專利名稱：橫向磁場永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及永磁電機領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于電動車輛和船舶的輪轂上的永磁電機。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，橫向磁場永磁電機是一種具有較高轉(zhuǎn)矩密度的特種電機，在直驅(qū)型艦船/車輛的電力推進、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域極具發(fā)展前景，常見的橫向磁場永磁電機設(shè)計成單邊定子的平板式磁場結(jié)構(gòu)，永磁體均勻地貼在轉(zhuǎn)子表面，且相鄰永磁體分別被充磁成不同的極性，而U形定子鐵芯模塊以整倍極距的距離均勻分布在整個圓周上，且U形定子鐵芯的兩個齒部分別對應(yīng)永磁體極性相反的兩極，并在相鄰的兩個鐵芯之間放置有軟鐵材料制成的輔助定子磁路，形成閉合磁回路，以減少相鄰磁極對工作主磁極的影響。如中國實用新型專利第200420017508. 4號所揭示的一種橫向磁場永磁電機，其包括三個單元，每個單元包括一 U形硅鋼片磁軛、位于每個U形硅鋼片磁軛的U形槽內(nèi)的電樞繞組、以及延伸入所述U形槽內(nèi)的永磁體磁極，所述每個單元中硅鋼片磁軛與永磁體磁極之間存在氣隙；另外，該橫向磁場電機的電樞繞組與定子齒槽結(jié)構(gòu)在空間位置上相互垂直，使定子尺寸與電樞繞組不會相互受到制約，能夠方便地通過改變所述氣隙的有效面積與電樞繞組的匝數(shù)，來提高電機的電(磁)流密度，從而提高電機的輸出功率和與過載轉(zhuǎn)矩，解決了在同一截面上的齒槽電機定子(或轉(zhuǎn)子)齒和槽的尺寸大小相互制約的問題。然而，上述電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜與裝配困難，由于永磁體磁極凸伸入U形槽內(nèi)，使得所述每個單元的氣隙獨立存在，需要分別組裝形成，這對電機內(nèi)部各個部件的組裝加工的精度要求非常高， 在裝配時需要保證的氣隙比較多(例如，對于三相電機來說，雙邊定子結(jié)構(gòu)需要保證六個氣隙)，這樣就很難保證每個氣隙的尺寸，且由于電機在裝配過程中單邊磁拉力時刻存在，使裝配過程中所述氣隙尺寸的精度更加難以保證，往往容易導(dǎo)致氣隙尺寸不均勻、偏差較大等問題，從而影響轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)及轉(zhuǎn)矩密度，會使電機的穩(wěn)定性變差，輸出功率降低。因此， 該電機在大批量、低成本的中小功率領(lǐng)域，很難得以推廣。因此，亟待提供一種新的橫向磁場永磁電機，以解決上述問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種橫向磁場永磁電機，其可大大降低組裝和加工的難度，提高量產(chǎn)性。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種橫向磁場永磁電機，包括機殼、位于機殼內(nèi)側(cè)的若干磁軛、與所述磁軛對應(yīng)設(shè)置的若干永磁體及一中心軸，所述每個磁軛設(shè)有兩個相對設(shè)置的臂部及位于所述臂部之間的槽道，所述永磁體位于所述槽道外，所述臂部設(shè)有與所述永磁體對應(yīng)設(shè)置的末端，該末端的端面正對永磁體的磁極面設(shè)置，且所述端面和磁極面之間設(shè)有氣隙。進一步地，所述臂部的端面和永磁體的磁極面相互平行，所述氣隙沿所述磁軛臂部外端面分布且大小均勻。進一步地，所述磁軛及永磁體均沿圓周方向均勻分布，并沿中心軸軸向疊加設(shè)置， 且所述永磁體的數(shù)量為磁軛數(shù)量的兩倍。進一步地，所述永磁體位于所述機殼的內(nèi)表面，所述每個磁軛的兩個臂部所對應(yīng)的永磁體的磁極面極性相反。進一步地，所述磁軛呈U形，且相鄰兩個疊加設(shè)置的磁軛之間設(shè)有隔磁環(huán)。進一步地，所述橫向磁場永磁電機進一步包括穿過所述槽道的電樞繞組、固定所述磁軛的支架及位于所述磁軛外側(cè)的定位擋板。進一步地，所述磁軛的臂部的末端變寬，且該末端的內(nèi)側(cè)設(shè)有一傾斜面。進一步地，所述永磁體的磁極面的面積不小于所述磁軛臂部的端面面積。進一步地，所述橫向磁場永磁電機進一步設(shè)有位置傳感器，該位置傳感器位于所述臂部的末端。進一步地，所述中心軸為一中空軸，所述永磁體呈瓦形且相鄰兩個永磁體之間設(shè)有隔磁網(wǎng)格。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的橫向磁場永磁電機將永磁體設(shè)于磁軛槽的外部且在磁軛的臂部和永磁體之間形成一氣隙，降低了電機的組裝和加工的難度。

圖1所示為本實用新型橫向磁場永磁電機的軸向剖面示意圖，并以普通三相結(jié)構(gòu)為例，由于剖面結(jié)構(gòu)上下對稱，圖中只標(biāo)出上半部分；圖中標(biāo)出了主磁通路徑，假設(shè)方向如箭頭所示。圖2所示為本實用新型所述橫向磁場永磁電機的磁軛、永磁體及電樞繞組組裝后的立體圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型提供一種橫向磁場永磁電機100，其包括一中心軸1、軸承2、12、起固定作用的支架3、引出線4、端蓋5、11、若干永磁體6、若干電樞繞組7、若干磁軛8、機殼9、位置傳感器10、位于相鄰兩個磁軛之間的隔磁環(huán)13、位于所述磁軛外側(cè)的定位擋板15、16和壓緊螺母14。請參圖1所示，所述中心軸1為一中空軸，其可供引出線4的穿過。所述端蓋5、11 和所述機殼9共同形成一收容所述磁軛8的容納空間。所述磁軛8沿圓周方向等間距排列設(shè)置，且每個磁軛8大致呈U形并為硅鋼片材質(zhì)，其包括相對設(shè)置的兩個臂部81及位于所述臂部81之間的U形槽道82，所述臂部81的設(shè)有一變寬的末端(可配合參圖2所示)，且該末端設(shè)有一面向所述永磁體6的端面，該端面與所述永磁體6正對設(shè)置，且該臂部81的端面與永磁體6之間的形成有一氣隙18，可供磁場貫通所述端面和永磁體6。所述永磁體6位于所述U形槽外側(cè)，且沿圓周方向等間距均勻分布并粘貼在機殼9 的內(nèi)壁面上，構(gòu)成主磁極，由此產(chǎn)生電機的主磁場；所述永磁體6的數(shù)量為所述磁軛8數(shù)量的兩倍，且在圓周方向上相鄰兩組永磁體6中的一組永磁體6與所述磁軛8的兩個臂部81對應(yīng)設(shè)置，而另一組永磁體6則位于相鄰兩個磁軛8之間，且相鄰兩個永磁體6的極性相反設(shè)置并沿中心軸的軸線方向上對齊設(shè)置，磁化方向均為徑向。所述永磁體6的磁極面的面積不小于相對設(shè)置的臂部81的端面面積，且彼此平行設(shè)置。所述永磁體6隨機殼9的轉(zhuǎn)動而繞所述磁軛8旋轉(zhuǎn)，所述氣隙18位于所述磁軛8的端面和永磁體6的磁極面之間，且大小均勻。所述端蓋5、11的內(nèi)孔與軸承2、12相連，外止口與機殼9相連固定，與永磁體6共同組成電機轉(zhuǎn)子；所述電樞繞組7、由磁軛8組成的定子鐵心、支架3與中心軸1、間隔磁環(huán) 13、定位擋板15、16和鎖緊螺母14零件共同構(gòu)成電機的定子，其中，每個U形磁軛8及貫穿U形槽道82的電樞繞組7、對應(yīng)的兩個永磁體6為一個相單元(即稱為一相)，如圖1所示，本實用新型所述的橫向磁場永磁電機為三相結(jié)構(gòu)，即由三個單元A、B、C沿所述中心軸的軸向方向疊加設(shè)置而成，且每相定子中的若干U形磁軛8沿圓周均布，相鄰兩個相的定子之間設(shè)有隔磁環(huán)13，該隔磁環(huán)13夾持于所述相鄰兩個U形磁軛8之間，且所述隔磁環(huán)13沿圓周方向分布設(shè)置。所述電樞繞組7的抽頭出線和傳感器10信號出線形成引出線4，其從所述中空的中心軸1內(nèi)引出至電機外。本實用新型的控制器可選配直流無刷驅(qū)動模式或永磁同步驅(qū)動模式，也可選有位置控制方式或無位置控制方式。請參閱圖2所示，其為單相結(jié)構(gòu)中的電機定子與永磁體磁極6的立體結(jié)構(gòu)圖，其中，所述定子的U形磁軛8沿圓周等間距均勻分布，且磁軛8的內(nèi)側(cè)均安裝在所述支架3上形成統(tǒng)一的整體。所述磁化方向可參圖2中箭頭表示。所述橫向磁場永磁電機的U形磁軛 8和電樞繞組7在空間位置上相互垂直設(shè)置，使得穿過電樞繞組7的磁場為橫越交變磁場， 而感生的反電動勢為變壓器電動勢。所述位置傳感器10位于硅鋼片磁軛8上接近永磁體6的位置，用于實現(xiàn)對電機進行閉環(huán)控制，其中，該位置傳感器10位于所述U形磁軛8的臂部81上，且位置傳感器10也可以采用其他方式，如光電編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等，只要能夠靈敏的檢測電機轉(zhuǎn)子的位置即可。本實用新型所述的橫向磁場永磁電機100通過將永磁體6放置于所述磁軛8的U 形槽道82外部并與磁軛8的臂部81 —一對應(yīng)設(shè)置，且在磁軛8臂部81與永磁體6之間形成一均勻的氣隙18，且每相結(jié)構(gòu)的氣隙18沿著中心軸1軸向?qū)R而連成一沿軸向延伸的總氣隙，如此，只需保證該總氣隙均勻設(shè)置，便可方便的保證組裝和加工過程中的精度，且結(jié)構(gòu)工藝相對簡單，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的每相結(jié)構(gòu)中的氣隙獨立設(shè)置于U形的磁軛的U形槽內(nèi)而需分別保證每個氣隙的組裝精度來說，本實用新型大大降低了加工、組裝難度；同時， 在保證電機尺寸不變的情況下，本實用新型可通過增加磁極的有效面積、減少氣隙18尺寸的方法，便可很容易的增加電機的磁通量，從而提高電機功率密度，使得轉(zhuǎn)矩密度增大，即增大臂部81末端端面和永磁體6的磁極面的面積，便可大大增加所述磁極的面積，具體來說，參圖2所示，如本實用新型中的臂部81末端內(nèi)側(cè)設(shè)有一傾斜面83而使臂部81的末端變寬，以此增加了臂部81末端端面的面積，可增大磁通量。另外，由于永磁體6粘貼在機殼上，從而消除了軸向上的磁拉力，從而給裝配上帶來了方便；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，且能在寬廣的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)高轉(zhuǎn)矩和高效運行。[0029]本實用新型中各相結(jié)構(gòu)完全獨立，可方便按應(yīng)用需要組合成任意相電機，其組裝加工過程簡單，對于電機的各部件來說，U型磁軛8只需將硅鋼片沖壓成片，然后再將沖壓成型的硅鋼片再疊壓起來就可完成，U型硅鋼片磁軛8只需簡單安裝在支架上形成統(tǒng)一的整體；而對于支架3、定位擋板15、16、中心軸1、端蓋5、11和機殼9等零件，只需要采用車加工，銑床加工，線切割及電火花等加工方法就能夠保證所需工件的精度要求；同心線圈的繞制只需簡單的工裝即可完成，再按照所需絕緣等級要求的浸漆工藝浸漆，就能夠得到合格的電樞繞組；對于電機轉(zhuǎn)子來說，只需將瓦型永磁體簡單的粘貼在機殼上，為操作方便， 可先將隔磁網(wǎng)格17貼在機殼9的內(nèi)表面上，再將永磁體6逐個貼在所述隔磁網(wǎng)格17之間， 此方式定位準(zhǔn)確，很容易實現(xiàn)。為保證氣隙18均勻，我們可以先裝配電機定子，再進行車加工或者電火花等，這樣不僅能在最大范圍內(nèi)保證電機的氣隙偏差，還可以使氣隙18尺寸更小，從而使電機的轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)更大，轉(zhuǎn)矩密度更高。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種橫向磁場永磁電機，包括機殼、位于機殼內(nèi)側(cè)的若干磁軛、與所述磁軛對應(yīng)設(shè)置的若干永磁體及一中心軸，所述每個磁軛設(shè)有兩個相對設(shè)置的臂部及位于所述臂部之間的槽道，其特征在于所述永磁體位于所述槽道外，所述臂部設(shè)有與所述永磁體對應(yīng)設(shè)置的末端，該末端的端面正對永磁體的磁極面設(shè)置，且所述端面和磁極面之間設(shè)有氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述臂部的端面和永磁體的磁極面相互平行，所述氣隙沿所述磁軛臂部外端面分布且大小均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述磁軛及永磁體均沿圓周方向均勻分布，并沿中心軸軸向疊加設(shè)置，且所述永磁體的數(shù)量為磁軛數(shù)量的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述永磁體位于所述機殼的內(nèi)表面，所述每個磁軛的兩個臂部所對應(yīng)的永磁體的磁極面極性相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述磁軛呈U形，且相鄰兩個疊加設(shè)置的磁軛之間設(shè)有隔磁環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述橫向磁場永磁電機進一步包括穿過所述槽道的電樞繞組、固定所述磁軛的支架及位于所述磁軛外側(cè)的定位擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述磁軛的臂部的末端變寬，且該末端的內(nèi)側(cè)設(shè)有一傾斜面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述永磁體的磁極面的面積不小于所述磁軛臂部的端面面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述橫向磁場永磁電機進一步設(shè)有位置傳感器，該位置傳感器位于所述臂部的末端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫向磁場永磁電機，其特征在于所述中心軸為一中空軸， 所述永磁體呈瓦形且相鄰兩個永磁體之間設(shè)有隔磁網(wǎng)格。
專利摘要本實用新型提供一種橫向磁場永磁電機，包括機殼、位于機殼內(nèi)側(cè)的若干磁軛、與所述磁軛對應(yīng)設(shè)置的若干永磁體及一中心軸，所述每個磁軛設(shè)有兩個相對設(shè)置的臂部及位于所述臂部之間的槽道，所述永磁體位于所述槽道外，所述臂部設(shè)有與所述永磁體對應(yīng)設(shè)置的末端，該末端的端面正對永磁體的磁極面設(shè)置，且所述端面和磁極面之間設(shè)有氣隙。
文檔編號H02K1/27GK202019249SQ20102065591
公開日2011年10月26日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者庹新永, 藍柯, 辜承林 申請人:蘇州益高電動車輛制造有限公司