專(zhuān)利名稱(chēng)：多相橫向磁通電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多相橫向磁通直流電機(jī)，并且尤其是指，但不僅限于，“內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子”式電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子在定子的外部旋轉(zhuǎn)。
橫向磁通電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)已廣為人知。橫向磁通電機(jī)能夠產(chǎn)生比傳統(tǒng)電機(jī)大若干倍的功率密度。其原因在于橫向磁通電機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)，這種幾何結(jié)構(gòu)允許采用較多的磁極數(shù)目，同時(shí)能夠使每個(gè)磁極保持與傳統(tǒng)電機(jī)相同的磁動(dòng)勢(shì)(MMF)。
過(guò)去，橫向磁通電機(jī)難以實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的鐵芯疊壓技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)橫向磁通電機(jī)中所需的三維磁通流。通過(guò)使用粉末燒結(jié)鐵芯，這種困難正在被克服。該粉末燒結(jié)鐵芯可通過(guò)一種壓縮模制技術(shù)被加工而成。
迄今公開(kāi)的大多數(shù)橫向磁通電機(jī)的結(jié)構(gòu)都是單相電機(jī)。美國(guó)專(zhuān)利5,773,910(Lange)就公開(kāi)了其中一個(gè)例子。多相電機(jī)的建議方案通常包括復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，這就帶來(lái)了加工上的困難。例如美國(guó)專(zhuān)利5,117,142(Von Zueygbergk)、5,633,551(Weh)和5,854,521(Nolle)。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種便于加工的多相橫向磁通直流電機(jī)。
對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)相應(yīng)地，一方面本發(fā)明主要在于一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在其周?chē)哂薪惶娴拇艠O極性；和一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子包括一個(gè)第一定子件，它具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，一個(gè)與所述第一定子件互補(bǔ)的第二定子件，所述第二定子件與所述第一定子件共軸線安裝并相互面對(duì)，從而使二者之間存在一個(gè)軸向間隙，同時(shí)它們繞公共軸線的取向使第二磁極件的爪形磁極沿周向與第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)；數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，它們位于定子軸線周?chē)⒖拷鲎π未艠O，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，至少一個(gè)所述定子件在所述橋接芯的位置之間設(shè)置有高磁阻的區(qū)域，和被置于每個(gè)橋接芯周?chē)亩ㄗ永@組，每個(gè)繞組當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)都將產(chǎn)生流過(guò)所述第一和第二磁極件中的定子爪形磁極的磁通，這些磁極靠近相應(yīng)的橋接芯，從而在與這些爪形磁極相鄰的所述氣隙中產(chǎn)生磁通，每個(gè)繞組或一組選定的繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，在使用中，這些相在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通。
在另一方面，本發(fā)明主要在于一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并且被導(dǎo)磁材料隔開(kāi)的永磁體，以便在其周?chē)峁┙惶娴拇艠O極性，所述磁體被沿周向磁化；和一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子包括一個(gè)第一定子件，它具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，一個(gè)與所述第一定子件互補(bǔ)的第二定子件，所述第二定子件與所述第一定子件共軸線安裝并相互面對(duì)，從而使二者之間存在一個(gè)軸向間隙，同時(shí)它們繞公共軸線的取向使第二磁極件的爪形磁極沿周向與第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)，數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，它們位于定子軸線周?chē)⒖拷鲎π未艠O，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，至少一個(gè)所述定子件在所述橋接芯的位置之間設(shè)置有高磁阻的區(qū)域，和被置于每個(gè)橋接芯周?chē)亩ㄗ永@組，每個(gè)繞組當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)都將產(chǎn)生流過(guò)所述第一和第二磁極件中的定子爪形磁極的磁通，這些磁極靠近相應(yīng)的橋接芯，從而在與這些爪形磁極相鄰的所述至少一個(gè)氣隙中產(chǎn)生磁通，每個(gè)繞組或一組選定的繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，在使用中，這些相在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通。
在另一方面，本發(fā)明主要在于一種用于加工多相橫向磁通直流電機(jī)的定子的方法，該方法包括以下步驟加工一個(gè)第一定子件，該第一定子件具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，加工一個(gè)與所述第一定子件類(lèi)似且互補(bǔ)的第二定子件，設(shè)置數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，所述橋接芯圍繞定子軸線布置并靠近所述爪形磁極，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，在所述第一和第二定子件之一或二者中，在所述橋接芯的位置之間設(shè)置高磁阻的區(qū)域，將定子繞組置于每個(gè)橋接芯周?chē)?，以共軸線安裝并相互面對(duì)的關(guān)系組裝所述第一和第二定子件，同時(shí)所述第一和第二定子件被所述橋接芯沿軸向隔開(kāi)，并且所述第二定子件繞公共軸線的取向能使所述第二磁極件的爪形磁極沿周向與所述第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)；每個(gè)所述繞組或一組選定的所述繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，從而在使用中，當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)，所述繞組將產(chǎn)生磁通，所述磁通將流過(guò)所述第一和第二磁極件中的靠近相應(yīng)橋接芯的爪形磁極。
在另一方面，本發(fā)明主要在于一種轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并且被高導(dǎo)磁材料段隔開(kāi)的永磁體，以便形成轉(zhuǎn)子磁極，一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的磁極，每相至少具有一個(gè)定子繞組，當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)，所述繞組將產(chǎn)生磁通，所述磁通將流過(guò)靠近該繞組的定子磁極，從而在靠近所述磁極的所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)磁通，所述繞組在使用中在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通，改進(jìn)之處表現(xiàn)為下述關(guān)系，即如果電機(jī)相數(shù)(P)選取2，3，...，N，每相的繞組數(shù)(W)選取1，2，...，M，與每個(gè)繞組相關(guān)聯(lián)的磁極數(shù)(PW)選取2，4，...，L；則定子磁極數(shù)(SP)等于乘積P×W×PW且轉(zhuǎn)子磁極數(shù)等于SP±W。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1表示了一臺(tái)根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的沿直徑方向的橫剖示意圖，圖2表示了圖1中的電機(jī)定子的零件分解圖，其中圖2A表示了一個(gè)第一定子件，圖2B表示了一個(gè)第二互補(bǔ)定子件，圖2C表示了6個(gè)定子繞組中的4個(gè)，圖3表示了定子的外圍的局部視圖，示出了一條由單一繞組產(chǎn)生的典型磁通路徑，圖4表示了一個(gè)安裝有一塊電子線路板的定子件，圖5表示了具有優(yōu)選結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的一個(gè)局部視圖，同時(shí)表示了穿過(guò)該轉(zhuǎn)子的磁通流，圖6表示了另一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，圖7示意性地表示了該電機(jī)的一個(gè)三相整流電路，圖8表示了用于加工電機(jī)的一個(gè)定子件的兩件體鑄模中的一件，和圖9是一個(gè)定子件的局部視圖，表示了另一種磁極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2被置于定子7的外部，如圖1所示。如下文所述，也可以采用各種現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。圖中所示的轉(zhuǎn)子2包含一個(gè)由沿軸向取向的磁性材料件3A構(gòu)成的圓環(huán)，該圓環(huán)中交錯(cuò)布置有結(jié)構(gòu)類(lèi)似的永磁體3B(圖1中未示出)。永磁體3B沿圓周方向被磁化，并且相鄰的磁體被磁化帶有相反的極性。該磁性元件的圓環(huán)由一個(gè)圓柱形非磁性支持壁4進(jìn)行支撐，推薦支持壁4由一種塑料材料制成，并與一個(gè)底座5和一個(gè)承載著轉(zhuǎn)子軸6的轂加工為一體。該轉(zhuǎn)子軸由一個(gè)軸承進(jìn)行支撐，該軸承被以傳統(tǒng)方式安裝在一個(gè)支撐定子的殼體中，或者被安裝在該電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中。美國(guó)專(zhuān)利5,150,589公開(kāi)了后一種安裝方式的一個(gè)例子，其中軸承被安裝在了一個(gè)洗衣機(jī)中。
圖6表示了另一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子200包含一個(gè)可磁化和可導(dǎo)磁材料的圓環(huán)，該圓環(huán)在定子外部旋轉(zhuǎn)。在該結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)沿軸向取向的磁體202被置于轉(zhuǎn)子內(nèi)周的周?chē)Ｓ来朋w202沿徑向被磁化，極性相互交替，并且緊靠一個(gè)圓形軟磁材料返回通路204，從而形成完整的磁路。磁性元件的圓環(huán)由一個(gè)圓柱形支持壁206進(jìn)行支撐，推薦支持壁206由一種塑料材料制成，并與一個(gè)底座208和一個(gè)承載著轉(zhuǎn)子軸的轂加工為一體。
電機(jī)定子7(同樣見(jiàn)圖2)由兩個(gè)相互面對(duì)的互補(bǔ)件8和9構(gòu)成，互補(bǔ)件8和9由高磁導(dǎo)率的材料制成，并且被同樣由高磁導(dǎo)率材料制成的橋接芯10沿軸向隔開(kāi)。每個(gè)定子件8和9分別在周?chē)幇〝?shù)個(gè)相互隔開(kāi)并沿軸向取向的磁極12和13。該定子磁極是爪形磁極。
橋接芯10關(guān)于定子的軸線對(duì)稱(chēng)布置并且位于定子磁極附近，圖中所示的實(shí)施例具有6個(gè)橋接芯10。這些芯的作用是允許磁通從一個(gè)定子件流向另一個(gè)。每個(gè)橋接芯還方便地構(gòu)成了相應(yīng)定子繞組11的芯。
圖中所示的定子是一個(gè)三“相”、60極的定子，并且每相兩個(gè)繞組。在所示的實(shí)施例中，兩個(gè)主定子件8和9的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，并且被面對(duì)面地組裝在一起，其中它們各自的軸向磁極12和13面對(duì)相對(duì)的定子件，同時(shí)每個(gè)定子件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向滿足下述條件，即允許上定子件的磁極12被置于下定子件的磁極13的間隙內(nèi)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，磁極間的距離大于每個(gè)磁極的寬度，并且每個(gè)磁極的軸向延伸長(zhǎng)度能夠使兩個(gè)定子件上相對(duì)的磁極互搭在一起。這在圖3中可以看出。
每個(gè)定子件可被分別視為一個(gè)在其周邊處承載有相互隔開(kāi)的爪形磁極12和13的圓盤(pán)15。一個(gè)空洞16被設(shè)在每個(gè)盤(pán)的中心，以便節(jié)省材料并且允許轉(zhuǎn)子軸穿過(guò)。每個(gè)磁極沿軸向取向，并且在該優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)磁極的周向?qū)挾刃∮诖艠O間距。每個(gè)磁極凸出于“盤(pán)”15之上，并且磁極頂端被切去一部分，從而形成一個(gè)小面積頂端17，該頂端17的作用是減少相鄰磁極尖端之間和/或與其它定子件之間的磁通泄漏。其它的磁極結(jié)構(gòu)也可以被采用，以盡量減小磁通泄漏。例如，該爪形磁極可以以一種或多種方式變尖。在圖9中，一個(gè)磁極沿兩個(gè)方向變尖。第一，側(cè)表面211和212可以從磁極根部向其外徑向表面逐漸變窄。第二，內(nèi)表面213可以從它與定子件“盤(pán)”15的連接處向頂端17逐漸變窄。另外，在圖2所示的階梯磁極實(shí)施例中，該階梯可以是一個(gè)斜面削去部分，從而取代圖中所采用的直角削去部分。
為了確保每個(gè)繞組產(chǎn)生的磁通的至少絕大部分流過(guò)距離該繞組最近的磁極，而不通過(guò)該盤(pán)材料流向其它繞組，必須在至少一個(gè)盤(pán)15中在橋接芯之間設(shè)置高磁阻區(qū)域。就磁學(xué)而言，這些區(qū)域表現(xiàn)為“槽隙”，并且在該優(yōu)選實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)牟巯?0被設(shè)置在下定子件盤(pán)中，如圖2B所示。從理論上講，槽隙30可以是氣隙，但為了保持每個(gè)定子件的單體結(jié)構(gòu)，采用了一種工程強(qiáng)度低磁導(dǎo)率材料。推薦該材料被模塑在該定子件中并且同樣加工出如圖8中所示的定子轂。
定子必須被加工為雙體件，以允許多個(gè)內(nèi)部繞組在加工過(guò)程中被置入其中。這兩個(gè)零件必須在磁性上相互連接，以便在二者之間提供磁通路徑，并且通過(guò)在一個(gè)或兩個(gè)定子盤(pán)15的內(nèi)表面上設(shè)置凸起的“島狀部分”10而加工出了用于此目的的橋接芯，當(dāng)這兩個(gè)零件組裝在一起時(shí)，每個(gè)“島狀部分”10緊靠對(duì)面零件上對(duì)應(yīng)的“島狀部分”，從而構(gòu)成一個(gè)可用于纏繞繞組的磁芯。該橋接芯可與定子件之一加工為一體?；蛘呖梢允鼓承蚪有九c其中一個(gè)零件加工為一體，而使其它的橋接芯與第二個(gè)零件加工為一體。作為另一種替代方案，“半高度”橋接芯可以被加工在每個(gè)定子件上，在定子的組裝過(guò)程中，這些橋接芯可順次被機(jī)械連接在一起，從而形成完整的磁環(huán)路。該替代結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該實(shí)施例中，兩個(gè)定子件相似但不完全相同，這是因?yàn)闃蚪有?0必須相互對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)需要允許每個(gè)零件上的磁極相互交錯(cuò)。在另一種替代方案中，該橋接芯可被單獨(dú)加工，并且在組裝時(shí)被置入盤(pán)15。
這種定子幾何結(jié)構(gòu)允許一個(gè)繞組產(chǎn)生穿過(guò)多個(gè)磁極的磁通。每個(gè)繞組根據(jù)傳統(tǒng)的繞線技術(shù)被獨(dú)立地纏繞在一個(gè)繞線管14上(見(jiàn)圖2C)。推薦繞線管14由一種塑料材料制成，并且被加工成一定形狀，以便配合套裝在每個(gè)橋接芯10上。
在所述的三相定子中，兩個(gè)沿直徑相對(duì)的繞組通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)被連接在一起，并且在轉(zhuǎn)換時(shí)與其它相的繞組順次被激勵(lì)，從而使磁通在定子中流通在受激繞組附近。一條如此產(chǎn)生的磁通路徑被表示在了圖3和5中。該實(shí)施例中的每個(gè)繞組產(chǎn)生的磁通將流過(guò)每個(gè)定子件中的五個(gè)磁極。對(duì)于所示的路徑，磁通經(jīng)過(guò)橋接芯10(磁通段a)進(jìn)入上定子件的盤(pán)(磁通段b)，然后進(jìn)入上定子件的一個(gè)磁極(段c)，離開(kāi)該磁極后穿過(guò)電機(jī)氣隙(段d)，沿徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)子2上相距最近的軟磁材料件3A中(如圖5所示)，沿周向進(jìn)入并穿過(guò)相鄰的永磁體3B接著進(jìn)入該磁體的相對(duì)側(cè)上的軟磁材料件3A(段e，如圖5所示)，沿軸向經(jīng)過(guò)該軟磁材料件并且離開(kāi)該軟磁材料件，接著沿徑向穿過(guò)氣隙(段f)進(jìn)入下定子件上最近的磁極，穿過(guò)該磁極(段g)到達(dá)下定子盤(pán)，磁通在此處沿徑向前進(jìn)(段h)，以返回橋接芯10，從而形成完整的磁回路。
對(duì)于圖6所示的替代轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而言，穿過(guò)該轉(zhuǎn)子的磁通路徑有些不同。磁通離開(kāi)該磁極并穿過(guò)電機(jī)氣隙(段d，圖3)沿徑向進(jìn)入距離最近的永磁體(202，圖6)沿周向穿過(guò)軟磁材料返回通路(204，圖6)并且向后沿徑向穿過(guò)一個(gè)相鄰的永磁體，從而沿徑向穿過(guò)氣隙(段f，圖3)抵達(dá)該下定子件上的距離最近的磁極。
為了清楚起見(jiàn)，圖中只示出了兩個(gè)磁極的一條磁通路徑。事實(shí)上，磁通沿三維方向穿過(guò)由繞組11激勵(lì)的上定子件中的全部五個(gè)磁極以及下定子件中的全部五個(gè)磁極。
在一個(gè)兩相激勵(lì)實(shí)施例中(參看圖7)，當(dāng)流過(guò)相A和相B繞組的電機(jī)電流被換向之后，電機(jī)電流被轉(zhuǎn)換為流過(guò)相A和相C繞組，從而使產(chǎn)生在定子周?chē)膹较虼磐ㄑ乩硐氲姆较蚶@該定子的周邊移動(dòng)。轉(zhuǎn)子2中被交替布置在軟磁材料件3A之間的永磁體被該定子磁通吸引或排斥，從而使該轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)的定子磁通同步轉(zhuǎn)動(dòng)。繞組電流的供應(yīng)以及繞組的轉(zhuǎn)換可通過(guò)一種現(xiàn)有方法來(lái)實(shí)施，即在直流干線間的橋式電路中，每相(“推拉輸出電路”)使用兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)裝置，其中該裝置的開(kāi)關(guān)切換由一個(gè)微處理器(未示出)進(jìn)行控制，該微處理器儲(chǔ)存有開(kāi)關(guān)切換模式的順序，該開(kāi)關(guān)切換模式被循環(huán)執(zhí)行，從而產(chǎn)生一個(gè)沿選定方向繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這種定子繞組轉(zhuǎn)換控制在美國(guó)專(zhuān)利4,540,921(Boyd)、4,857,814(Duncan)和WO98/35429(Boyd等)中有所描述，尤其是參照后者的圖1(對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的圖7)和圖2。
本發(fā)明提供了一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其具有相對(duì)便于加工的簡(jiǎn)單幾何結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)中推薦的定子結(jié)構(gòu)相比，該定子的幾何結(jié)構(gòu)允許電機(jī)只具有一個(gè)氣隙。
在根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)中，存在以下關(guān)系如果相數(shù)P＝2，3，...，N；每相的繞組數(shù)W＝1，2，...，M；且每個(gè)繞組的磁極數(shù)PW＝2，4，...，L；則定子磁極數(shù)SP可表示為SP＝P×W×PW；和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)RP＝SP±W每相。
有利的方案是，每相的繞組數(shù)取為偶數(shù)，以便平衡當(dāng)該相被激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生的徑向力，并且在某些情況下，當(dāng)選用相對(duì)成對(duì)的爪形磁極幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，我們希望每個(gè)繞組的磁極數(shù)為偶數(shù)。然而，每個(gè)繞組的磁極數(shù)也可以為奇數(shù)，例如取為9。
當(dāng)每相的繞組數(shù)等于或大于2時(shí)，這些繞組可通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)被連接在一起。然而并聯(lián)連接可能較為有利，這是因?yàn)樗梢詼p輕氣隙不平衡存在時(shí)的徑向力不平衡。
在所示和所述的該實(shí)施例中，選擇了三相，每相兩個(gè)繞組并且每個(gè)繞組10個(gè)磁極。由此形成了一個(gè)具有60個(gè)磁極的定子，并且與該定子配合使用的轉(zhuǎn)子必須具有62或58個(gè)磁極。
為了便于加工，電機(jī)換相電控設(shè)備最好被機(jī)械連接在該電機(jī)上。如圖4所示，其中該電控設(shè)備被置于一塊印刷電路板20上，而印刷電路板20被固定在了定子件8上。
定子件可以通過(guò)將一種軟磁材料粉末，例如鐵粉末，壓入一個(gè)專(zhuān)用模子40中(見(jiàn)圖8)而被制成。對(duì)于兩個(gè)定子件之一而言，推薦使用一個(gè)由低磁導(dǎo)率材料加工而成的框架，以便在定子件中設(shè)置高磁阻槽隙30。當(dāng)從模子中取出該定子件時(shí)，該框架保持為該定子件的一個(gè)整體部分。該框架還可以被用作一個(gè)軸承保持架。將該軟磁材料粉末壓擠在該框架的周?chē)軌蛟谳S承和氣隙之間獲得十分精確的同心度。在該優(yōu)選實(shí)施例中，另一個(gè)定子件不需要槽隙，同時(shí)不需要任何框架。
權(quán)利要求
1.一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并且被導(dǎo)磁材料隔開(kāi)的永磁體，以便在其周?chē)峁┙惶娴拇艠O極性，所述磁體被沿周向磁化；和一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子包括一個(gè)第一定子件，它具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，一個(gè)與所述第一定子件互補(bǔ)的第二定子件，所述第二定子件與所述第一定子件共軸線安裝并相互面對(duì)，從而使二者之間存在一個(gè)軸向間隙，同時(shí)它們繞公共軸線的取向使第二磁極件的爪形磁極沿周向與第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)，數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，它們位于定子軸線周?chē)⒖拷鲎π未艠O，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，至少一個(gè)所述定子件在所述橋接芯的位置之間設(shè)置有高磁阻的區(qū)域，和被置于每個(gè)橋接芯周?chē)亩ㄗ永@組，每個(gè)繞組當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)都將產(chǎn)生流過(guò)所述第一和第二磁極件中的定子爪形磁極的磁通，這些磁極靠近相應(yīng)的橋接芯，從而在與這些爪形磁極相鄰的所述至少一個(gè)氣隙中產(chǎn)生磁通，每個(gè)繞組或一組選定的繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，在使用中，這些相在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通。
2.一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在其周?chē)哂薪惶娴拇艠O極性；和一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子包括一個(gè)第一定子件，它具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，一個(gè)與所述第一定子件互補(bǔ)的第二定子件，所述第二定子件與所述第一定子件共軸線安裝并相互面對(duì)，從而使二者之間存在一個(gè)軸向間隙，同時(shí)所述第二定子件繞公共軸線的取向使第二磁極件的爪形磁極沿周向與第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)；數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，它們位于定子軸線周?chē)⒖拷鲎π未艠O，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，至少一個(gè)所述定子件在所述橋接芯的位置之間設(shè)置有高磁阻的區(qū)域，和被置于每個(gè)橋接芯周?chē)亩ㄗ永@組，每個(gè)繞組當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)都將產(chǎn)生流過(guò)所述第一和第二磁極件中的定子爪形磁極的磁通，這些磁極靠近相應(yīng)的橋接芯，從而在與這些爪形磁極相鄰的所述氣隙中產(chǎn)生磁通，每個(gè)繞組或一組選定的繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，在使用中，這些相在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通。
3.如權(quán)利要求2所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包含數(shù)個(gè)沿周向布置在一個(gè)導(dǎo)磁返回通路周?chē)挠来朋w，所述磁體被沿徑向磁化。
4.如權(quán)利要求1或2所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，所述橋接芯被整體加工為一個(gè)定子件的一部分。
5.如權(quán)利要求1或2所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，某些橋接芯被整體加工為一個(gè)定子件的一部分，而其它橋接芯被整體加工為另一個(gè)定子件的一部分。
6.如權(quán)利要求1或2所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，互補(bǔ)的每個(gè)橋接芯的一半被整體加工為每個(gè)定子件的一部分。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，爪形磁極之間的間距大于每個(gè)爪形磁極的寬度。
8.如權(quán)利要求7所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，一個(gè)定子件的每個(gè)爪形磁極的端部沿軸向延伸插入相對(duì)定子件的爪形磁極之間的間隔中。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，電機(jī)相數(shù)(P)選取2，3，...，N，每相的繞組數(shù)(W)選取1，2，...，M，與每個(gè)繞組相關(guān)聯(lián)的磁極數(shù)(PW)選取2，4，...，L；則定子磁極數(shù)(SP)等于乘積P×W×PW且轉(zhuǎn)子磁極數(shù)等于SP±W。
10.一種用于加工多相橫向磁通直流電機(jī)的定子的方法，該方法包括以下步驟加工一個(gè)第一定子件，該第一定子件具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的爪形磁極，這些磁極沿一個(gè)軸向伸出，加工一個(gè)與所述第一定子件類(lèi)似且互補(bǔ)的第二定子件，設(shè)置數(shù)個(gè)導(dǎo)磁的橋接芯，所述橋接芯圍繞定子軸線布置并靠近所述爪形磁極，同時(shí)位于所述第一和第二定子件之間，以便在二者之間提供磁通路徑，在所述第一和第二定子件之一或二者中，在所述橋接芯的位置之間設(shè)置高磁阻的區(qū)域，將定子繞組置于每個(gè)橋接芯周?chē)怨草S線安裝并相互面對(duì)的關(guān)系組裝所述第一和第二定子件，同時(shí)所述第一和第二定子件被所述橋接芯沿軸向隔開(kāi)，并且所述第二定子件繞公共軸線的取向能使所述第二磁極件的爪形磁極沿周向與所述第一磁極件的爪形磁極相互交錯(cuò)；每個(gè)所述繞組或一組選定的所述繞組構(gòu)成了數(shù)個(gè)電機(jī)相之一的繞組，從而在使用中，當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)，所述繞組將產(chǎn)生磁通，所述磁通將流過(guò)所述第一和第二定子件中的靠近相應(yīng)橋接芯的爪形磁極。
11.一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并且被高導(dǎo)磁材料段隔開(kāi)的永磁體，以便形成轉(zhuǎn)子磁極，一個(gè)定子，該定子與所述轉(zhuǎn)子共軸線安裝，以便在其間提供至少一個(gè)氣隙，所述定子具有數(shù)個(gè)沿周向布置并相互隔開(kāi)的磁極，每相至少具有一個(gè)定子繞組，當(dāng)通有一個(gè)激勵(lì)電流時(shí)，所述繞組將產(chǎn)生磁通，所述磁通將流過(guò)靠近該繞組的定子磁極，從而在靠近所述磁極的所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)磁通，所述繞組在使用中在電子控制下被轉(zhuǎn)換，從而在所述氣隙中產(chǎn)生一個(gè)繞定子軸線旋轉(zhuǎn)的磁通，改進(jìn)之處表現(xiàn)為下述關(guān)系，即電機(jī)相數(shù)(P)選取2，3，...，N，每相的繞組數(shù)(W)選取1，2，...，M，與每個(gè)繞組相關(guān)聯(lián)的磁極數(shù)(PW)選取2，4，...，L；則定子磁極數(shù)(SP)等于乘積P×W×PW且轉(zhuǎn)子磁極數(shù)等于SP±W。
12.一種多相橫向磁通直流電機(jī)，其特征在于，大體如上文中參照附圖的說(shuō)明部分所述。
全文摘要
一種橫向磁通電機(jī),它具有多個(gè)定子相繞組,這些繞組通過(guò)電子控制被轉(zhuǎn)換,從而產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通,以驅(qū)動(dòng)一個(gè)位于定子(7)外部的永磁轉(zhuǎn)子(2)。定子(7)由兩個(gè)互補(bǔ)的面對(duì)件(8,9)構(gòu)成,每個(gè)件(8,9)帶有定子磁極(12,13)的一半,推薦后者具有爪形磁極結(jié)構(gòu)。定子繞組(11)被夾在定子件(8,9)之間并纏繞在芯(10)周?chē)?芯(10)將兩個(gè)定子件相互導(dǎo)磁連接。推薦電機(jī)相數(shù)(P)選取2,3,...,N,每相的繞組數(shù)(W)選取1,2,...,M,每個(gè)繞組的磁極數(shù)(PW)選取2,4,...,L;則定子磁極數(shù)(SP)等于乘積P×W×PW且轉(zhuǎn)子磁極數(shù)等于SP+或－W。
文檔編號(hào)H02K1/14GK1384993SQ00814913
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月26日
發(fā)明者克里斯蒂安·約翰·韋德·詹尼, 小約翰·H·博伊德 申請(qǐng)人:菲舍爾和佩克爾應(yīng)用有限公司