專利名稱：一種橫向磁場永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁電機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，它涉及一種永磁體軸向磁化的橫向磁場電機，這種電機尤其適用于電動車和艦船的直接驅(qū)動。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，普通永磁電機由于定子(或轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩受到限制。為此，德國的H.Weh教授發(fā)明了橫向磁場永磁電機。該電機的定子齒槽結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩和功率密度。在此基礎(chǔ)上，德國的G.Henneberger教授設(shè)計了單邊定子的平板式磁場結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yīng)的永磁體極性相反，并在相鄰的兩個定子鐵心之間放置由軟鐵材料制成的輔助定子磁路，形成閉合磁回路，以減小鄰近磁極對工作主磁極的影響。但該電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工十分困難，且為了減小漏磁，貼在轉(zhuǎn)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(lǐng)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(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于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，并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(jié)構(gòu)工藝相對簡單，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)高轉(zhuǎn)矩和高效運行。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種橫向磁場電機，包括軸、軸承、永磁體磁極、硅鋼片磁軛、電樞繞組和外殼，其特征在于永磁體沿圓周均勻分布固定在外殼邊墻上構(gòu)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(zhuǎn)子；U形硅鋼片分組疊壓成與電機極對數(shù)相對應(yīng)的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架上，構(gòu)成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構(gòu)成電樞繞組，支架與軸固定連接，它們與電樞繞組和硅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(fā)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(jié)構(gòu)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，可在一定范圍內(nèi)任意選取。本發(fā)明改永磁體徑向磁化為軸向磁化，使每相永磁體塊數(shù)減半。本發(fā)明中構(gòu)成磁軛的硅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(gòu)，大大節(jié)省了空間，使轉(zhuǎn)矩密度更大。


圖1為本發(fā)明一種新型橫向磁通永磁電機的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖(由于剖面結(jié)構(gòu)上下對稱，圖中只標(biāo)示出上半部分)；圖2為圖1中構(gòu)成磁軛的硅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(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明如圖1所示，本發(fā)明包括軸1、軸承2和12、支架3、永磁體磁極6、電樞繞組7、硅鋼片磁軛8，外殼5，外殼5包括邊墻9和端蓋11。軸承2和12套在軸1上，永磁體磁極6粘結(jié)在邊墻9上，端蓋11與軸承2和12相連，并與永磁體磁極6共同組成電機轉(zhuǎn)子；電樞繞組7、硅鋼片磁軛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(huán)控制器相連?？刂破骺刹捎脗鹘y(tǒng)方式，也可采用先進的DSP技術(shù)構(gòu)建。
圖2所示為一相硅鋼片磁軛8和電樞繞組7的結(jié)構(gòu)，磁軛成U形，沿圓周均勻分布，由U形硅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(gòu)成電樞繞組。
圖3所示為邊墻9和永磁體磁極6的結(jié)構(gòu)，永磁體磁極6與邊墻9粘結(jié)在一起。實施過程中，可以把磁極沿圓周均分為若干組，只要最后安裝時能將各部分組合在一起構(gòu)成圓周分布；當(dāng)然，也可以采用其它結(jié)構(gòu)形式予以保證。
上述結(jié)構(gòu)的電機具有的基本特征是電機的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(fā)明還可在位于硅鋼片磁軛上接近永磁體磁極的位置設(shè)置霍爾位置傳感器10，對電機進行閉環(huán)控制。其中位置傳感器也可采用其他方式，如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等，只要能夠靈敏地檢測電機轉(zhuǎn)子位置即可。
權(quán)利要求
1.一種橫向磁場電機，包括軸、軸承、永磁體磁極、硅鋼片磁軛、電樞繞組和外殼，其特征在于永磁體(6)沿圓周均勻分布固定在外殼邊墻(9)上構(gòu)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(zhuǎn)子；U形硅鋼片(8)分組疊壓成與電機極對數(shù)相對應(yīng)的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架(3)上，構(gòu)成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構(gòu)成電樞繞組(7)，支架(3)與軸(1)固定連接，它們與電樞繞組(7)和硅鋼片磁軛(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(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于在硅鋼片磁軛上接近永磁體磁極處設(shè)置位置傳感器(10)。
全文摘要
本發(fā)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墻上構(gòu)成主磁極，端蓋與軸承相連，與永磁體磁極共同組成轉(zhuǎn)子；U形硅鋼片分組疊壓成與電機極對數(shù)相對應(yīng)的磁軛，沿圓周均布，逐相嵌放在支架上，構(gòu)成U形閉合磁路，同心線圈繞制在U形槽中構(gòu)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(fā)明中各相相互獨立，可做成任意多相。其定子齒槽結(jié)構(gòu)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(shù)減半。硅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(gòu)，大大節(jié)省了空間，使轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者辜承林, 郭學(xué)榮, 陳金濤 申請人:華中科技大學(xué)