充磁裝置、轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)、轉(zhuǎn)子和電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置、轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)、轉(zhuǎn)子和電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在家電、汽車(chē)等領(lǐng)域，要求電機(jī)小型化、高效率，使用磁能積較高的、含有稀土成分的稀土粘接磁環(huán)制作電機(jī)轉(zhuǎn)子，不但可以有效地提高電機(jī)的效率，同時(shí)也可以保證電機(jī)體積不會(huì)過(guò)大。但是稀土粘接磁環(huán)磁能積較高，使用該種磁環(huán)的電機(jī)氣隙磁場(chǎng)密度較高，采用傳統(tǒng)的充磁裝置對(duì)磁環(huán)進(jìn)行充磁時(shí)，轉(zhuǎn)子表面磁通波形成為接近矩形的馬鞍形，使用此種轉(zhuǎn)子的電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)的諧波含量較高，并且電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩較大，致使電機(jī)容易產(chǎn)生振動(dòng)、噪音等問(wèn)題。
[0003]相關(guān)技術(shù)中指出，可以將磁環(huán)的環(huán)面制作成凹凸形狀，且確保磁環(huán)的壁厚按照正弦波的規(guī)律變化，從而達(dá)到降低振動(dòng)和噪音的效果。然而，由于磁環(huán)要制作成凹凸形狀，且磁環(huán)的壁厚要按照正弦波的規(guī)律變化，從而磁環(huán)的壁厚必須較厚，當(dāng)磁環(huán)的厚度較小時(shí)則可能無(wú)法實(shí)施，但是，增加磁環(huán)厚度則會(huì)造成稀土磁環(huán)的體積增加，稀土的使用量也隨之增加，從而造成成本上升，致使產(chǎn)品缺乏價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，難以滿足市場(chǎng)需求。另外，磁環(huán)的形狀復(fù)雜，對(duì)磁環(huán)成形的模具要求較高，磁環(huán)制作的工藝難度增大，磁環(huán)的精度難以保證，另外，壁厚不均勻的磁環(huán)在制造的過(guò)程中容易造成薄壁處的應(yīng)力集中，致使磁環(huán)的強(qiáng)度也難以保證，在使用中磁環(huán)容易開(kāi)裂破損，嚴(yán)重影響磁環(huán)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明在于提出一種用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置，所述充磁裝置可以使充磁組件產(chǎn)生的充磁磁場(chǎng)形成為以導(dǎo)磁件為中心、中間強(qiáng)兩邊弱的磁場(chǎng)。
[0005]本發(fā)明還提出一種采用上述用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置進(jìn)行充磁的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)。
[0006]本發(fā)明還提出一種具有上述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的轉(zhuǎn)子。
[0007]本發(fā)明還提出一種具有上述轉(zhuǎn)子的電機(jī)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明第一方面的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置，包括間隔開(kāi)設(shè)置的多個(gè)充磁組件，所述多個(gè)充磁組件環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)，其中每個(gè)所述充磁組件包括導(dǎo)磁件和導(dǎo)線，所述導(dǎo)線多層多匝地繞設(shè)在所述導(dǎo)磁件上，且沿著所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的徑向從內(nèi)到外、每層所述導(dǎo)線的匝數(shù)逐漸增加或逐漸減少，以使所述充磁裝置產(chǎn)生的充磁磁場(chǎng)形成為以所述導(dǎo)磁件為中心、中間強(qiáng)兩邊弱的磁場(chǎng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置，由于充磁組件形成的磁路形成以導(dǎo)磁件為中心，中間強(qiáng)兩邊弱的磁場(chǎng)分布，即充磁磁場(chǎng)接近正弦波，從而可以確保轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)、尤其是圓筒形轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的表面磁通波形成為正弦波狀或近似正弦波狀，以實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)正弦化，獲得優(yōu)化的反電勢(shì)波形，從而減小電機(jī)的振動(dòng)和噪音。
[0010]優(yōu)選地，所述充磁磁場(chǎng)不穿過(guò)所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的內(nèi)環(huán)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明第二方面的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)，采用根據(jù)本發(fā)明第一方面的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置進(jìn)行充磁，所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)為各向同性磁環(huán)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)，通過(guò)采用上述第一方面的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置進(jìn)行充磁，從而提高了轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的整體性能。
[0013]可選地，所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的橫截面形狀為圓環(huán)形。
[0014]可選地，所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的壁厚h滿足:1.5mm ^ h ^ 3mm。
[0015]可選地，所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)為稀土粘接磁環(huán)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明第三方面的轉(zhuǎn)子，包括:轉(zhuǎn)軸；根據(jù)本發(fā)明第二方面的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)，所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上；以及支撐件，所述支撐件連接在所述轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)之間。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，通過(guò)設(shè)置上述第二方面的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)，從而提高了轉(zhuǎn)子的整體性能。
[0018]可選地，所述支撐件為非導(dǎo)磁件。
[0019]根據(jù)本發(fā)明第四方面的電機(jī)，包括根據(jù)本發(fā)明第三方面的轉(zhuǎn)子。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)，通過(guò)設(shè)置上述第三方面的轉(zhuǎn)子，從而提高了電機(jī)的整體性能。
[0021]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的充磁裝置的示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的充磁裝置的示意圖；
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的示意圖；
[0025]圖4是圖1中所示的轉(zhuǎn)子的充磁示意圖；
[0026]圖5是圖2中所不的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)表面磁通波形；
[0027]圖6是圖3中所示的轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)的反電勢(shì)波形。
[0028]附圖標(biāo)記:
[0029]100:充磁裝置；
[0030]101:導(dǎo)磁件；102:導(dǎo)線；
[0031]200:轉(zhuǎn)子；
[0032]1:轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)；2:轉(zhuǎn)軸；3:支撐件。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0034]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。
[0035]下面參考圖1-圖6描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置100。
[0036]根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的用于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)充磁的充磁裝置100，包括:多個(gè)充磁組件。
[0037]具體地，多個(gè)充磁組件間隔開(kāi)設(shè)置，且多個(gè)充磁組件環(huán)繞轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I。其中，永磁體環(huán)構(gòu)造為橫截面為環(huán)形的柱體，多個(gè)充磁組件環(huán)繞在轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的外周，且在轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的周向上彼此均勻地間隔開(kāi)。
[0038]其中每個(gè)充磁組件均包括導(dǎo)磁件101和導(dǎo)線102，多個(gè)導(dǎo)磁件101沿轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的周向分布且可以一體成型，其中每個(gè)導(dǎo)磁件101均沿轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向延伸，導(dǎo)線102多層多匝地繞設(shè)在相應(yīng)的導(dǎo)磁件101上，其中多層導(dǎo)線在轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向上逐一排開(kāi)，每層導(dǎo)線包括環(huán)繞導(dǎo)磁件周向盤(pán)繞的多匝導(dǎo)線。
[0039]如圖1所示，沿著轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向從內(nèi)到外、每層導(dǎo)線的匝數(shù)可以逐漸增加，當(dāng)每個(gè)導(dǎo)磁件沿著轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向、在轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的周向上的寬度處處相等時(shí)，充磁組件在垂直于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I中心軸線的基準(zhǔn)平面上的投影可以大體形成為、從內(nèi)到外寬度逐漸增加的梯形。
[0040]如圖2所示，沿著轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向從內(nèi)到外、每層導(dǎo)線的匝數(shù)可以逐漸減少，當(dāng)每個(gè)導(dǎo)磁件沿著轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向、在轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的周向上的寬度處處相等時(shí)，充磁組件在垂直于轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I中心軸線的基準(zhǔn)平面上的投影可以大體形成為、從內(nèi)到外寬度逐漸減小的梯形。
[0041]其中，構(gòu)成充磁裝置100的多個(gè)充磁組件的結(jié)構(gòu)完全相同，也就是說(shuō)，從內(nèi)到外，每個(gè)充磁組件要么均形成為寬度逐漸減小的梯形，要么均形成為寬度逐漸增加的梯形。由此，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)充磁組件中導(dǎo)線的電流方向，具體地，使每相鄰的兩個(gè)充磁組件中導(dǎo)線的電流方向相反，從而充磁裝置100可以給轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I在圓周方向N極、S極交替充磁。
[0042]這樣，參照?qǐng)D2-圖4，由于沿著轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的徑向從內(nèi)到外、每層導(dǎo)線的匝數(shù)發(fā)生逐漸變化，從而充磁裝置100產(chǎn)生的充磁磁場(chǎng)可以形成為以導(dǎo)磁件101為中心，中間強(qiáng)兩邊弱的磁場(chǎng)，也就是說(shuō)，靠近每個(gè)導(dǎo)磁件101中心線的位置(例如圖1中所示的a處)磁場(chǎng)較強(qiáng)，靠近導(dǎo)磁件101兩側(cè)的位置(例如圖1中所示的b處)磁場(chǎng)較弱。由此，轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I表面磁通波形成為正弦波狀或近似正弦波狀，尤其是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚較薄的圓筒形轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的表面磁通波也可以形成為正弦波狀或近似正弦波狀(如圖5所示)，從而實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)正弦化，獲得優(yōu)化的反電勢(shì)波形(如圖6所示)，從而在降低轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的成本和加工難度的前提下，可以有效地減小電機(jī)的振動(dòng)和噪音。
[0043]優(yōu)選地，充磁裝置100產(chǎn)生的充磁磁場(chǎng)中的磁路(例如圖4中所示的A)基本不穿過(guò)轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)I的內(nèi)環(huán)(磁路不穿過(guò)下文所述的支撐