[发明专利]永磁电机及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁电机的制作方法，更加具体地说，涉及一种在通常的永磁电机的永磁体磁极的外围安装闭合的环形导体，环形导体包围永磁体的非极性面，以抑制永磁体在电机的运行过程中发生不可逆退磁，从而制造低成本、高性能永磁电动机、永磁发电机的方法。这样的永磁电机广泛应用于各种工业和民用机械设备、风力发电、太阳能发电、汽车、和工业自动化设备等领域。

背景技术

基于电磁感应原理的电机包括电动机和发电机，前者是将电能转换为机械能的装置，而后者是将机械能转换成电能的装置。在电机中，为实现电能与机械能之间的转换，需要在定子与转子之间形成磁场，即所谓的励磁磁场。该励磁磁场可以通过载流绕组形成，也可以通过永磁体来形成。以永磁体来形成励磁磁场的电机称为永磁电机。由于以载流绕组形成励磁磁场需要消耗额外的电能，而以永磁体来形成励磁磁场不需要消耗额外的电能，所以永磁电机具有显著的节能特点。此外，在电能与机械能之间的转换效率方面，永磁电机具有很大的优势。另一方面，在相同功率下，与以载流绕组形成励磁磁场的常规电机相比，永磁电机还具有体积小、重量轻的优点。今天，永磁电机广泛应用于各种工业和民用机械设备、风力发电、太阳能发电、汽车、和工业自动化设备、以及各种家用电器如空调、冰箱、洗衣机等领域，已成为国民经济与人们生活中必不可少的一部分。

适合于各种不同用途的永磁电机的种类繁多，通常分为旋转式永磁电机和直线式永磁电机两大类。其中，旋转式永磁电机应用最广。按永磁体在旋转式电机中的安装方式的不同又分为表贴式、内插式和盘式三种。附图1是通常的表贴式永磁电机的横剖面示意图，其中，永磁体2安装在转子3的外表面上，与同轴设置的定子5形成磁回路并在定子与转子之间的气隙1中产生励磁磁场。在附图中，用N表示永磁体的北极，S表示永磁体的南极。当转子3随同永磁体2一起作旋转运动时，嵌装在定子5中的绕组4因切割磁力线而产生感应电动势，可对外输出电流。这样，施加于转子3上的机械能便转换成了可由绕组4输出的电能，这就是永磁发电机的工作原理。反过来，若在绕组4中输入电流，该电流会产生一磁场并与由永磁体2所形成的气隙1中的励磁磁场相互作用，形成驱动永磁体2随同转子3一起作旋转运动的力，从而对外输出机械力矩。这样，施加于绕组4中的电能便转换成了可由转子3输出的机械能，这就是永磁电动机的工作原理。可见，永磁电动机与永磁发电机的工作原理皆是基于电磁感应原理，因此，在本发明以下的阐述中，只要说明了永磁电动机的工作原理也就同时说明了永磁发电机的工作原理，如无特别指明，本发明所述的永磁电机，既包括永磁电动机也包括永磁发电机。

在附图1中，永磁体2安装在转子3的外表面上，通常称为表贴式永磁电机。由于转子3处在定子5的腔内，所以也称为内转子式永磁电机。显然，若将转子3做成环形，将嵌装有绕组4的定子5同轴地设置于的转子3腔内，永磁体2也可以安装在转子3的内表面上，如附图2所示，该结构也称为外转子式永磁电机。很显然，外转子式永磁电机与内转子式永磁电机的工作原理相同。因此，在本发明以下的阐述中，只要说明了内转子式永磁电机的工作原理也就同时说明了外转子式永磁电机的工作原理，如无特别指明，本发明所述的永磁电机，既包括内转子式永磁电机也包括外转子式永磁电机。

附图3是通常的内插式永磁电机的横剖面示意图，其中，转子3中开有平行于轴向的槽6，永磁体2安装在槽6内。槽6的侧向尺寸需比永磁体2的宽度大，使得永磁体2的两个非极性面与槽6的两个侧面之间存在一定的间隙，以提高永磁体2的磁通利用效率。气隙1中的励磁磁场同样是通过永磁体2与铁心转子3、以及定子5所形成的磁回路所产生。显然，内插式永磁电机的工作原理与表贴式永磁电机的工作原理相同。因此，在本发明以下的阐述中，只要说明了表贴式永磁电机的工作原理也就同时说明了内插式永磁电机的工作原理，如无特别指明，本发明所述的永磁电机，既包括表贴式永磁电机也包括内插式永磁电机。

容易理解，为提高内插式永磁电机中永磁体磁通的利用效率，可以将转子3中平行于轴向的槽6加工成相邻的槽与槽之间成一定角度，永磁体2嵌装槽6内，形成V字型内插式永磁电机，如附图4所示。显然，V字型内插式永磁电机的工作原理与普通内插式永磁电机的工作原理相同。因此，在本发明以下的阐述中，只要说明了内插式永磁电机的工作原理也就同时说明了各种V字型内插式永磁电机的工作原理，如无特别指明，本发明所述的永磁电机，既包括普通内插式永磁电机也包括各种形式的V字型内插式永磁电机。