专利名称：稀土永磁杯形转子双定子同步电机的制作方法
技术领域：
本发明的稀土永磁杯形转子双定子同步电机属电学领域。
目前，在电机制造领域，已经广泛地采用稀土永磁材料来制造电机。在同步电机中，按永磁体磁化方向和安装型式的不同，有切向、径向和轴向三种结构。切向结构永磁电机的转子有磁场密集作用，气隙磁密较高，但漏磁较大，交轴电枢反应大，转子工艺复杂，一般做成单定子结构。这种结构的同步电机的永磁体和电机的体积不能得到充分的利用，因此，体积和重量无法进一步减小，尤其要求做成特低惯最的永磁电机时难以达到其要求，应用受到限制。轴向结构的永磁电机的定子可以成做双定子结构，其永磁体构成的转子为饼式，这种结构的电机虽然使永磁体能得到充分利用，但它存在以下几个缺点(1)轴向结构的饼式转子，横向直径大，不易满足特低惯量要求;(2)双定子铁芯为卷式，开槽不方便，加工困难，工艺复杂;(3)转子磁极面与转轴安装垂直度要求高，否则易摆动;(4)由于定子绕组幅向放置，齿与轭部磁密不均匀，导磁材料未得到充分利用，且定子绕组内外端部分布也不均匀，内端部冷却困难。
鉴于上述已有技术中存在的问题，本发明的任务是设计一种能充分利用其永磁材料，电机体积小，电枢反应和转动惯量小以及加工方便，结构简单的永磁双定子同步电机。
本发明的技术解决方案是采用径向瓦状永磁杯形转子和径向内、外定子结构。其转子是由瓦状永磁磁钢和非磁性支架及转轴组合而成的多极杯形转子;径向内、外定子与普通电机相同。
下面结合附图来说明本发明的具体结构及要求。
附
图1是本发明稀土永磁杯形转子双定子同步电机一种具体结构形式示意图。即为法兰固定全封式风冷结构，当然也可做成开启式，外型可做成园筒式、带底脚式风冷，或自冷式或其他水冷，油冷或喷油冷却等结构形式。以附图1为例，它由机壳(1)、外定子铁芯(2)、永磁体(3，10)、内定子铁芯(4)、轴承盖(5)、轴承(6)、端盖(7)、外定子绕组(8)、内定子绕组(9)、前端盖(11)、风扇(12)、转子(13)等所构成。其转子(13)由瓦状永磁磁钢(3)、非磁性支架(16)和转轴(17)组成多极杯形转子。瓦状永磁体(3)可用钐钴、钕铁硼等其他高性能永磁材料制成整块瓦状或拼块构成。转子支架(16)由强度较高的非磁性材料制成整式或组合式。合理地选择永磁磁钢(3)的宽度、长度、厚度及非磁性支架(16)，可获得所需要的波形(如方形波、正弦波、梯形波等)和满足转子强度要求。为了可靠，转子磁钢的内、外园周可分别设置衬套(15)和保护套环(14)。设置衬套(15)的目的是为了便于磁钢(3)的安装和定位。设置保护套环(14)是用来保护转子，防止转子旋转时因离心力而损坏转子，尤其是对高速电机是不可少的。杯形转子(13)可单端固定在转轴上，也可一端固定在转轴上，另一端通过轴承固定在内定子(4)的套筒(18)上，以提高转子的强度。附图1所示的是前者，且在转子上安装有风扇，其支架上(16)及套筒(18)与转轴(17)之间有通风道。固定外定子铁芯的方型机壳中，四角也有通风道，左右端盖也设有相应的通风孔，在电机中构成良好的风路系统。若用其他冷却方式时，也便于构成相应的冷却系统。
内、外定子的电枢铁芯均可用硅钢冲压而成。结构及工艺均简单。槽中放置定子绕组，绕组可为迭绕组或波绕组，整数槽或分数槽绕组，单层或多层绕组，整距或短距的单相或三相或多相绕组，内、外定子绕组轴线间的夹角可任意选择，一般互相重合。绕组端部分布均匀、散热好。
本发明与已有的同步电机相比具有以下优点1.转子由高性能的稀土永磁材料磁钢制成杯形，可做得很薄，其转动惯量很小，这是现有其它同步电机无法比的;
2.与单定子永磁同步电机相比，在同样的用材和体积重量下，永磁双定子杯形转子同步电机的出力要提高30%以上;
3.杯形转子双定子同步电机易做成方波，在用材相同的情况下，方波电机又比正弦波电机出力提高10%;
4.杯形转子瓦状磁钢的导磁系数μm与空气导磁系数μO相近，电机的等效气隙很大，电枢反应很小，为普通电机电枢反应的20～30%左右，且Xag≈Xad，电机的电气性能比已有的永磁电机性能好。
5.当作无刷直流电动机使用时，方波电机无转矩脉动，作无换向的直流发电机使用时，方波电机通过桥式二极管整流得到很平稳的直流电源，使滤波装置简化;
6.内、外定子结构与普通电机相同，结构和工艺均简单。
鉴于本发明的永磁杯形转子双定子同步电机具有以上优点，将在航空航天，数控机床加工中心，柔性加工系统，自动控制系统，机器人等工业领域中得到广泛应用。
权利要求
1.一种稀土永磁杯形转子双定子同步电机，由机壳(1)、外定子铁芯(2)、永磁体(3)、内定子铁芯(4)、轴承盖(5)、轴承(6)、端盖(7)、外定子绕组(8)、内定子绕组(9)、前端盖(11)、风扇(12)、转子(13)和转轴(17)所构成，其特征在于转子(13)采用径向瓦状永磁杯形结构和径向内、外双定子结构。
2.根据权利要求1所述的稀土永磁杯形转子双定子同步电机，其特征在于转子(13)由瓦状稀土等高性能永磁磁钢(3)和非磁性支架(16)及转轴(17)组合成多极杯形转子。
3.根据权利要1或2所述的稀土永磁杯形转子双定子同步电机，其特征在于支架(16)及套筒(18)与转轴(17)之间有通风道，固定外定子铁芯的方型机壳中的四角及左右端盖设有相应通风孔，构成电机的风路系统或构成其他冷却方式的冷却系统。
全文摘要
一种稀土永磁杯形转子双定子同步电机，由于采用径向瓦状永磁杯形转子和径向内、外双定子结构，永磁材料能充分利用，杯形转子可做得很薄，易做成方波，内、外定子与普通电机相同。具有体积小，重量轻，转动惯量小，功率大，电枢反应小，结构及工艺简单等优点。在航空航天，数控机床，柔性加工系统，自动控制系统，机器人等工业领域中将得到广泛应用。
文档编号H02K16/04GK1050954SQ8910245
公开日1991年4月24日 申请日期1989年10月7日 优先权日1989年10月7日
发明者朱震莲 申请人:南京航空学院