[发明专利]一种正弦交流电机的磁极组

说明书

技术领域

本发明涉及电动机或发电机技术领域，更具体的说，涉及正弦交流电机的磁极组。

背景技术

电机是一种将其他形式的能源转换成电能或电能转化为机械能的机械设备。电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。其构造的一般原则是：用适当的导磁材料构成磁极，通过磁极产生磁感应线，并通过导体材料切割以产生电磁功率，达到能量转换的目的，因此，电机的磁极的设计对机械能和电能的互相转化起至关重要的作用。

通常，要产生电动势，需要符合下面这个公式，导体切割磁感应线产生电动势的公式，其中，L为导体切割磁感线的有效长度，B为磁感应强度，V为导体以垂直于磁感线运动的速度。如果导体在磁感应强度大小为B，方向交替变化的均匀磁场中，以匀速V做直线垂直切割磁感线的运动，要使电机产生正玄交流电，则导体切割磁场的长度L必须正玄变化，即：L＝L₀ sin(Vt+α)，导体切割交变均匀磁场的电动势为E＝BVL₀ sin(Vt+α)，其中，V、B是定值，L正玄变化。为了使导体切割磁感线的有效长度L发生正弦变化，需要让磁极产生的磁感应线发生正弦变化，所以需要磁极的形状发生正弦变化。

请参见图1所示，图1所示的为现在已有的正弦交流电机磁极的排列方式，其中，相邻两个磁极的极性不同，并且所有磁极围成圆筒状。为了使电机产生正弦交流电，则导体需要切割正弦曲线形状的磁感应线，所以每个磁极的形状都与正弦曲线构成的形状相同，且相邻的磁极的形状都与正弦曲线的变化形状相同。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题：

虽然现有正弦交流电机能够产生正弦交流电，但是励磁大，且产生的电动势波形是不完整的正玄曲线，从而不能够将机械能充分的转化成电能，导致谐波大，转化效率低；而且，现有磁极耗材多，制造成本高，并且因磁极耗材太多，还造成电机的整体体积过大。而且磁场强度低以及磁利用率也很低。

因此，如何提高机械能转化成电能的转化效率，或者电能转化成机械能的转化效率，且减少磁极的耗材，或减少励磁电流，以降低制造成本，减小电机的体积，成为目前最需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的设计目的在于，提供一种正弦交流电机的磁极组，以提高机械能和电能的互相转化效率，且减少磁极的耗材或减小励磁电流，以降低制造成本，减小电机的体积。

本发明实施例是这样实现的：

一种正弦交流电机的磁极组，包括若干个排列在圆环上的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和第二磁极的极性相反且数量相同，所述第一磁极和第二磁极在所述圆环上交替排列；第一磁极和第二磁极的面积相等；一套磁极组可以包括一个或两个或者两个以上这样的排列；

所述第一磁极由内边界曲线和所述圆环的外圆周围成，所述内边界曲线由若干个点连接而成，所述内边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为其中，ρ₁为内边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，n为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α₁为起始角度，其中，α₁可以为零；

所述第二磁极由外边界曲线和所述圆环的内圆周围成，所述外边界曲线由若干个点连接而成，所述外边界曲线上的每个点到所述圆环的圆心的距离为其中，ρ₂为外边界曲线上的点到所述圆环的圆心的距离，R为所述圆环的外径，r为所述圆环的内径，n为所述磁极对的个数，ω为机械角速度，t为时间，α₂为起始角度，其中，α₂可以为零，且如果是相邻两磁极则α₂-α₁＝±π。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极为N极，所述第二磁极为S极。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极为S极，所述第二磁极为N极。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极的数量至少各为一个。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均为永磁体。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均为绕有通电线圈的铁芯，即励磁磁极。

优选地，在上述的正弦交流电机的磁极组中，所述第一磁极和第二磁极均设置在所述正弦交流电机的转子轭或定子上。