铁阵列来实现的。众所周知的实际实现方式是轮辐或V型转子拓扑，其中连续的磁铁被磁化，使得它们彼此极性相对。在轮辐布置中，磁铁沿周向磁化，而在V型转子中，离开磁铁的磁通具有周向和径向分量。为了限制磁通泄漏并进一步提高气隙磁通密度，可以在两种拓扑结构中添加径向方向磁化的附加磁铁。径向聚焦磁通的转子示例公开于：美登沙电气制造有限公司(Meidensha Electric Mfg Co.Ltd)(JP2016082733(A)：2016-05-16)、沃尔夫冈沃尔克朗(Wolfgang Volkrodt)(US4127786(A)：1978-1 1-28)、三星电子有限公司(Samsung Electronics Co.Ltd)。(US2014375162(A1)：2014-12-25)和JTEKT集团(JP2017055493(A)：2017-03-16)。虽然轮辐型拓扑是一维磁通聚焦的示例，其中磁铁只提供周向方向的磁通，而V型转子可以看作是二维聚焦，因为磁铁提供周向和径向方向的磁通。二维磁通聚焦也可以通过将周向磁化的磁铁阵列与沿转子旋转轴线的方向磁化的磁铁(轴向磁化磁铁)阵列组合来实现。由K.Atalah和J.Wang公开了这一概念(一种具有轴向和周向磁化永磁铁的转子(A rotor with axially and circumferentially magnetizedpermanent magnets,IEEE Transactions on Magnetics)，IEEE磁学事务(IEEETransactions on Magnetics)，2012年11月)。由两个阵列的磁铁产生的磁通由磁极片引导向电动机气隙。因为磁通以周向和轴向方向进入磁极片并沿径向方向离开磁极片，所以磁通路径明显是三维的。相似的，磁端板(为由轴向磁化磁铁生成的磁通提供返回路径)以三维方式引导磁通。

由K.Atalah和J.Wang(一种具有轴向和周向磁化永磁铁的转子(A rotor withaxially and circumferentially magnetized permanent magnets,IEEE Transactionson Magnetics)，IEEE磁学事务(IEEE Transactions on Magnetics)，2012年11月)示出，针对二维磁通聚焦布置，当转子轴向长度较短时，在气隙中的磁通密度最高。这是因为来自轴向磁场的贡献。针对许多应用，要求转子具有小外径和高轴向长度(例如，如果需要低惯性)。

本发明介绍了用于电动机转子的三维磁通聚焦的概念。在电动机转子极片中的磁场是由磁通源激励的，磁通源在全部三个方向上提供磁通，从而实现三维磁通聚焦。本文档公开了各种三维聚焦布置的具体实施方式。由于三维磁通聚焦，所以气隙磁通密度可以远高于在转子中所采用的磁铁的剩余磁通密度，从而使低成本、低剩余磁通密度的非稀土磁铁的使用成为可能。