一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，包括输出轴、外转子和内定子，所述外转子与输出轴固定连接，所述内定子与输出轴旋转连接；所述外转子由T型永磁体与转子铁芯组成，所述内定子上还设有电枢绕组，所述电枢绕组的外端还设有Halbach阵列永磁体；所述外转子和内定子设置在由前端盖和后端盖形成的空间内，所述内定子与后端盖固定连接，所述前端盖与输出轴旋转连接，所述前端盖与后端盖上设有通风孔。本发明专利技术的优点在于：其具有噪声小，永磁体利用率高，制造成本低，运行平稳，效率高的特点；其对交替极永磁电机进行了改进，能广泛应用于各种低速直驱的场合中，解决了目前交替极永磁电机应用范围窄，局限性大的问题。

An Alternating Pole Permanent Magnet Vernier Motor Based on T-type Permanent Magnet

The invention discloses an alternating pole permanent magnet vernier motor based on T-type permanent magnet, which comprises an output shaft, an outer rotor and an inner stator. The outer rotor is fixed to the output shaft, and the inner stator is rotatably connected to the output shaft. The outer rotor is composed of a T-type permanent magnet and a rotor core. The inner stator is also provided with an armature winding, and the outer end of the armature winding is also provided with a Halbach array. The outer rotor and the inner stator are arranged in the space formed by the front end cover and the rear end cover, the inner stator is fixed and connected with the rear end cover, the front end cover is rotatably connected with the output shaft, and the front end cover and the rear end cover are provided with ventilation holes. The invention has the advantages of low noise, high utilization rate of permanent magnet, low manufacturing cost, stable operation and high efficiency, and improves the alternating pole permanent magnet motor, which can be widely used in various low-speed direct drive situations, and solves the problems of narrow application range and large limitation of the alternating pole permanent magnet motor at present.

【技术实现步骤摘要】
一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机
本专利技术涉及永磁游标电机
，具体涉及一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机。
技术介绍
随着对高性能永磁材料研究的不断深入，永磁电机近些年来发展迅速。交替极永磁电机最常用于磁悬浮领域，用来减小电机转矩与悬浮性能之间的耦合效应，同时其永磁体为同极性排列，以相邻铁芯代替另一极永磁体，减少永磁体用量，节约成本，简化工艺。然而寻常的交替极永磁电机永磁体利用率不高，且应用范围较窄，局限性较大。近年来有学者提出交替极永磁游标电机，来提高交替极永磁电机永磁体利用率。但是这种电机采用了爪极式定子齿作为调制极，其部分磁路会提前闭合，虽一定程度上提高了电机效率，但并不能对永磁体利用率有实质性的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要针对现有装置的不足，提供一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其采用平行定子齿的交替极永磁游标电机，具有噪声小，永磁体利用率高，制造成本低，运行平稳，效率高的特点。为实现上述目的，本专利技术所涉及的一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，包括输出轴、外转子和内定子，所述外转子与输出轴固定连接，所述内定子与输出轴旋转连接；所述外转子由T型永磁体与转子铁芯组成，所述内定子上还设有电枢绕组，所述电枢绕组的外端还设有Halbach阵列永磁体；所述外转子和内定子设置在由前端盖和后端盖形成的空间内，所述内定子与后端盖固定连接，所述前端盖与输出轴旋转连接，所述前端盖与后端盖上设有通风孔。进一步地，所述T型永磁体与转子铁芯设有多块，所述永磁体的充磁方向皆为沿径向指向圆心方向，所述转子铁芯与所述T型永磁体交替排列布置，所述转子铁芯的径向厚度与所述T型永磁体的径向最厚处厚度相等。更进一步地，所述内定子上设有多个定子槽，所述内定子的定子槽为平行齿梯形槽，所述电枢绕组为多个三相绕组，所述多个电枢绕组分别绕在各个定子槽上，所述Halbach阵列永磁体有多块，所述多块Halbach阵列永磁体设置在各个定子槽中固定，所述Halbach阵列永磁体由三块小永磁体组成，其中两块永磁体充磁方向为沿周向向内，另一块永磁体充磁方向为沿径向向外。进一步地，所述外转子与输出轴之间通过外转子支撑件固定连接，所述内定子与后端盖之间通过内定子支撑件固定连接，所述内定子支撑件通过连接轴承与输出轴连接。更进一步地，所述前端盖通过连接轴承套接在输出轴上。作为优选项，所述转子铁芯的宽度为θc、径向厚度为lc，所述T型永磁体的周向总宽度为θa，凸台宽度为θb，台阶处厚度为lp，凸台处厚度为lc-lp，设参数α为T型永磁体上凸台所占宽度比，则α＝θb/θa，所述α的值为0.25～0.5。作为优选项，设参数β为所述T型永磁体上凸台所占厚度比，则β＝(lc-lp)/lc，所述β的值为0.25～0.75。作为优选项，设参数γ为所述T型永磁体的极弧系数，则γ＝θa/(θa+θc)，所述γ的值为0.5～1。作为优选项，所述Halbach阵列永磁体两侧永磁体所占宽度为θp，中间永磁体所占宽度为θq，设参数δ为两边永磁体分别所占宽度比值，即δ＝θp/(2θp+θq)，所述δ的值为0.15～0.35。作为优选项，所述NS为内定子的调制齿个数，Pr1为外转子上的T型永磁体个数，Pr2为电枢绕组的极对数，所述NS、Pr1、Pr2满足如下关系式：NS＝Pr1+Pr2。本专利技术的优点在于：1、其具有噪声小，永磁体利用率高，制造成本低，运行平稳，效率高的特点；2、其采用T型永磁体作为外转子永磁体，在实现聚磁的同时减小电机谐波，增大电机输出性能的同时提高电机稳定性；3、其外转子永磁体为交替极永磁体，即永磁体同极性排列，省掉另一极永磁体，节省了永磁体用量，降低制造成本；4、其内定子上安装Halbach阵列永磁体来增加气隙一侧磁密，大幅提高电机气隙磁密，增大电机输出性能；5、其满足游标效应，以平行定子齿作为调制极进行调磁，实现了低速大转矩的功能；6、其对交替极永磁电机进行了改进，能广泛应用于各种低速直驱的场合中，解决了目前交替极永磁电机应用范围窄，局限性大的问题。附图说明图1为本专利技术的内部结构示意图；图2为内定子与外转子的结构示意图；图3为T型永磁体的安装示意图；图4为Halbach阵列永磁体的安装示意图；图5为实施例的磁力线仿真示意图；图6为实施例的空载反电动势仿真图；图7为实施例的空载反电动势傅里叶分解图。图中：T型永磁体1、转子铁芯2、Halbach阵列永磁体3、内定子4(其中：定子槽4.1)、电枢绕组5、外转子6、后端盖7、内定子支撑件8、前端盖9、外转子支撑件10、连接轴承11、输出轴12、连接轴承13、通风孔14。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述：如图1～4，一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，包括输出轴12、外转子6和内定子4，所述外转子6与输出轴12固定连接，所述内定子4与输出轴12旋转连接；所述外转子6由T型永磁体1与转子铁芯2组成，所述内定子4上还设有电枢绕组5，所述电枢绕组5的外端还设有Halbach阵列永磁体3；所述外转子6和内定子4设置在由前端盖9和后端盖7形成的空间内，所述内定子4与后端盖7固定连接，所述前端盖9与输出轴12旋转连接，所述前端盖9与后端盖7上设有通风孔14。所述T型永磁体1与转子铁芯2设有多块，所述永磁体1的充磁方向皆为沿径向指向圆心方向，所述转子铁芯2与所述T型永磁体1交替排列布置，所述转子铁芯2的径向厚度与所述T型永磁体1的径向最厚处厚度相等。所述内定子4上设有多个定子槽4.1，所述内定子4的定子槽4.1为平行齿梯形槽，所述电枢绕组5为多个三相绕组，所述多个电枢绕组5分别绕在各个定子槽4.1上，所述Halbach阵列永磁体3有多块，所述多块Halbach阵列永磁体3设置在各个定子槽4.1中固定，所述Halbach阵列永磁体3由三块小永磁体组成，其中两块永磁体充磁方向为沿周向向内，另一块永磁体充磁方向为沿径向向外。所述外转子6与输出轴12之间通过外转子支撑件10固定连接，所述内定子4与后端盖7之间通过内定子支撑件8固定连接，所述内定子支撑件8通过连接轴承13与输出轴12连接。所述前端盖9通过连接轴承11套接在输出轴12上。本实施例中，所述T型永磁体1与转子铁芯2均设有5块，所述内定子4上设有9个定子槽4.1，所述电枢绕组5为9个三相绕组，所述Halbach阵列永磁体3有9块；所述转子铁芯2的宽度为θc、径向厚度为lc，所述T型永磁体1的周向总宽度为θa，凸台宽度为θb，台阶处厚度为lp，凸台处厚度为lc-lp，设参数α为T型永磁体1上凸台所占宽度比，则α＝θb/θa，所述α的值为设参数β为所述T型永磁体1上凸台所占厚度比，则β＝(lc-lp)/lc，所述β的值为0.5。设参数γ为所述T型永磁体1的极弧系数，则γ＝θa/(θa+θc)，所述γ的值为0.75。所述Halbach阵列永磁体3两侧永磁体所占宽度为θp，中间永磁体所占宽度为θq，设参数δ为两边永磁体分别所占宽度比值，即δ＝θp/(2θp+θq)，所述δ的值为0.25。所述NS为内定子4的调制齿个数，Pr1为外转子6上的T型永磁体1个数，Pr2为电枢绕组5的极对数，所述NS、Pr1、Pr2满足如下关系式：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其特征在于：包括输出轴(12)、外转子(6)和内定子(4)，所述外转子(6)与输出轴(12)固定连接，所述内定子(4)与输出轴(12)旋转连接；所述外转子(6)由T型永磁体(1)与转子铁芯(2)组成，所述内定子(4)上还设有电枢绕组(5)，所述电枢绕组(5)的外端还设有Halbach阵列永磁体(3)；所述外转子(6)和内定子(4)设置在由前端盖(9)和后端盖(7)形成的空间内，所述内定子(4)与后端盖(7)固定连接，所述前端盖(9)与输出轴(12)旋转连接，所述前端盖(9)与后端盖(7)上设有通风孔(14)。

【技术特征摘要】
1.一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其特征在于：包括输出轴(12)、外转子(6)和内定子(4)，所述外转子(6)与输出轴(12)固定连接，所述内定子(4)与输出轴(12)旋转连接；所述外转子(6)由T型永磁体(1)与转子铁芯(2)组成，所述内定子(4)上还设有电枢绕组(5)，所述电枢绕组(5)的外端还设有Halbach阵列永磁体(3)；所述外转子(6)和内定子(4)设置在由前端盖(9)和后端盖(7)形成的空间内，所述内定子(4)与后端盖(7)固定连接，所述前端盖(9)与输出轴(12)旋转连接，所述前端盖(9)与后端盖(7)上设有通风孔(14)。2.根据权利要求1所述的一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其特征在于：所述T型永磁体(1)与转子铁芯(2)设有多块，所述永磁体(1)的充磁方向皆为沿径向指向圆心方向，所述转子铁芯(2)与所述T型永磁体(1)交替排列布置，所述转子铁芯(2)的径向厚度与所述T型永磁体(1)的径向最厚处厚度相等。3.根据权利要求2所述的一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其特征在于：所述内定子(4)上设有多个定子槽(4.1)，所述内定子(4)的定子槽(4.1)为平行齿梯形槽，所述电枢绕组(5)为多个三相绕组，所述多个电枢绕组(5)分别绕在各个定子槽(4.1)上，所述Halbach阵列永磁体(3)有多块，所述多块Halbach阵列永磁体(3)设置在各个定子槽(4.1)中固定，所述Halbach阵列永磁体(3)由三块小永磁体组成，其中两块永磁体充磁方向为沿周向向内，另一块永磁体充磁方向为沿径向向外。4.根据权利要求3所述的一种基于T型永磁体的交替极永磁游标电机，其特征在于：所述外转子(6)与输出轴(12)之间通过外转子支撑件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建贵，罗瑞仁，刘金城，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42