专利名称：一种横向磁场永磁电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于永磁电机技术领域，具体地说，它涉及一种永磁体轴向磁化的横向磁场电机，这种电机尤其适用于电动车和舰船的直接驱动。
背景技术：
在现有技术中，普通永磁电机由于定子(或转子)齿和槽在同一截面上，其大小相互受到制约，使电机输出转矩受到限制。为此，德国的H.Weh教授发明了横向磁场永磁电机。该电机的定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直，电机中的主磁通沿着电机的轴向流通，因而定子尺寸和通电线圈的大小相互独立，可获得较高的转矩和功率密度。在此基础上，德国的G.Henneberger教授设计了单边定子的平板式磁场结构横向磁场永磁电机(G.Henneberger，M.Bork.Development of a New Transverse FluxMotor.New Topologies for Permanent Magnet Machines(Digest no1997/090)，1997，(1)1-6.)。该电机中永磁体均匀地贴在转子表面，相邻永磁体分别被充磁成不同的极性。U形的定子铁心模块以整倍极距的距离均匀分布在整个圆周上，其两个齿部对应的永磁体极性相反，并在相邻的两个定子铁心之间放置由软铁材料制成的辅助定子磁路，形成闭合磁回路，以减小邻近磁极对工作主磁极的影响。但该电机结构复杂，加工十分困难，且为了减小漏磁，贴在转子表面沿轴向相邻的永磁体之间需留有足够的间距，轴向尺寸较大。因此，该电机在中小功率领域，特别是要求薄形安装的场合，存在很大局限性，难以广泛应用。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述电机的缺陷，提供一种横向磁场永磁电机，该电机可大大缩短轴向尺寸，并在小功率时可增加气隙的有效面积，提高电机功率密度，其结构工艺相对简单，转矩密度大，定子线圈容易安装且无端部损耗，每相完全独立，相互之间不存在电磁耦合，能在宽广的转速和功率范围内高转矩和高效运行。
为实现上述发明目的，本实用新型提供的一种横向磁场电机，包括轴、轴承、永磁体磁极、硅钢片磁轭、电枢绕组和外壳，其特征在于永磁体沿圆周均匀分布固定在外壳边墙上构成主磁极，外壳的端盖与轴承相连，与永磁体磁极共同组成电机转子；U形硅钢片分组叠压成与电机极对数相对应的磁轭，沿圆周均布，逐相嵌放在支架上，构成U形闭合磁路，同心线圈绕制在U形槽中构成电枢绕组，支架与轴固定连接，它们与电枢绕组和硅钢片磁轭一起作为电机定子；电枢绕组分别从中空的轴承中间引出。
本实用新型中各相完全相互独立，因而很方便做成任意多相。该电机的定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直，从而定子尺寸和通电线圈不会互相受到制约，可在一定范围内任意选取。本实用新型改永磁体径向磁化为轴向磁化，使每相永磁体块数减半。本实用新型中构成磁轭的硅钢片只需简单地固定在支架上，且不同相永磁体间不需辅助的连接机构，大大节省了空间，使转矩密度更大。
图1为本实用新型一种新型横向磁通永磁电机的纵向剖面结构示意图(由于剖面结构上下对称，图中只标示出上半部分)；图2为图1中构成磁轭的硅钢片和电枢绕组的示意图；图3为图1中电机外形和永磁体磁极示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明如图1所示，本实用新型包括轴1、轴承2和12、支架3、永磁体磁极6、电枢绕组7、硅钢片磁轭8，外壳5，外壳5包括边墙9和端盖11。轴承2和12套在轴1上，永磁体磁极6粘结在边墙9上，端盖11与轴承2和12相连，并与永磁体磁极6共同组成电机转子；电枢绕组7、硅钢片磁轭8、支架3与轴1固定连接，作为电机定子。引出线4、绕组抽头引线从轴1的空心部分引出机外与另配的开环控制器相连。控制器可采用传统方式，也可采用先进的DSP技术构建。
图2所示为一相硅钢片磁轭8和电枢绕组7的结构，磁轭成U形，沿圆周均匀分布，由U形硅钢片叠压在一起嵌在支架上固定而成，同心线圈绕在U形槽中构成电枢绕组。
图3所示为边墙9和永磁体磁极6的结构，永磁体磁极6与边墙9粘结在一起。实施过程中，可以把磁极沿圆周均分为若干组，只要最后安装时能将各部分组合在一起构成圆周分布；当然，也可以采用其它结构形式予以保证。
上述结构的电机具有的基本特征是电机的U形磁轭和电枢绕组在空间位置上互相垂直，且永磁体磁极被轴向磁化。
本实用新型还可在位于硅钢片磁轭上接近永磁体磁极的位置设置霍尔位置传感器10，对电机进行闭环控制。其中位置传感器也可采用其他方式，如光电编码器、旋转变压器等，只要能够灵敏地检测电机转子位置即可。
权利要求1.一种横向磁场电机，包括轴、轴承、永磁体磁极、硅钢片磁轭、电枢绕组和外壳，其特征在于永磁体(6)沿圆周均匀分布固定在外壳边墙(9)上构成主磁极，外壳的端盖(11)与轴承(2、12)相连，与永磁体磁极(6)共同组成电机转子；U形硅钢片(8)分组叠压成与电机极对数相对应的磁轭，沿圆周均布，逐相嵌放在支架(3)上，构成U形闭合磁路，同心线圈绕制在U形槽中构成电枢绕组(7)，支架(3)与轴(1)固定连接，它们与电枢绕组(7)和硅钢片磁轭(8)一起作为电机定子；电枢绕组分别从中空的轴承中间引出。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于在硅钢片磁轭上接近永磁体磁极处设置位置传感器(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种横向磁场电机，其永磁体沿圆周均布固定在边墙上构成主磁极，端盖与轴承相连，与永磁体磁极共同组成转子；U形硅钢片分组叠压成与电机极对数相对应的磁轭，沿圆周均布，逐相嵌放在支架上，构成U形闭合磁路，同心线圈绕制在U形槽中构成电枢绕组，支架与轴固定连接，它们与绕组和磁轭一起作为定子；电枢绕组分别从中空的轴承中间引出。本实用新型中各相相互独立，可做成任意多相。其定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直，使定子尺寸和通电线圈不会互相受到制约。改永磁体径向磁化为轴向磁化，使每相永磁体块数减半。硅钢片只需简单地固定在支架上，且不同相永磁体间不需辅助连接机构，大大节省了空间，使转矩密度更大。
文档编号H02K1/27GK2689571SQ200420017508
公开日2005年3月30日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者辜承林, 郭学荣, 陈金涛 申请人:华中科技大学