專利名稱：一種軸向磁場電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機，尤其涉及一種軸向磁場電機。
背景技術(shù)：
軸向磁場電機是主磁場沿電機轉(zhuǎn)軸方向的電機，其定子與轉(zhuǎn)子為圓盤狀并以電機轉(zhuǎn)軸為中心軸。定子和轉(zhuǎn)子上設(shè)有線槽，嵌設(shè)在線槽中的電磁線通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)。軸向磁場電機由一個或多個的定子與一個或多個的轉(zhuǎn)子相間迭加在一起組成，定子和轉(zhuǎn)子帶有線槽，其線槽走向通常沿定子或轉(zhuǎn)子的半徑方向，即徑向；也有部分軸向磁場電機采用斜槽，其線槽走向稍微偏離徑向，與徑向構(gòu)成一個小角度，但這樣的斜槽并無本質(zhì)上的不同。圖1是一種軸向磁場電機的基本結(jié)構(gòu)的示意圖，圖中電機包含兩個定子101和一個轉(zhuǎn)子102，轉(zhuǎn)子102夾在定子101中間，所有定子101和轉(zhuǎn)子102均以電機轉(zhuǎn)軸103為中心軸。普通的軸向磁場電機皆采用均勻線槽，線槽橫截面的形狀和尺寸沿線槽的縱軸方向保持不變。圖2所示為一普通軸向磁場電機的定子200結(jié)構(gòu)示意圖，其16個線槽皆為均勻線槽。如果在某個線槽縱軸201上任意選若干個點202、203和204，并在各點分別作垂直于線槽縱軸201的橫截剖面，所得到的線槽的各個橫截面將具有相同的形狀和尺寸。雖然均勻線槽的加工比較方便，但是對電機具有負面影響，以圖2所示的定子為例，首先它限制了定子200的內(nèi)徑(即定子最內(nèi)圈的直徑，設(shè)為d)，要求內(nèi)徑d必須大于某個數(shù)值。因為線槽具有一定的寬度，如果定子內(nèi)徑d較小，定子200最內(nèi)圈的周長就會較小而無法容納足夠數(shù)量的線槽。雖然可以通過采用較窄的線槽來解決此問題，但是如此將導致定子200中較靠近外圈處的齒寬與槽寬嚴重不成比例，從而影響性能。所以采用均勻線槽的普通軸向磁場電機，其定子內(nèi)徑d相對于定子外徑(即定子最外圈的直徑，設(shè)為D)—般不能很小。定子的側(cè)面面積為n (D2_d2)/4，如果無法將定子內(nèi)徑d設(shè)在一個相對于定子外徑D較小的數(shù)值，就無法有效地增加定子200側(cè)面面積，與定子200側(cè)面面積緊密相關(guān)的磁極表面積也就受到限制，從而限制了電機的輸出功率。如圖2中所示即為一個磁極的表面205，其大小與定子側(cè)面面積緊密相關(guān)，在給定定子外徑D的前提下減少定子內(nèi)徑d可有效提高磁極表面積，從而增加輸出功率，而均勻線槽則會限制定子內(nèi)徑d的取值，從而影響輸出功率。均勻線槽帶來的另一個缺點是在定子或轉(zhuǎn)子的較靠近外圈的部位軛部磁感應強度往往偏高，容易導致磁飽和而影響電機的性能，而在較靠近內(nèi)圈的部位則軛部磁感應強度又往往過低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的軸向磁場電機存在的缺陷，而提供一種新型軸向磁場電機，所要解決的技術(shù)問題是增加電磁極總表面積，提高電機的輸出功率，并且避免產(chǎn)生磁飽和而影響電機性能，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。本發(fā)明的目的及相關(guān)技術(shù)問題的解決是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:依據(jù)本發(fā)明提出的一種軸向磁場電機，包括定子、轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)軸，所述定子與轉(zhuǎn)子均以電機轉(zhuǎn)軸為中心軸，其特征在于，所述定子和/或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有非均勻線槽。前述的軸向磁場電機，所述非均勻線槽是指線槽的橫截面形狀、尺寸或形狀和尺寸同時沿線槽縱軸方向逐漸變化。優(yōu)選地，所述非均勻線槽上距離電機轉(zhuǎn)軸越近處線槽的寬度越小、深度越大，而距離電機轉(zhuǎn)軸越遠處線槽的寬度越大、深度越小。更優(yōu)選地，前述的軸向磁場電機，所述非均勻線槽的橫截面面積沿線槽縱軸方向基本保持不變。所述的橫截面面積基本保持不變是指其任一垂直于線槽縱軸的橫截面的面積與該線槽橫截面面積平均值的差值在±15%以內(nèi)。優(yōu)選地，所述的軸向磁場電機中，定子或轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑是其外徑的一半或一半以下。本發(fā)明所述的非均勻線槽軸向磁場電機在減小定子和/或轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑或外徑方面具有特別的優(yōu)勢。采用均勻線槽的普通軸向磁場電機通常其外徑與內(nèi)徑比值D/d為1.73，如果保持外徑不變而減小內(nèi)徑使該比值達到3.0的話，電磁極總表面積可增加約33%。同樣地，，在保持電磁極總表面積不變的前提下，內(nèi)徑較小者其外徑也會較小，所以采用非均勻線槽的軸向磁場電機的定子和/或轉(zhuǎn)子的外徑可以比采用均勻線槽的軸向磁場電機的定子和/或轉(zhuǎn)子的外徑更小，從而減小電機體積。所述的非均勻線槽埋設(shè)于定子或轉(zhuǎn)子的體內(nèi)，并在定子或轉(zhuǎn)子的側(cè)表面上具有狹縫形的開口，開口寬度是同一橫截面上最大線槽寬度的1/2以下。前述的軸向磁場電機，所述的非均勻線槽橫截面為包括圓端直槽形和橢圓形在內(nèi)的任意形狀。所述的軸向磁場電機包括一個或多個定子與一個或多個轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子均呈圓盤形狀，定子與轉(zhuǎn)子相間迭加。所述的定子或轉(zhuǎn)子可由硅鋼帶卷繞而成。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明軸向磁場電機至少具有下列優(yōu)點:
本發(fā)明在定子、轉(zhuǎn)子或定子與轉(zhuǎn)子上設(shè)置非均勻線槽，由于在外圈附近線槽較淺，使得此處軛部的磁路較寬廣通暢，從而避免出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象；同時，非均勻線槽各處橫截面的面積基本相同，有助于保證電流密度的均勻性。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種軸向磁場電機的結(jié)構(gòu)的示意 圖2為現(xiàn)有技術(shù)含有均勻線槽的定子結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明第一種含有非均勻線槽定子的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明第二種含有非均勻線槽定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，對依據(jù)本發(fā)明提出的軸向磁場電機其具體實施方式
、特征及其功效，詳細說明如后。如現(xiàn)有技術(shù)中的軸向磁場電機，本發(fā)明的非均勻線槽的軸向磁場電機包括定子、轉(zhuǎn)子和作為中心軸的電機轉(zhuǎn)軸，可以包括一個或多個定子與一個或多個轉(zhuǎn)子，定子與轉(zhuǎn)子相間迭加在一起，定子和轉(zhuǎn)子均呈圓盤形狀。定子或轉(zhuǎn)子上的線槽走向通常沿圓盤的半徑方向，即徑向；也可以采用斜槽，其線槽走向稍微偏離徑向，與徑向構(gòu)成一個小角度。在具體實施方式
中僅針對線槽走向與徑向一致的情況進行描述，所記載的技術(shù)構(gòu)思和方案同樣適用于定子或轉(zhuǎn)子上的線槽為斜槽的情況。如圖3所示為本發(fā)明的一個具體實施例，是一個具有16個非均勻線槽的定子示意圖，非均勻線槽的橫截面形狀呈圓端直槽形，圖中直線301代表其中一個線槽的縱軸，貫穿該線槽，此線槽的橫截面形狀沿線槽縱軸301方向逐漸變化。從圖3中可以看出，在較靠近定子中心軸的內(nèi)圈處(即近軸橫截面302處)各線槽比較窄而且深，而在離定子中心軸較遠的外圈處(即遠軸橫截面303處)各線槽比較寬而且淺。總之，離中心軸(即電機轉(zhuǎn)軸)越遠處線槽的寬度越大而深度越小。所謂線槽的寬度是指線槽沿圓周方向的尺寸(如圖3中W所代表的尺寸)，而線槽深度則是指線槽沿電機轉(zhuǎn)軸方向的尺寸(如圖3中D所代表的尺寸)。線槽與線槽之間的部分稱為齒304，而線槽下方的部分則稱為軛305。由于在定子外圈附近線槽較淺，使得此處軛305部的磁路較寬廣通暢，從而避免出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象。非均勻線槽埋設(shè)于定子或轉(zhuǎn)子的體內(nèi)，并在定子或轉(zhuǎn)子的側(cè)表面上具有狹縫形的開口 306。在電機中電導體通常嵌設(shè)在線槽中，為保證電導體中電流密度的均勻，同一線槽各處的截面積應盡量保持相等。就非均勻線槽的情況而言，雖然其橫截面的形狀沿線槽縱軸方向逐漸變化，但橫截面的面積沿線槽縱軸方向應基本保持不變，以圖3為例，圖中近軸橫截面302與遠軸橫截面303的面積應盡可能大致相等。具體地，如果在線槽縱軸301上任取若干個點并在各點處分別取垂直于縱軸301的線槽橫截面，如此獲得的各橫截面的面積應基本相等。根據(jù)理論計算和實踐經(jīng)驗，非均勻線槽的任一橫截面的面積與該線槽橫截面面積平均值的差值應保持在±15%以內(nèi)。本文中所述的非均勻線槽的橫截面均是指與該線槽的縱軸301相垂直的橫截面。本發(fā)明的另一個具體實施例如圖4所示，非均勻線槽橫截面為橢圓形。實際上，本發(fā)明的非均勻線槽的軸向磁場電機，對于線槽橫截面的形狀并沒有限定，非均勻線槽的橫截面可以是能夠?qū)崿F(xiàn)的任何形狀。上述說明雖然是以定子為例的，但同樣也適用于轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的非均勻線槽的軸向磁場電機，可以是指只有它的定子含有非均勻線槽，也可以是指只有它的轉(zhuǎn)子含有非均勻線槽，也可以是指它的定子和轉(zhuǎn)子同時含有非均勻線槽。上述如此結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本發(fā)明軸向磁場電機的技術(shù)創(chuàng)新，對于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技術(shù)進步性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軸向磁場電機,包括定子、轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)軸，定子與轉(zhuǎn)子均以電機轉(zhuǎn)軸為中心軸，其特征在于:所述定子和/或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有非均勻線槽，非均勻線槽的橫截面形狀、尺寸或形狀和尺寸同時沿線槽縱軸方向逐漸變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場電機，其特征在于:所述的非均勻線槽上距離電機轉(zhuǎn)軸越近處線槽的寬度越小、深度越大，而距離電機轉(zhuǎn)軸越遠處線槽的寬度越大、深度越小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場電機，其特征在于:所述的非均勻線槽的橫截面面積沿線槽縱軸方向基本保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸向磁場電機,其特征在于:所述的非均勻線槽的任一垂直于線槽縱軸的橫截面的面積與該線槽橫截面面積平均值的差值在±15%以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的軸向磁場電機,其特征在于:所述的軸向磁場電機中，定子或轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑是其外徑的1/2以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求f4任一項所述的軸向磁場電機，其特征在于:所述的非均勻線槽埋設(shè)于定子或轉(zhuǎn)子的體內(nèi)，并在定子或轉(zhuǎn)子的側(cè)表面上具有狹縫形的開口，開口寬度是同一橫截面上最大線槽寬度的1/2以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的軸向磁場電機,其特征在于:所述的非均勻線槽橫截面為圓端直槽形或橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的軸向磁場電機,其特征在于:所述的軸向磁場電機包括一個或多個定子與一個或多個轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子均呈圓盤形狀，定子與轉(zhuǎn)子相間迭加。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸向磁場電機，包括有定子、轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)軸，定子與轉(zhuǎn)子相互交錯迭加地設(shè)置在電機轉(zhuǎn)軸上，所述定子和/或轉(zhuǎn)子上設(shè)置有非均勻線槽，非均勻線槽的橫截面面積沿線槽縱軸方向基本保持不變。本發(fā)明在軸向磁場電機的定子、轉(zhuǎn)子或定子與轉(zhuǎn)子上同時設(shè)置非均勻線槽，由于在定子和/或轉(zhuǎn)子外圈附近線槽較淺，使得此處軛部的磁路較寬廣通暢，從而避免出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象；同時非均勻線槽的縱軸方向上各處橫截面的面積基本相等，保證了電流密度的均勻性。
文檔編號H02K16/00GK103166393SQ201310083029
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者鄒崢 申請人:常熟萌泰電氣科技有限公司