一種橫向磁場永磁電機的製作方法

2023-05-16 19:35:01 1

專利名稱：一種橫向磁場永磁電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於永磁電機技術領域，具體地說，它涉及一種永磁體軸向磁化的橫向磁場電機，這種電機尤其適用於電動車和艦船的直接驅動。
背景技術：
在現有技術中，普通永磁電機由於定子(或轉子)齒和槽在同一截面上，其大小相互受到制約，使電機輸出轉矩受到限制。為此，德國的H.Weh教授發明了橫向磁場永磁電機。該電機的定子齒槽結構和電樞線圈在空間位置上相互垂直，電機中的主磁通沿著電機的軸向流通，因而定子尺寸和通電線圈的大小相互獨立，可獲得較高的轉矩和功率密度。在此基礎上，德國的G.Henneberger教授設計了單邊定子的平板式磁場結構橫向磁場永磁電機(G.Henneberger，M.Bork.Development of a New Transverse FluxMotor.New Topologies for Permanent Magnet Machines(Digest no1997/090)，1997，(1)1-6.)。該電機中永磁體均勻地貼在轉子表面，相鄰永磁體分別被充磁成不同的極性。U形的定子鐵心模塊以整倍極距的距離均勻分布在整個圓周上，其兩個齒部對應的永磁體極性相反，並在相鄰的兩個定子鐵心之間放置由軟鐵材料製成的輔助定子磁路，形成閉合磁迴路，以減小鄰近磁極對工作主磁極的影響。但該電機結構複雜，加工十分困難，且為了減小漏磁，貼在轉子表面沿軸向相鄰的永磁體之間需留有足夠的間距，軸向尺寸較大。因此，該電機在中小功率領域，特別是要求薄形安裝的場合，存在很大局限性，難以廣泛應用。

發明內容
本發明的目的在於克服上述電機的缺陷，提供一種橫向磁場永磁電機，該電機可大大縮短軸向尺寸，並在小功率時可增加氣隙的有效面積，提高電機功率密度，其結構工藝相對簡單，轉矩密度大，定子線圈容易安裝且無端部損耗，每相完全獨立，相互之間不存在電磁耦合，能在寬廣的轉速和功率範圍內高轉矩和高效運行。
為實現上述發明目的，本發明提供的一種橫向磁場電機，包括軸、軸承、永磁體磁極、矽鋼片磁軛、電樞繞組和外殼，其特徵在於永磁體沿圓周均勻分布固定在外殼邊牆上構成主磁極，外殼的端蓋與軸承相連，與永磁體磁極共同組成電機轉子；U形矽鋼片分組疊壓成與電機極對數相對應的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架上，構成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構成電樞繞組，支架與軸固定連接，它們與電樞繞組和矽鋼片磁軛一起作為電機定子；電樞繞組分別從中空的軸承中間引出。
本發明中各相完全相互獨立，因而很方便做成任意多相。該電機的定子齒槽結構和電樞線圈在空間位置上相互垂直，從而定子尺寸和通電線圈不會互相受到制約，可在一定範圍內任意選取。本發明改永磁體徑向磁化為軸向磁化，使每相永磁體塊數減半。本發明中構成磁軛的矽鋼片只需簡單地固定在支架上，且不同相永磁體間不需輔助的連接機構，大大節省了空間，使轉矩密度更大。


圖1為本發明一種新型橫向磁通永磁電機的縱向剖面結構示意圖(由於剖面結構上下對稱，圖中只標示出上半部分)；圖2為圖1中構成磁軛的矽鋼片和電樞繞組的示意圖；圖3為圖1中電機外形和永磁體磁極示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明如圖1所示，本發明包括軸1、軸承2和12、支架3、永磁體磁極6、電樞繞組7、矽鋼片磁軛8，外殼5，外殼5包括邊牆9和端蓋11。軸承2和12套在軸1上，永磁體磁極6粘結在邊牆9上，端蓋11與軸承2和12相連，並與永磁體磁極6共同組成電機轉子；電樞繞組7、矽鋼片磁軛8、支架3與軸1固定連接，作為電機定子。引出線4、繞組抽頭引線從軸1的空心部分引出機外與另配的開環控制器相連。控制器可採用傳統方式，也可採用先進的DSP技術構建。
圖2所示為一相矽鋼片磁軛8和電樞繞組7的結構，磁軛成U形，沿圓周均勻分布，由U形矽鋼片疊壓在一起嵌在支架上固定而成，同心線圈繞在U形槽中構成電樞繞組。
圖3所示為邊牆9和永磁體磁極6的結構，永磁體磁極6與邊牆9粘結在一起。實施過程中，可以把磁極沿圓周均分為若干組，只要最後安裝時能將各部分組合在一起構成圓周分布；當然，也可以採用其它結構形式予以保證。
上述結構的電機具有的基本特徵是電機的U形磁軛和電樞繞組在空間位置上互相垂直，且永磁體磁極被軸向磁化。
本發明還可在位於矽鋼片磁軛上接近永磁體磁極的位置設置霍爾位置傳感器10，對電機進行閉環控制。其中位置傳感器也可採用其他方式，如光電編碼器、旋轉變壓器等，只要能夠靈敏地檢測電機轉子位置即可。
權利要求
1.一種橫向磁場電機，包括軸、軸承、永磁體磁極、矽鋼片磁軛、電樞繞組和外殼，其特徵在於永磁體(6)沿圓周均勻分布固定在外殼邊牆(9)上構成主磁極，外殼的端蓋(11)與軸承(2、12)相連，與永磁體磁極(6)共同組成電機轉子；U形矽鋼片(8)分組疊壓成與電機極對數相對應的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架(3)上，構成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構成電樞繞組(7)，支架(3)與軸(1)固定連接，它們與電樞繞組(7)和矽鋼片磁軛(8)一起作為電機定子；電樞繞組分別從中空的軸承中間引出。
2.根據權利要求1所述的電機，其特徵在於在矽鋼片磁軛上接近永磁體磁極處設置位置傳感器(10)。
全文摘要
本發明公開了一種橫向磁場電機，其永磁體沿圓周均布固定在邊牆上構成主磁極，端蓋與軸承相連，與永磁體磁極共同組成轉子；U形矽鋼片分組疊壓成與電機極對數相對應的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架上，構成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構成電樞繞組，支架與軸固定連接，它們與繞組和磁軛一起作為定子；電樞繞組分別從中空的軸承中間引出。本發明中各相相互獨立，可做成任意多相。其定子齒槽結構和電樞線圈在空間位置上相互垂直，使定子尺寸和通電線圈不會互相受到制約。改永磁體徑向磁化為軸向磁化，使每相永磁體塊數減半。矽鋼片只需簡單地固定在支架上，且不同相永磁體間不需輔助連接機構，大大節省了空間，使轉矩密度更大。
文檔編號H02K1/12GK1564432SQ20041001288
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月22日 優先權日2004年3月22日
發明者辜承林, 郭學榮, 陳金濤 申請人:華中科技大學