調磁型永磁電機的製作方法

2023-05-04 22:44:01

專利名稱：調磁型永磁電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種調磁型永磁電機，可連續調節永磁電機的磁場強度，屬電機 製造技術領域。
背景技術：
永磁電機與電勵磁電機相比，具有體積小、效率高、工作可靠、製造方便等優點，但 也存在一處顯著的缺點磁場強度不可調整。在發電機應用領域，當轉速或負載發生變化 時，發電機的輸出電壓將隨之產生波動，如風力發電機，風速的變化將直接影響電機轉速， 負載也會從空載變化到滿載，從而造成輸出電壓很大的波動。電勵磁發電機可採用調節勵 磁電流的方式，來改變磁場強度，達到穩壓的目的。但對永磁發電機來講，磁場強度不可調 整，現有的技術大多採用通過外部電子調壓的方式來穩壓，不僅成本很高，並增加許多不可 靠因素。在電動機應用領域，當電壓或負荷發生變化時，電動機的輸入電流將隨之產生較大 波動，如車用電動機，在行駛中需要不斷地改變電動機的轉速與轉矩，並希望轉速與轉矩調 節範圍儘量大些，電勵磁電動機可採用調節勵磁電流的方式，來調節磁場強度，增加磁場強 度可以降低轉速、提高轉矩，減小磁場強度可以提高轉速、降低轉矩，從而適應車輛行駛的 需要。但對永磁電動機來講，磁場強度不可調整，其轉速與轉矩特性是相對固定的，在重載 與上坡時，會造成電動機的電流增大，甚至燒毀電動機，在輕載與平路時，車速提不上去。現 有的技術大多採用增加永磁電動機功率或增設外部變速箱的方法來解決矛盾，這些都會增 加許多製造成本及不可靠因素。
發明內容本實用新型提供一種調磁型永磁電機，具有調整磁場強度的功能，並保留永磁電 機的各項優點。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是磁鋼在電機轉子[1]上布置的基本形式有1、在圓周上等分排列有2N個孔；2、在圓周上等分排列有N個孔與N個槽；3、在圓周上等分排列有2N個槽，在每2個槽的內側面之間開有2N個孔。在每個槽中裝有固定磁鋼[5]，在每個孔中裝有轉動磁鋼[2]與二塊半圓形導磁 塊[3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形，該圓柱形能在電機 轉子[1]孔內靈活轉動。轉動磁鋼[2]與半圓形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有端板W]，離心塊[7] 偏心地裝在端板[6]上，復位彈簧[8] —端裝在轉動磁鋼組件上，另一端裝在轉子組件上， 在電機轉子[1]上裝有限位板[9]，各磁鋼充磁面的側面開有隔磁槽W]。在端板W]上裝有轉動齒輪[10]，中間裝有中心齒輪[11]，中心齒輪[11]與各轉 動齒輪[10]同時嚙合，端板[6]可與轉動齒輪[10]合併製造。[0012]在各轉動磁鋼[2]與半圓形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有轉動齒輪[10]， 在中間裝有中心齒輪[11]，中心齒輪[11]與各轉動齒輪[10]同時嚙合，在電機轉子[1]上 裝有驅動電機[12]，驅動電機[12]上裝有驅動齒輪[13]，驅動齒輪[13]與轉動齒輪[10] 或中心齒輪[11]嚙合。隔磁槽W]內可裝有填充塊[14]，填充塊[14]可與限位板[9]合併製造。本實用新型的有益效果是克服了現有永磁電機磁場強度不可調整的不足，保留 了永磁電機體積小、效率高、工作可靠、製造方便等優點，實現了可連續調節永磁電機磁場 強度的功能。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是在電機轉子的圓周上排列6塊轉動磁鋼的結構圖；圖2是在電機轉子的圓周上排列4塊固定磁鋼與4塊轉動磁鋼的結構圖；圖3是在電機轉子的圓周與內側上排列6塊固定磁鋼與6塊轉動磁鋼的結構圖；圖4是裝有端板、離心塊、復位彈簧、限位板的結構圖；圖5是裝有轉動齒輪、中心齒輪的結構圖；圖6是裝有驅動電機、驅動齒輪的結構圖。圖7是在隔磁槽中裝有填充塊的結構圖。圖中相關零件1是電機轉子，2是轉動磁鋼，3是半圓形導磁塊，4是隔磁槽，5是 固定磁鋼，6是端板，7是離心塊，8是復位彈簧，9是限位板，10是轉動齒輪，11是中心齒輪， 12是驅動電機，13是驅動齒輪，14是填充塊。
具體實施方式
在圖1中，電機轉子[1]的圓周上等分排列有6個孔，每個孔中裝有轉動磁鋼[2] 與二塊半圓形導磁塊[3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形， 該圓柱形能在電機轉子[1]孔內靈活轉動。原始狀態時轉動磁鋼[2]在電機轉子[1]上呈 徑向布置，並按SN-NS-SN-NS-SN-NS-的極性排列，這樣就在轉子圓周表面形成了 S、N相間 的3對極。如果轉動磁鋼[2]在電機轉子[1]孔中發生旋轉，磁鋼產生的磁力線在轉子內 部構成的迴路將增加，這樣轉子圓周表面的磁場強度會削弱，轉動磁鋼[2]在電機轉子[1] 孔中旋轉的角度越大，磁力線在轉子內部構成的迴路就越多，轉子圓周表面的磁場強度就 越弱，磁鋼轉到90°時為極值。在磁鋼充磁面的側面開有隔磁槽W]，其作用是當轉動磁 鋼[2]處於原始狀態時，儘量減少磁力線在轉子內部構成的迴路，此時也是電機轉子[1]圓 周表面磁場強度最強的狀態。在圖2中，電機轉子[1]的圓周上等分排列有4個孔與4個槽，孔與槽間隔排列， 每個槽中裝有固定磁鋼[5]，每個孔中裝有轉動磁鋼[2]與二塊半圓形導磁塊[3]，半圓形 導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形，該圓柱形能在電機轉子[1]孔內 靈活轉動。原始狀態時固定磁鋼[5]與轉動磁鋼[2]在電機轉子[1]上呈徑向布置，並按 SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-的極性排列，這樣就在轉子圓周表面形成了 S、N相間的4對極。 如果轉動磁鋼[2]在電機轉子[1]孔中發生旋轉，其產生的效果同圖1。[0026]在圖3中，電機轉子[1]的圓周上等分排列有8個槽，在每2個槽內側面之間開 有8個孔，每個槽中裝有固定磁鋼[5]，固定磁鋼[5]在電機轉子[1]上呈徑向布置，並按 SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-的極性排列，每個孔中裝有轉動磁鋼[2]與二塊半圓形導磁塊 [3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形，該圓柱形能在電機轉 子[1]孔內靈活轉動。原始狀態時轉動磁鋼[2]的S極對固定磁鋼[5]的S極，轉動磁鋼 [2]的N極對固定磁鋼[5]的N極，這樣就在轉子圓周表面形成了 S、N相間的4對極。如 果轉動磁鋼[2]在電機轉子[1]孔中發生旋轉，其產生的效果同圖1，磁鋼轉到180°時為 極值。在圖4中，轉動磁鋼[2]與半圓形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有端板[6]， 離心塊[7]偏心地裝在端板[6]上，復位彈簧[8] —端裝在轉動磁鋼組件上，另一端裝在轉 子組件上，在電機轉子[1]上裝有限位板[9]。當電機轉子[1]逐步提高轉速時，離心塊[7] 受到的離心力也逐步提高，當轉速達到設定值時，克服復位彈簧[8]作用力，離心塊[7]向 轉子圓周方向運動，同時帶動轉動磁鋼[2]旋轉，造成轉子圓周表面的磁場強度削弱。當電 機轉子[1]降低轉速時，離心塊[7]受到的離心力也降低，在復位彈簧[8]的作用下，轉動 磁鋼[2]向原始狀態方向旋轉，於是轉子圓周表面的磁場強度加強。限位板[9]的作用有 二 一是當電機轉速較慢或不工作時，使轉動磁鋼[2]處於原始狀態，也是磁場強度最強的 狀態，二是限制轉動磁鋼[2]旋轉範圍，不使磁場強度過低。我們知道，對發電機而言，輸出電壓與磁場強度及轉速成正比，對電動機而言，輸 出轉矩與磁場強度及輸入電流成正比。例如永磁風力發電機，當風力加大或負載減小時，發 電機轉速將會提高，輸出電壓趨向升高，這時轉動磁鋼[2]在離心塊[7]的作用下發生旋 轉，轉子表面的磁場強度削弱，發電機的輸出電壓趨向下降。當風力減小或負載增加時，發 電機轉速將會減慢，輸出電壓趨向下降，這時轉動磁鋼[2]在復位彈簧[8]的作用下發生回 轉，轉子表面的磁場強度加強，發電機的輸出電壓趨向上升。適當地設計離心塊[7]與復位 彈簧[8]，可使風力發電機輸出穩定的電壓。例如永磁車用電動機，當電壓提高或負載減小 時，電動機轉速會提高，這時轉動磁鋼[2]在離心塊[7]的作用下發生旋轉，轉子表面的磁 場強度削弱，電動機的轉速進一步提高，力矩下降，直至達與到新的力矩平衡。當電壓降低 或負載增加時，電動機轉速減慢，這時轉動磁鋼[2]在復位彈簧[8]的作用下發生迴轉，轉 子表面的磁場強度加強，電動機的轉速進一步下降，力矩增強，直至達與到新的力矩平衡。 適當地設計離心塊[7]與復位彈簧[8]，可使車用電動機轉速與力矩調整範圍擴大數倍。在圖5中，在端板[6]上裝有轉動齒輪[10]，在中間裝有中心齒輪[11]，中心齒輪與各轉動齒輪[10]同時嚙合，端板[6]可與轉動齒輪[10]合併製造。這種形式的好 處是，各轉動磁鋼[2]旋轉的角度一致，有利於轉子的動平衡。在圖6中，在各轉動磁鋼[2]與半圓形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有轉動 齒輪[10]，在中間裝有中心齒輪[11]，中心齒輪[11]與各轉動齒輪[10]同時嚙合，在電機 轉子[1]上裝有驅動電機[12]，驅動電機[12]上裝有驅動齒輪[13]，驅動齒輪[13]與轉 動齒輪[10]或中心齒輪[11]嚙合。這種形式無需離心塊[7]與復位彈簧[8]，驅動電機的電源可以通過電刷與滑環從外部輸入，其好處是，可以隨時人為調節磁場強度，自由 度較高，另外也可人為設計較複雜的反饋程序，調節磁場強度。在圖7中，隔磁槽[4]內裝有填充塊[14]，填充塊[14]用非導磁材料製造，如塑料、銅、鋁等，其作用有二 一是增加轉子[1]整體剛性，二是使轉動磁鋼[2]在轉子[1]孔 中轉動更為靈活。填充塊[14]可與限位板[9]合併製造。
權利要求1.調磁型永磁電機，其特徵是在電機轉子[1]的圓周上等分排列有2N個孔，每個孔 中裝有轉動磁鋼[2]與二塊半圓形導磁塊[3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面 的二側組成圓柱形，該圓柱形能在電機轉子[1]孔內靈活轉動。
2.調磁型永磁電機，其特徵是在電機轉子[1]的圓周上等分排列有N個孔與N個槽， 孔與槽間隔排列，每個槽中裝有固定磁鋼[5]，每個孔中裝有轉動磁鋼[2]與二塊半圓形導 磁塊[3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形，該圓柱形能在電 機轉子[1]孔內靈活轉動。
3.調磁型永磁電機，其特徵是在電機轉子[1]的圓周上等分排列有2N個槽，在每2個 槽內側面之間開有2N個孔，每個槽中裝有固定磁鋼[5]，每個孔中裝有轉動磁鋼[2]與二塊 半圓形導磁塊[3]，半圓形導磁塊[3]裝在轉動磁鋼[2]充磁面的二側組成圓柱形，該圓柱 形能在電機轉子[1]孔內靈活轉動。
4.根據權利要求1、2、3所述的調磁型永磁電機，其特徵是在各轉動磁鋼[2]與半圓 形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有端板W]，離心塊[7]偏心地裝在端板[6]上，復位 彈簧[8] —端裝在轉動磁鋼組件上，另一端裝在轉子組件上，在電機轉子[1]上裝有限位板[9]，在各磁鋼充磁面的側面開有隔磁槽W]。
5.根據權利要求4所述的調磁型永磁電機，其特徵是在端板[6]上裝有轉動齒輪[10]，在中間裝有中心齒輪[11]，中心齒輪[11]與各轉動齒輪[10]同時嚙合，端板[6]可 與轉動齒輪[10]合併製造。
6.根據權利要求1或2或3所述的調磁型永磁電機，其特徵是在各轉動磁鋼[2]與 半圓形導磁塊[3]組成的圓柱體二端面裝有轉動齒輪[10]，在中間裝有中心齒輪[11]，中 心齒輪[11]與各轉動齒輪[10]同時嚙合，在電機轉子[1]上裝有驅動電機[12]，驅動電機 [12]上裝有驅動齒輪[13]，驅動齒輪[13]與轉動齒輪[10]或中心齒輪[11]嚙合。
7.根據權利要求4所述的調磁型永磁電機，其特徵是隔磁槽[4]內裝有填充塊[14]， 填充塊[14]可與限位板[9]合併製造。
專利摘要調磁型永磁電機，磁鋼在電機轉子上布置形式有在圓周上等分排列有2N個孔；在圓周上等分排列有N個孔與N個槽；在圓周上等分排列有2N個槽，在每2個槽的內側面之間開有2N個孔。槽中裝有固定磁鋼，孔中裝有轉動磁鋼與二塊半圓形導磁塊，組成圓柱形，在離心塊與復位彈簧的作用下，圓柱形能在電機轉子孔內轉動。圓柱體二端面裝有端板，離心塊偏心地裝在端板上，在端板上裝有轉動齒輪，中間裝有中心齒輪並與各轉動齒輪嚙合，端板可與轉動齒輪合併製造。在電機轉子上裝有驅動電機及驅動齒輪，並與轉動齒輪或中心齒輪嚙合。隔磁槽內裝有填充塊，填充塊可與限位板合併製造。本實用新型實現了可連續調節永磁電機磁場強度的功能。
文檔編號H02K7/116GK201928103SQ20112005206
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者向可為 申請人:向可為