[发明专利]电机的多极转子

说明书

本发明涉及电机，更具体地涉及电机的多极转子。

本发明可在电工技术、航空、机床制造和其他工业领域中，用于制造电机、电磁联轴器、减速器以及制动器的有永久磁铁的转子。

在生产具有永久磁铁的电机时，提高电机的比机电特性（单位电机质量所发出的功率、转矩、电动势及其他性能）是非常重要的任务。

可用来完成上述任务的方法是，提高电机多极转子所产生的激励磁通（进而是磁道），其方法是使用具有最佳磁特性的各向导性硬磁材料来制造形成转子的磁铁，更充分利用转子的容积来布置磁铁以及优化磁铁磁性的定向。

已知一种圆柱形的电机多极转子（苏联专利，A，647797）它包括棱柱形的永久磁铁，均匀沿圆周布置，沿它们的对称平面磁化，並且每块磁铁附有用软磁材料制成的磁极端头。为了较充分地用硬磁材料填充转子的容积，棱柱形磁铁具有斜的侧边，相邻的磁铁沿着它们的侧边一个贴接着一个。

永久磁铁固装在用轮磁材料制成的衬套中，而在它们之间装有用非磁材料制成的插片。

转子采用上述结构，其容积不可能完全用硬磁材料来填满。由于有磁极端头，硬磁材料离开转子的圆柱形表面较远，这就使得磁通不可能有显著的增多。此外，由于相邻磁极端头之间产生磁通漏损因而使磁通减少，磁极端头还使涡流和再磁化损耗增加，並且引起电机电感的增大。

这种磁铁的激励磁通的来源是磁荷，它们分布在磁极中，磁极断面呈弧状，弧长显著小于转子的极距，另一个来源是分布在软磁衬套表面上的磁荷，它们产生的磁通，方向和分布在磁极上的磁荷的磁通相反。这两个因素，即磁极的弧长的缩短和软磁衬套中有相反方向的磁通，使磁极上的磁通量减少。此外，磁极的弧度缩短，使得在所述弧度范围之外的间隙中，电感很快降低，这引起电动机所发生的机械转矩降低。

已知另一种用于电机的具有圆柱形永久磁铁的转子（GB，A，2075274），它具有沿圆周均匀配置，用软磁材料制成的磁极段，和由用硬磁材料制成的极间段，它们垂直于邻接磁极段的相应对称平面磁化。

由于其中有用软磁材料制成的磁极段，磁通集中在所述电机的转子和定子之间的工作间隙中。

所述电机转子，在磁极具有一定的数目並且工作间隙小时，保证磁通增多。但是由于有用软磁材料制成的磁极段，随着磁极数和工作间隙的增大，磁通漏损增多，同时有这种转子的电机，其电感增大，使得电机操纵困难。

已知另一种电机多极转子，其形状实际上是圆柱形（US，A，3334254），具有偶数极磁铁，最少为四个，沿圆周分布，其中一些磁极朝向圆心，而另一些磁极朝向圆周，並相互间隔。此外，还有和极磁铁贴靠的极间磁铁，其侧表面朝向圆周。

极磁铁具有用软磁材料制成的极端头，极磁铁和极间磁铁一起形成转子的圆柱形表面。极磁铁固装在用软磁材料制的衬套上並在径向磁化，而极间磁铁安装得相对于衬套有间隙並沿圆周弧的方向磁化，在所述转子中有磁极端头，其磁场磁力线方向垂直于转子的工作表面，这使得极磁铁不直接朝向转子的侧表面，磁通的漏损不能完全消除，总的说来，仍招致磁通的减少。此外，涡流和再磁化损耗增加，电机的电感增大。

在这种情况下，极磁铁的径向磁性和极间磁铁的弧形方向磁性使制造工艺复杂化，而如果达到这样的磁性方向，硬磁材料的磁特性降低。在极磁铁内部建立径向磁性时，产生减少激励磁通的磁荷。

用软磁材料制成的衬套的存在，使得转子的容积不能充分利用来安装磁铁，降低了转子抗退磁的稳定性，引起涡流和再磁化损耗的出现以及电机电感的增大。

本发明的任务是创制电机多极转子，其极磁铁和极间磁铁的安置以及磁性的定向，使转子的磁通得以增多。

上面所提出的任务是这样解决的，即在实际上是圆柱形的电机多极转子中，包含有偶数的极磁铁，最少为四个，沿圆周均匀布置，其一些极朝向圆的中心，而另一些极朝向圆周。这些极是相互间隔的，和极磁铁紧贴的是极间磁铁，它们的侧表面朝向圆周。按照本发明，朝向圆周的极磁铁的极和极间磁铁的侧表面一起，直接形成转子的圆柱形表面。在这种情况下，极磁铁沿平行于其对称平面方向磁化，而极间磁铁沿垂直于其对称平面方向磁化。

为了形成转子的圆柱形表面，每一极磁铁在转子的横断面中是圆的一部分，其一边弧长实际上等于磁极覆盖系数乘以转子的极距值，两侧面是弦的截段，其交点在相应磁铁的对称平面中，而每一极间磁铁的几何形状为：有一些相对的边与相邻极磁铁的弦截段重合，而另一些相对的边相对于极间磁铁的对称平面对称。

最好极磁铁弦截段之间的夹角由下列关系式确定：