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。技术背景横向磁场永磁电机由德国的H. Weh教授最早提出。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，突破了普通永磁电机齿 槽相互制约的制约，可获得较高的转矩和功率密度。在此基础上，德国的 G. Hermeberger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. Hennerberger， M. Bork. Development of a New Transverse Flux Motor . New Topologies for Permanent Magnet Machines (Digest no:1997/090), 1997, (1):1-6.)。该电机中的永磁体均匀地贴在转子表面， 相邻永磁体分别被充礞成不同的极性。U形的定子铁心模块以整倍极距均匀 分布在整个圆周上，其两个齿步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 减少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， 且为了减少漏磁，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。发明内容为克服上述电机的缺陷，本实用新型提供的一种横向磁场永磁电机， 该电机结构简单，加工容易，且轴向尺寸较小。
本实用新型提供的一种横向磁场永磁电机，包括轴、引出线、左、右轴承、左、右端盖、边墙、电枢绕组、挡板、支架和顶紧螺母、c形硅钢片磁轭和永磁体；其中，同心线圈绕制在C形硅钢片磁轭中构成电枢绕组， 各相绕组引出线分别从中空结构的轴中引出；永磁体固定于边墙和左、右 端盖之间；左、右轴承套在轴上，左、右端盖分别与左、右轴承相连，左、 右端盖、永磁体和边墙共同组成电机转子，支架与轴固定连接，它们与电 枢绕组、C形硅钢片磁轭一起组成电机定子；其特征在于C形硅钢片磁轭由C形硅钢片分组叠压而成，每相有/ 个，p》1， p个 C形硅钢片磁轭沿圆周均匀分布并固定在支架上，各相磁轭在轴向依次排 列，并在周向依次错开36(T AV电角度，其中当A^2时，相间错开90。电 角度对称分布，N为电机相数，^2;永磁体为轴向磁化的; 对极的磁环， 并衔于各C形硅钢片磁轭之中，两侧气隙均匀；永磁体的; 对极周向对齐， 各相永磁体相互独立，轴向等间距分布；其中C形硅钢片磁轭或永磁体磁环为等分的二部分构成的整体。本实用新型电机采用横向磁场工作原理，可设计成Mv^2)相电机；电机C形硅钢片磁轭和电枢绕组在空间位置上相互垂直；永磁体被轴向磁化; 永磁体衔于C形硅钢片磁轭之中；用永磁体磁环替代分散安装的永磁体； 本电机各相定转子在电磁上和结构上均相互独立，可组合式安装；可灵活 选择配套的控制系统。具体而言，本实用新型的具有以下优点有(1) 电机定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直，定子尺寸 和电枢线圈不会互相制约，可在一定范围内任意选取。(2) 改永磁体径向磁化为轴向磁化，使得每相永磁体块数减半，大大 縮短电机轴向尺寸，并简化了电机结构。(3) 用轴向磁化的永磁体磁环替代2p个分散安装的永磁体，进一步简化电机结构和加工工艺，縮短装配时间，降低了成本。(4) 构成磁轭的硅钢片只需简单地固定在支架上，且各相磁环间不需辅助连接机构，进一步节约空间，增大转矩密度。(5) 电枢铙组形状规整，容易安装且无端部损耗。(6) 电机各相定转子电磁和结构上均相互独立，可组合式安装。(7) 能在宽广的转速和功率范围内大转矩和高效运行。
图1为本实用新型的纵向剖面结构示意图(仅以两相结构为例)； 图2为本实用新型的C形硅钢片磁轭、永磁体磁环及电枢绕组的局部 立体结构示意图(其中，分界线表示各磁极，箭头表示磁化方向)。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步详细的说明 如图1所示，横向磁场永磁电机包括轴l、引出线2、左、右轴承3和 14、左端盖4、边墙8、右端盖10、 C形硅钢片磁轭5、永磁体6、电枢绕 组7、挡板ll、支架12和顶紧螺母13。C形硅钢片磁轭5由C形硅钢片分组叠压而成，每相有p个，p》l。 p 个C形硅钢片磁轭5沿圆周均匀分布并固定在支架12上，各相磁轭在轴向 依次排列，并在周向依次错开360。 /7V电角度，其中当^2时，相间错开 90°电角度对称分布，N为电机相数，7\》2 。各相C形硅钢片磁轭通过挡 板11和顶紧蠊母13固定其轴向位置。如图2所示，同心线圈绕制在C形 硅钢片磁轭5中构成电枢绕组7。支架12与轴1固定连接，它们与电枢绕 组7、 C形硅钢片磁轭5—起组成电机定子。轴l为中空结构，各相绕组引 出线2分别从轴1中引出。永磁体6为轴向磁化的/7对极的磁环，被固定 于边墙8和左、右端盖4、 IO之间，永磁体6的p对极周向对齐，各相永 磁体6相互独立，轴向等间距分布。永磁体6衔于各C形硅钢片磁轭5之 中，两侧气隙均匀。左、右轴承3、 14套在轴1上，左、右端盖4、 10分 别与左、右轴承3、 14相连，左、右端盖4、 10、永磁体6和边墙8共同组 成电机转子。这种结构的电机各相完全独立，可方便做成/7对极^相，^2。引出 线2从轴1的空心部分引出，并与控制器相接。控制器既可采用传统方式， 也可采用先进的DSP技术构建。 在具体实施过程中又可分为二种方案一、C形硅钢片磁轭对分，而永磁体为整体磁环方案。如图1中所示。此时，电机各相磁轭对分为两层， 共2iV层，先固定左侧的磁轭和电枢绕组，然后放置磁环，再安装右侧磁轭，接着依次安装下一相，直至安装完毕。二、永磁体磁环对分，而C形硅钢 片磁轭为一整体。此时，首先将各相C形硅钢片磁轭通过支架与轴固定一 起，然后将电枢绕组绕制在C形槽中，整个定子先制作完毕。接着，依次 将电机外壳和各相永磁体磁环(已对分成两块)固定。不管采用何种方案，本电机各相定转子在电磁上和结构上均相互独立， 可组合式安装，极大降低了电机装配难度，增加了设计的灵活性。此外，本实用新型还可在位于C形硅钢片磁轭5上接近永磁体磁极6 的位置设置霍尔位置传感器9，对电机进行闭环控制。其中位置传感器也可 采用其他种类，如光电编码器、旋转变压器等等，只要能够灵敏地检测电 机转子位置即可。
权利要求1、一种横向磁场永磁电机，包括轴(1)、引出线(2)、左、右轴承(3、14)、左、右端盖(4、10)、边墙(8)、电枢绕组(7)、挡板(11)、支架(12)和顶紧螺母(13)、C形硅钢片磁轭(5)和永磁体(6)；其中，同心线圈绕制在C形硅钢片磁轭(5)中构成电枢绕组(7)，各相绕组引出线(2)分别从中空结构的轴(1)中引出；永磁体(6)固定于边墙(8)和左、右端盖(4、10)之间；左、右轴承(3、14)套在轴(1)上，左、右端盖(4、10)分别与左、右轴承(3、14)相连，左、右端盖(4、10)、永磁体(6)和边墙(8)共同组成电机转子，支架(12)与轴(1)固定连接，它们与电枢绕组(7)、C形硅钢片磁轭(5)一起组成电机定子；其特征在于C形硅钢片磁轭(5)由C形硅钢片分组叠压而成，每相有p个，p≥1，p个C形硅钢片磁轭(5)沿圆周均匀分布并固定在支架(12)上，各相磁轭在轴向依次排列，并在周向依次错开360°/N电角度，其中当N＝2时，相间错开90°电角度对称分布，N为电机相数，N≥2；永磁体(6)为轴向磁化的p对极的磁环，并衔于各C形硅钢片磁轭(5)之中，两侧气隙均匀；永磁体(6)的p对极周向对齐，各相永磁体(6)相互独立，轴向等间距分布；其中C形硅钢片磁轭(5)或永磁体(6)的磁环为等分的二部分构成的整体。
2、 根据权利要求1所述的横向磁场永磁电机，其特征在于在位于C 形硅钢片磁轭(5)上接近永磁体磁极(6)的位置设置有霍尔位置传感器(9)。
专利摘要一种横向磁场永磁电机，包括轴、引出线、左、右轴承、左、右端盖、边墙、电枢绕组、挡板、支架和顶紧螺母、C形硅钢片磁轭和永磁体；其中，C形硅钢片磁轭由硅钢片分组叠压而成，p个磁轭沿圆周均匀分布并，各相磁轭在轴向依次排列，在周向错开360°/N电角度；永磁体为轴向磁化的p对极的磁环，并衔于各C形硅钢片磁轭之中，两侧气隙均匀；永磁体的p对极周向对齐，轴向等间距分布；C形硅钢片磁轭或永磁体的磁环为等分的二部分构成的整体。本实用新型采用横向磁场工作原理，设计成N相电机；C形硅钢片磁轭和电枢绕组在空间上相互垂直；用永磁体磁环替代分散安装的永磁体；本电机各相定转子均相互独立，可组合式安装；可灵活选择配套的控制系统。
文档编号H02K21/24GK201018377SQ20072008371
公开日2008年2月6日 申请日期2007年3月8日 优先权日2007年3月8日
发明者褚文强, 辜承林 申请人:华中科技大学