具有导磁线的铁心、磁路部件、轴向磁场电机和磁阻电机

摘要

本发明属于电机技术领域，涉及一种具有导磁线的铁心、磁路部件、轴向磁场电机和磁阻电机，包括：采用一定方式固定的若干平行排列的导磁线，导磁线采用在所述平行的导磁线之间填充固定材料的方式固定，或直接采用整体捆扎成型的方式固定。其能够提高铁心的导磁能力，减小铁心的体积重量，简化铁心的加工工艺，便于电机制造。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有导磁线的铁心、磁路部件、轴向磁场电机和磁阻电机，属于电机技术领域，特别属于轴向磁场电机和磁阻电机技术领域。

背景技术

轴向磁场电机中的磁场具有轴向特征，电机一般为盘状，因此也称为盘式电机。轴向磁场因其盘式结构，具有重量轻、体积小、结构紧凑、轴向尺寸小等优点，得到广泛关注。轴向电机还可以做成多盘结构，可扩展性好。正是因为这些优点，轴向磁场电机在舰船推进、电动汽车、柴油发电机组、机器人、风力发电、数控机床、机器人、电梯、电动工具和家用电器等领域中均具有广阔应用前景。

但是轴向磁场电机因为其磁场具有轴向特征，电机在径向，不同的直径位置，铁心形状不同，从而导致电机铁心损耗较大。为了减小铁心的损耗，一般采用两种方式制造铁心。一、卷绕，将带状铁心卷成圆筒形后，在铁心侧面开槽，布置绕组。但其工艺复杂，需专门的装备绕制；二、模压成型，采用软磁复合材料等导磁粉末进行模压，一次成型，该方法可以制造复杂形状的电枢铁心。但该软磁复合材料粉末的磁导率不高，使铁心体积增大。

为克服上述两种铁心制造的缺陷，引入了轴向叠片磁阻电机，其特点在于轴向叠片能使直轴和交轴磁路的磁阻相差很大，增大磁阻转矩。但是随着轴向叠片磁阻电机的深入研究、制造和试验，轴向叠片磁阻电机的缺点也随之充分暴露。由于该电机中存在垂直于叠片的磁场，该磁场在叠片内引起涡流损耗，导致转子发热和效率下降。还有，轴向叠片转子的不同位置的硅钢片大小形状不同，会导致工艺复杂，材料利用不充分等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有导磁线的铁心、磁极、磁轭、磁极磁轭组合部件、轴向磁场电机，以及磁阻电机转子和电机，其能够提高铁心的导磁能力，减小铁心的体积重量，简化铁心的加工工艺，便于电机制造。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有导磁线的铁心，包括：若干平行排列的导磁线，导磁线采用在平行的导磁线之间填充固定材料的方式固定，或直接采用整体捆扎成型的方式固定。

进一步，所述导磁线通过在高导磁部分的外表面敷设绝缘部分获得，所述绝缘部分用于避免高导磁部分相互接触引起电流。

进一步，所述高导磁部分拉制成细丝，其横截面为圆形、方形、矩形、椭圆形或多边形，所述高导磁部分由导磁材料制成，所述导磁材料采用铁、钴、镍、非晶材料或硅钢材料。

进一步，所述固定材料为胶水或环氧树脂或粘合材料。

本发明还公开了一种的磁路部件，包括：如上述任一种所述的具有导磁线的铁心，磁通沿着导磁线流通；导磁线与轴向平行，或径向平行，或周向布置。

本发明还公开了一种轴向磁场电机，包括上述任一种所述的具有导磁线的铁心，所述导磁线的排列方向与电机的轴向平行。

本发明还公开了一种具有导磁线的磁阻电机转子，其特征在于，包括：转轴和磁极磁轭部件，磁极磁轭部件为上述任一种所述的具有导磁线的铁心，所述磁极磁轭部件固定在所述转轴上，所述磁极磁轭部件由两个磁极之间的磁轭以及位于其两端的半磁极组成，所述磁极磁轭部件若干平行排列的导磁线和固定材料，所述导磁线构成两个半磁极之间的低磁阻通道，在所述平行的导磁线之间填充所述固定材料。

本发明还公开了一种磁阻电机，包括：定子和上述具有导磁线的磁阻电机转子。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明的导磁线和采用导磁线的轴向磁场电机，可以提高电枢铁心的导磁能力，减小电枢铁心的体积重量，简化电枢铁心的加工工艺，便于电机制造。本发明的导磁线和采用电磁线的磁阻电机转子，可以减小轴向叠片磁阻电机转子涡流损耗，提高效率，提高铁心的导磁能力，减小铁心的体积重量，简化铁心的加工工艺，便于电机制造。

2、本发明既可以用于永磁电机，也可以用于异步电机，以及同步电机和直流电机等，用于磁轭和磁极等磁路中，既可以用于磁极在转子上的电机，也可以用于电枢在转子上的电机，既可以用于磁阻效应位于转子上的磁阻电机，也可以用于磁阻效应位于定子上的电机。

附图说明

图1是现有技术中的轴向磁场永磁电机的结构示意图，图1(a)是轴向磁场永磁电机的主视图；图1(b)是永磁电机的定子的主视图；图1(c)是永磁电机的定子的左视图；

图1(d)是永磁电机的转子的主视图；

图2是本发明一实施例的轴向磁场永磁电机的结构示意图，图2(a)是轴向磁场永磁电机的主视图；图2(b)是永磁电机的定子的主视图；图2(c)是永磁电机的定子的左视图；图2(d)是永磁电机的转子的主视图；

图3是本发明一实施例的轴向磁场永磁电机的定子的一个结构单元的示意图，图3(a)是电枢绕组绕在电枢铁心上的结构示意图；图3(b)是电枢铁心的结构示意图；

图4是本发明一实施例的导磁线的结构示意图；

图5是本发明一实施例的采用导磁线制造的电励磁同步电机或者直流电机励磁磁极的示意图，图5(a)是励磁磁极的主视图，图5(b)是励磁磁极的俯视图；

图6是现有技术中的轴向叠片磁阻电机转子的结构示意图，图6(a)是轴向叠片磁阻电机转子的主视图；图6(b)是轴向叠片部件的结构示意图；图6(c)是其中一个叠片的结构示意图；

图7是本发明一实施例中的磁阻电机转子的结构示意图，图7(a)是磁阻电机转子的主视图；图7(b)是磁极磁轭部件的结构示意图；图7(c)是将磁极磁轭部件沿横截面剖开获得的剖视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

如图1所示，是现有的轴向磁场永磁电机，轴向磁场永磁电机包括转子磁轭1、转子永磁体2、电枢绕组3、电枢铁心4。其中转子磁轭3和转子永磁体4构成转子5，转子5固定在转轴上，与转轴一起旋转。电枢绕组3和电枢铁心4构成定子6，电枢绕组3绕在电枢铁心4上，电枢绕组3和电枢铁心4一起固定不动。电枢铁心4采用软磁复合材料粉末模压成型，该方法制作的铁心容易制造成复杂的形状，铁心材料的电阻率高，磁性能上各向同性。但是软磁复合材料存在磁导率低，饱和磁密低，磁滞损耗高，机械性能差的缺点，而且软磁复合材料粉末制作铁心的工序较多，加大了制造的难度。

针对上述问题，本实施例提供一种具有导磁线的电枢铁心和对应的轴向磁场电机，以提高电枢铁心的导磁能力，减小电枢铁心的体积重量，简化电枢铁心的加工工艺，便于电机制造。下面结合附图，对本实施例中方案进行详细说明。

如图2所示，本实施例中轴向磁场电机与现有技术中的轴向磁场电机类似，也包括转子磁轭101、转子永磁体102、电枢绕组103、电枢铁心104。其中转子磁轭101和转子永磁体102构成转子105，转子固定在转轴上，与转轴一起旋转。电枢绕组103和电枢铁心104构成定子106，电枢绕组103绕在电枢铁心104上，电枢绕组103和电枢铁心104一起固定不动。

其中，电枢铁心104为具有导磁线107的电枢铁心，其结构如图3所示，包括：若干平行排列的导磁线107和固定材料108，导磁线107的排列方向与轴向磁场电机的轴向平行，在平行的导磁线之间填充固定材料，电机的磁通沿轴向通过导磁线107。如图4所示，导磁线通过在高导磁部分109的外表面敷设绝缘部分110获得，高导磁部分109可采用高导磁材料拉制成的细丝构成，可采用铁、钴、镍、非晶材料和硅钢等材料制成。高导磁部分109可以具有圆形、方形、矩形、椭圆形或多边形等形状，形状不做限定。导磁线107的内部的高导磁部分109应采用磁导率高、饱和磁密高、损耗小的材料，尽量减小导磁线107的直径，以减小损耗。绝缘部分110应尽量薄以减小绝缘材料占用的面积。该绝缘部分用于避免高导磁部分相互接触引起电流而造成损耗。

上述固定材料108可以为胶水或环氧树脂类材料等。导磁线107之间也可以不采用固定材料，而直接采用整体捆扎成型；或者采用其他方便的固定成型方式。本实施例中优选将通过模具将多根导磁线进行挤压，以使其相互之间更紧密，提高空间利用率。采用上述轴向磁场电机可以提高电枢铁心的导磁能力，减小电枢铁心的体积重量，简化电枢铁心的加工工艺，便于电机制造。

实施例二

如图5所示，本实施例公开了一种采用导磁线制造的电励磁同步电机或者直流电机的励磁磁极111，包括：励磁绕组112和铁心，励磁绕组112绕制在导磁线113组成的铁心上，导磁线113之间采用固定材料114固定成型，导磁线113可以采用胶水粘接固定成型，也可以采用环氧树脂类材料固定成型或者采用其他方便的固定成型方式。此外，导磁线113之间也可以不采用固定材料，而直接采用整体捆扎成型；

实施例三

如图6所示，是现有的轴向叠片磁阻电机，包括定子和转子。定子与普通交流电机相同包括定子铁心和定子绕组。轴向叠片磁阻电机的转子10由转轴11、轴向叠片部件12组成。轴向叠片部件12由沿着电机轴向排列的单层叠片13叠压而成。沿着单层叠片13流通的磁通遇到的磁阻小，而垂直于单层叠片13方向流通的磁通遇到的磁阻大，使得两个方向的磁阻差别大，产生磁阻转矩大。垂直于叠片的磁通会在叠片中引起涡流损耗，正因为上述原因导致了轴向叠片磁阻电机无法推广应用。

本实施例公开了一种磁阻电机，其由定子和转子120组成，其中定子与普通交流电机定子相同，定子内圆开槽布置定子绕组。磁阻电机的转子120，如图7所示，包括：转轴121和磁极磁轭部件122，磁极磁轭部件122固定在转轴121上，磁极磁轭部件122由两个磁极之间的磁轭以及位于其两端的半磁极组成，磁极磁轭部件包括若干平行排列的导磁线123和固定材料124，导磁线123构成磁通从一个磁极经过磁轭到另一个磁极的低磁阻通道，在平行的导磁线之间填充固定材料124。导磁线123也可以采用胶水粘接固定成型，也可以采用环氧树脂类材料固定成型，或者采用其他方便的固定成型方式。此外，导磁线123之间也可以不采用固定材料，而直接采用整体捆扎成型。导磁线通过在高导磁部分的外表面敷设绝缘部分获得，绝缘部分用于避免高导磁部分相互接触引起电流。高导磁部分由导磁材料拉制成细丝，其横截面为圆形、方形、矩形、椭圆形或多边形，导磁材料可采用铁、钴、镍、非晶材料和硅钢等材料制成。

在该磁阻电机的转子中，沿着导磁线方向，磁阻小，也就是说从一个磁极到相邻的另一个磁极之间的磁阻小；而从极间到相邻极间之间的磁阻则很大，这种磁阻差别是产生磁阻转矩的基础，本实施例中的转子磁阻变化大，磁阻转矩大。此外，导磁线之间相互绝缘，极间的磁通，在导磁线中引起的涡流小，避免了普通轴向叠片磁阻电机的转子叠片涡流损耗问题。

本实施例提供一种采用电磁线的磁阻电机转子，可以减小轴向叠片磁阻电机转子涡流损耗，提高效率，提高铁心的导磁能力，减小铁心的体积重量，简化铁心的加工工艺，便于电机制造。

本发明以磁极位于转子上的永磁电机为例进行说明，本发明还可以用于电枢位于转子上的电机。

本发明以磁阻效应位于转子上的磁阻电机为例进行说明，本发明还可以用于磁阻效应位于定子上的电机。

综上，本发明的导磁线、采用导磁线的磁轭、采用导磁线的磁极、采用导磁线的磁路，既可以用于永磁电机，也可以用于异步电机，以及同步电机和直流电机等，既可以用于磁轭，也可以用于磁极，还可以用于两者的组合等磁路中。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围。