專利名稱：軸向磁極電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸向磁極電動機(jī)。這種電動機(jī)一般包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子具有多個(gè)纏有電感線圈的磁極，轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面與定子相對。通過使定子繞組通電形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，軸向磁極電動機(jī)包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面彼此相對，定子具有沿圓周間距均勻配置的，位于垂直于確定多個(gè)定子磁極的轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)的線圈繞組，轉(zhuǎn)子有多個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)永磁體的轉(zhuǎn)子磁極。定子磁極數(shù)不同于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)，而定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的尺寸和形狀大體相同，以提供一種磁極重疊型式，在這種磁極重疊型式中，當(dāng)任一轉(zhuǎn)子磁極完全覆蓋其面對的定子磁極時(shí)，在該轉(zhuǎn)子磁極和下一個(gè)完全覆蓋其面對的定子磁極的轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。
在本發(fā)明中，軸向磁極電動機(jī)中的轉(zhuǎn)子磁極包括一個(gè)或多個(gè)永磁體。轉(zhuǎn)子可由單個(gè)螺旋管磁體形成，或者最好是由多個(gè)獨(dú)立的磁體形成。永磁體增大了電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩及功率輸出。重要的是，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的尺寸和形狀大體相同，并且定子數(shù)不同于轉(zhuǎn)子數(shù)。這就保證了最大程度地利用定子和轉(zhuǎn)子的可用表面積，并且提供了一種磁極重疊型式，在該種磁極重疊型式中，當(dāng)任一轉(zhuǎn)子磁極完全覆蓋其面對的定子磁極時(shí)，在該轉(zhuǎn)子磁極和下一個(gè)完全覆蓋其面對的定子磁極的轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。這種布置還提供了高的起動轉(zhuǎn)矩，即強(qiáng)的齒槽效應(yīng)。這種電動機(jī)能夠在比常規(guī)的軸向或徑向電動機(jī)的框架尺寸小得多的框架內(nèi)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩和/或大的功率。
這種電動機(jī)特別適于用作推桿或螺桿的直接驅(qū)動裝置代替現(xiàn)有的液壓傳動裝置。它不需要一個(gè)單獨(dú)的減速器。這種設(shè)計(jì)便于電動機(jī)按照交流電源的情況同步運(yùn)行。
軸向磁極電動機(jī)最好包括一對定子，而轉(zhuǎn)子置于兩個(gè)定子之間。這種雙側(cè)設(shè)計(jì)確保電動機(jī)在磁力作用下特別穩(wěn)定，因在定子中產(chǎn)生的磁力是平衡的。
永磁體最好被固定在非磁材料的轉(zhuǎn)子支架中，這種非磁材料確保隔離相鄰的磁體。轉(zhuǎn)子支架可采用鑄造、模壓或機(jī)加工，或者上述三種方法的結(jié)合，制成一個(gè)整件或幾個(gè)部件。
在一個(gè)最佳例中，轉(zhuǎn)子支架包括一個(gè)非磁輪轂及一個(gè)外輪緣，非磁輪轂具有沿圓周間隔一定距離配置的輪臂，用密封劑把永磁體固定在轉(zhuǎn)子支架內(nèi)?；蛘哂来朋w位于原位置，用注射成型的塑料材料來形成轉(zhuǎn)子支架。
轉(zhuǎn)子的每個(gè)相反表面可涂非磁性材料表層，使永磁體完全封閉。用于這種表層的適當(dāng)材料是玻璃纖維。但是為了使裝配好的電動機(jī)中轉(zhuǎn)子的每個(gè)相反表面和相應(yīng)定子之間的空氣隙最小，永磁體的表面可以保持裸露，這種情況下，可以涂覆永磁體的表面以防止腐蝕。
形成轉(zhuǎn)子磁極的永磁體可以鑄造、模塑或切削，并且可以預(yù)磁化或就地磁化。適用的磁性材料包括釤鈷和釹鐵硼。就地磁化轉(zhuǎn)子磁極具有如下優(yōu)點(diǎn)可在沒有任何相鄰磁極間的磁力干擾轉(zhuǎn)子裝配過程的情況下，把未磁化的轉(zhuǎn)子磁極片固定就位。在高速注射成型過程中用塑料材料形成轉(zhuǎn)子支架時(shí)，尤其要優(yōu)先選擇這種后磁化技術(shù)。
最好把永磁體布置在轉(zhuǎn)子支架中，使得每個(gè)表面上的相鄰轉(zhuǎn)子磁極包含有極性相反的永磁體。此外，可以在轉(zhuǎn)子相反表面上布置永磁體，使得一個(gè)表面上的轉(zhuǎn)子磁極角度偏離另一表面上的轉(zhuǎn)子磁極。永磁體的排列方向取決于定子或定子組中的線圈繞組的布置及電源的線路接法。永磁體最好在轉(zhuǎn)子的相反表面之間沿平行于轉(zhuǎn)子軸的方向延伸，以便由單個(gè)磁體的端面形成轉(zhuǎn)子相反表面上的磁極對。
定子最好由疊層螺旋管形成，更好的是螺旋管由一段鋼帶纏繞而成。合適的鋼包括硅和鎳鋼帶。在纏繞鋼帶以形成安放線圈繞組的槽溝之前，可把鋼帶預(yù)先穿孔，或者也可在纏繞螺旋管之后，在單獨(dú)的步驟中機(jī)械加工槽溝。一種備選方案是，定子可包括多個(gè)加工成形的磁極片，它們固定到單獨(dú)的定子端板，并且圍繞該定子端板徑向間隔一定距離放置，以形成安放線圈繞組的槽溝。這些磁極片本身可為疊層結(jié)構(gòu)。另一種備選方案是，可在連續(xù)的螺旋管上機(jī)械加工槽溝來形成定子。整個(gè)定子，包括線圈繞組，可被封閉在環(huán)氧樹脂或其它適當(dāng)材料中，以提供機(jī)械剛度及環(huán)境保護(hù)。
轉(zhuǎn)子中的永磁體最好這樣形成，使得轉(zhuǎn)子磁極具有從轉(zhuǎn)子中心徑向外伸的側(cè)面。同樣，定子中的槽溝最好也這樣形成，使得槽溝側(cè)面從定子中心徑向外伸。
槽溝的角寬度最好等于定子磁極的角寬度。
只要提出來需要的磁極重疊型式條件，就可以用多個(gè)不同的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與定子磁極數(shù)之比來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子磁極數(shù)可以超過定子磁極數(shù)，或者也可少于定子磁極數(shù)。對于3-Φ電動機(jī)來說，定子磁極數(shù)必須可被3整除。3-Φ電動機(jī)的適當(dāng)磁極比例包括6∶8及6∶4(定子磁極數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)之比)。在電動機(jī)設(shè)計(jì)中要求大量的轉(zhuǎn)子磁極情況下，定子磁極的表面可帶有多個(gè)槽溝以形成側(cè)面從定子中心徑向外伸的子磁極。切削子磁極，使得定子子磁極的角寬度等于一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的角寬度。當(dāng)每個(gè)遞增步程的轉(zhuǎn)子角位移減少時(shí)，子磁極可在大范圍內(nèi)控制運(yùn)轉(zhuǎn)速度。這一點(diǎn)可通過形成定子磁極的邊緣，使得該邊緣懸在相鄰定子磁極之間的槽溝之上而得到進(jìn)一步的改善。通過把相鄰定子磁極之間的槽溝看作為“虛擬”磁極來達(dá)到磁極重疊條件。
最好使電源和電動機(jī)控制器以雙極方式使線圈繞組通電?；蛘哂庙樞虻膯螛O方式使線圈繞組通電。
電動機(jī)的冷卻可以用風(fēng)扇來進(jìn)行。
在一個(gè)最佳例中，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極包括一個(gè)永磁體，這些永磁體使得相鄰轉(zhuǎn)子磁極的極性相反，其中相鄰定子磁極的線圈繞組被連接到電源的不同相上，連接到相同相上的相鄰線圈繞組則以相反的方向纏繞，其中定子磁極數(shù)是12的系數(shù)，而轉(zhuǎn)子磁極數(shù)是18的系數(shù)。這種磁極重疊型提供了一種效率特別高的電動機(jī)，它在低速下可產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。可用常規(guī)的兩相電源來驅(qū)動這種電動機(jī)?；蛘呤褂秒娍乖馆斔徒o兩組線圈繞組的信號之間產(chǎn)生相位差的情況下，也可以使用單相電源。永磁體最好在轉(zhuǎn)子的相反表面之間沿著平行于轉(zhuǎn)子軸的方向延伸，以便由單個(gè)磁體的端面形成轉(zhuǎn)子相反表面上的磁極對。
根據(jù)本發(fā)明的第二方式，軸向磁極電動機(jī)包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面彼此相對，定子具有沿圓周間距均勻配置的，位于垂直于確定多個(gè)定子磁極的轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)的線圈繞組，轉(zhuǎn)子也具有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極包括一個(gè)永磁體，轉(zhuǎn)子磁極裝成使相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的極性相反，其中相鄰定子磁極的線圈繞組被連接到電源的不同相上，連接到相同相上的相鄰線圈繞組以相反的方向纏繞，其中每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極只復(fù)蓋N個(gè)定子磁極，N為相數(shù)。
這種電動機(jī)具有如此高的起動轉(zhuǎn)矩，以致它具有自己的整體安全制動。該電動機(jī)最好是2-Φ電動機(jī)，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極復(fù)蓋兩個(gè)定子磁極。
下面用附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的例子。


圖1A到1C表示3-Φ軸向磁極電動機(jī)的重疊型式；圖2A到2C表示2-Φ或4-Φ軸向磁極電動機(jī)的重疊型式；圖3是轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子的平面圖；圖4是圖1的轉(zhuǎn)子沿A-A線的截面剖視圖；圖5是轉(zhuǎn)子的支承輪轂及葉輪臂細(xì)節(jié)的示意圖；圖6是環(huán)形定子型模的一個(gè)例子的平面圖7是圖6的定子沿A-A線的截面剖視圖；圖8是圖6和7的定子插入線圈繞組后的平面圖；圖9是圖8的定子沿A-A線的截面剖視圖；圖10是裝配好的電動機(jī)的簡化剖視圖；圖11表示圖10的電動機(jī)的電相互連接的示意圖；圖12是一例部分裝配好的定子的平面圖，該定子帶有用于另一例軸向磁極電動機(jī)的子磁極；圖13是另一例軸向磁極電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖14是和圖13的轉(zhuǎn)子一起使用的定子的平面圖；圖15是部分裝配的定子的詳圖；圖16表示和圖14的定子一起使用的線圈繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是用于又一例軸向磁極電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的平面圖；圖18是和圖17的轉(zhuǎn)子一起使用的定子的平面圖；圖19表示和圖18的定子一起使用的線圈繞組示意圖；圖20表示軸向磁極電動機(jī)的定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極重疊型式的示意圖；圖21表示使圖19的線圈繞組通電的兩相電源的電流波形示意圖；圖22A-22D圖解說明軸向磁極電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的示意圖；圖23是裝配好的電動機(jī)的簡化剖視圖。
本發(fā)明中的軸向磁極電動機(jī)依靠一種特別的磁極重疊型式在最小的框架尺寸內(nèi)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩和/或大的功率。要求定子磁極數(shù)總是不同于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)，并且要求定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的尺寸和形狀要大體相同。此外，定子數(shù)目必須總是能夠被所選電源的相數(shù)除盡。在這些限制條件下，重疊型式必須是這樣的，即當(dāng)任一轉(zhuǎn)子磁極完全覆蓋對向定子磁極時(shí)，在該轉(zhuǎn)子磁極和下一個(gè)完全覆蓋定子磁極的轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。圖1A到1C及2A到2C中圖解說明了這一點(diǎn)。
在圖1A到1C中，表示具有8個(gè)永磁轉(zhuǎn)子磁極1和6個(gè)定子磁極2，即磁極比例為6∶8的用于3-Φ電動機(jī)的重疊型式。這些磁極的尺寸和形狀都大體相同，如圖所示，在重疊的磁極對X和磁極對Y之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。
在圖2A到2C中，表示具有6個(gè)永磁轉(zhuǎn)子磁極1和8個(gè)定子磁極2，即磁極比例為8∶6的用于2-Φ或4-Φ電動機(jī)的重疊型式。同樣，在完全重疊的X位置和Y位置之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。
圖3到5表示軸向磁極電動機(jī)的32-磁極轉(zhuǎn)子3的一個(gè)例子。每個(gè)磁極4包括一個(gè)由釤鈷制的永磁體。轉(zhuǎn)子3還包括一個(gè)轉(zhuǎn)子支架5，轉(zhuǎn)子支架5有從玻璃纖維中心輪轂7徑向外伸的片狀玻璃纖維葉輪臂6。支架還包括一個(gè)由非磁鋼做的外輪緣8。
通過把支架5放置在一個(gè)裝配架(圖中未表示出)上，并在相鄰的葉輪臂6之間每次插入一個(gè)永磁體，隨后用密封劑把各個(gè)永磁體固定這樣轉(zhuǎn)子3就裝配好了。密封劑還起熱導(dǎo)體的作用。恰當(dāng)?shù)拿芊鈩┦卿N售商品名為ROBNOR EPOXY SYSTEM PX/HX700K的環(huán)氧樹脂。插入永磁體使得轉(zhuǎn)子3中相鄰磁極4的極性相反。這樣，轉(zhuǎn)子3相反表面上的磁極對可由單個(gè)永磁體的端面形成。
可利用放置在轉(zhuǎn)子1(譯注似應(yīng)為3)的每個(gè)相反面上的玻璃纖維(圖中未示出)的環(huán)狀表層把永磁體包在轉(zhuǎn)子支架5內(nèi)。這種玻璃纖維表層一般厚度僅為0.5毫米。或者對永磁體的表面作簡單地涂敷，并使其暴露，以使裝配好的電動機(jī)中的空氣隙最小。
圖6到9表示電動機(jī)中使用的兩個(gè)定子9中的一個(gè)。
每個(gè)定子9包括一個(gè)通過把一段電工鋼帶繞在型模上形成的螺旋管。如圖所示，螺旋管被切削形成槽溝10，從而構(gòu)成24個(gè)凸出的磁極11，使定子磁極數(shù)和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)之比為6∶8。這樣就提供了前述必需的磁極重疊型式。
在圖8和9中，每個(gè)定子磁極11上裝有一個(gè)預(yù)先繞好的線圈12，用于隨后連接電源。在本例中，每個(gè)線圈由AWG.22鍍銅絕緣級220℃聚酰亞胺/J-W-1177/15鍍銅電線纏繞200匝而成。本例中，連接到3-Φ電源的同一相上的線圈以相同的方向纏繞，以便對一個(gè)定子上同相的所有磁極通電時(shí)，所有的磁極具有相同的極性。因此在裝配好的電動機(jī)(見圖10)中相對的定子中的相應(yīng)磁極的線圈繞組12也以此法纏繞，以便通電時(shí)這些磁極具有相同的極性，但是卻和第一個(gè)定子的極性相反。圖11中圖解說明了這一點(diǎn)。
雙側(cè)電動機(jī)中的兩個(gè)定子9的每一個(gè)定子的線圈繞組12和調(diào)制頻率可變的415V交流3-ΦMTE控制器(圖中未表示出)星形連接。該控制器按順序循環(huán)的方式使線圈通電，以便產(chǎn)生圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的磁場。
盡管圖中未表示出，但是整個(gè)定子9和線圈繞組12是被封閉在環(huán)氧樹脂之內(nèi)。環(huán)氧樹脂為定子結(jié)構(gòu)提供了機(jī)械剛度及環(huán)境保護(hù)。
圖10為裝配好的完整電動機(jī)，轉(zhuǎn)子3位于兩個(gè)定子9的中間。為了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子3，把轉(zhuǎn)子3安裝在軸承14和15上的旋轉(zhuǎn)軸13上，同時(shí)把一個(gè)定子安裝在驅(qū)動端板16上，而把另一個(gè)定子安裝在端板17上。本例中，圖中所示從動軸18和美國專利No.US-A-4,576,057號中詳細(xì)描述的那種螺桿傳動機(jī)連接。
圖12表示了具有48-磁極永磁體轉(zhuǎn)子(圖中未表示出)的3-Φ電動機(jī)中使用的定子19的一個(gè)例子，該48-磁極永磁體轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和圖3到5中所示的結(jié)構(gòu)相同。這種情況下，每個(gè)定子磁極20的表面由槽溝21再劃分以形成兩個(gè)子磁極22，每個(gè)子磁極22的尺寸和形狀都和轉(zhuǎn)子磁極(圖中未表示出)的尺寸和形狀大體相同。因此定子磁極的總數(shù)為36，它包括由9個(gè)槽溝23產(chǎn)生的“虛擬”磁極，線圈繞組24位于這些槽溝23中。這意味著磁極之比為6∶8，該磁極比例符合前述要求的磁極重疊型式。
圖13和14分別表示軸向磁極電動機(jī)的另一個(gè)例子中使用的轉(zhuǎn)子25及定子26的磁極型式，該軸向磁極電動機(jī)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子25和一對定子26，同圖10所示方式相同，轉(zhuǎn)子25置于兩個(gè)定子26之間。
如圖15所示，18個(gè)轉(zhuǎn)子磁極27的每一個(gè)都包括一個(gè)由釤鈷制造的永磁體。永磁體的安排使轉(zhuǎn)子每一面上的相鄰磁極包含有極性相反的永磁體。于是轉(zhuǎn)子25的相反表面上的磁極對由單個(gè)永磁體的端面形成。轉(zhuǎn)子裝配方法和圖3到5說明的方法相同。
和前述的軸向磁極電動機(jī)的情況一樣，每個(gè)定子26包括一個(gè)通過把一段電工鋼帶繞在型模上形成的螺旋管。螺旋管被切削，形成槽溝28從而構(gòu)成12個(gè)凸出的磁極29。這樣就提供了前述要求的磁極重疊型式。
如圖16所示，相鄰定子磁極29的線圈繞組連接到電源(圖中未表示出)的不同相Φ1、Φ2上，而連接到電源相同相上的相鄰線圈繞組以相反的方向纏繞。
圖17和18分別表示根據(jù)本發(fā)明的第二方式的軸向磁極電動機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子101及定子102的一個(gè)例子。
轉(zhuǎn)子101具有6個(gè)磁極103，每個(gè)磁極103由位于支架中的加工后的釤鈷永磁體形成，該支架的結(jié)構(gòu)和前述例子說的支架結(jié)構(gòu)相似。轉(zhuǎn)子支架具有從玻璃纖維中心輪轂105徑向外伸的片狀玻璃纖維葉輪臂104。支架還包括一個(gè)由非磁鋼做的外輪緣106。通過把支架放置在一個(gè)裝配架(圖中未表示出)上，并在相鄰的葉輪臂104之間每次插入一個(gè)永磁體，隨后用密封劑把各個(gè)永磁體固定，這樣轉(zhuǎn)子就裝配好了。恰當(dāng)?shù)拿芊鈩┦卿N售商品名為ROBNOR EPOXY SYSTEM PX/HX700K的環(huán)氧樹脂。插入永磁體使得轉(zhuǎn)子中相鄰磁極的極性相反。這樣，轉(zhuǎn)子的相反表面上的磁極對可由單個(gè)永磁體的端面形成?？衫梅胖迷谵D(zhuǎn)子的每個(gè)相反表面上的玻璃纖維(圖中未表示出)的環(huán)狀表層把永磁體包在轉(zhuǎn)子支架內(nèi)。這種玻璃纖維表層一般厚度僅為0.5毫米?；蛘邔τ来朋w的表面作簡單地涂敷，并使其暴露，以使裝配好的電動機(jī)中的空氣隙最小。
每個(gè)定子102包括一個(gè)通過把一段電工鋼帶繞在型模上形成的螺旋管。螺旋管被切削，形成槽溝107從而構(gòu)成凸出的磁極108。圖19表示2-Φ電動機(jī)中定子的線圈繞組。如圖所示，相鄰定子磁極的線圈繞組連接到電源(圖中未表示出)的不同相Φ1、Φ2上，連接到電源相同相上的相鄰線圈繞組以相反的方式纏繞。
圖20為軸向磁極電動機(jī)的一個(gè)例子的簡化圖，該電動機(jī)包括一個(gè)置于兩個(gè)12-磁極定子102之間的6-磁極轉(zhuǎn)子101。在相鄰轉(zhuǎn)子磁極之間的角寬度小于或等于相鄰定子磁極108之間的角寬度的情況下，6個(gè)轉(zhuǎn)子磁極103的每一個(gè)只復(fù)蓋2個(gè)定子磁極1(譯注似為108)。
圖21為線圈繞組的電流波形。電源兩相Φ1、Φ2之間的相位差總是90°，但是也可以減少到不低于相鄰定子磁極108之間的角度θ的角度(見圖20)。
圖22A-22D為2-Φ軸向磁極電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)圖。為了清楚起見，省去了第二個(gè)定子。
圖22A為穩(wěn)定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子101，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極103直接位于兩個(gè)定子磁極108之上。圖22B中，電源的第1相(Φ1)被反轉(zhuǎn)，使先前為“南”極的第1相定子磁極現(xiàn)在變?yōu)槭罐D(zhuǎn)子101沿箭頭指示的方向旋轉(zhuǎn)的“北”極。
圖22C為電源的第2相(Φ2)剛好反轉(zhuǎn)之前，穩(wěn)定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子101。開始時(shí)，選定的相位角為90°，一旦電動機(jī)動轉(zhuǎn)起來，相位角可動態(tài)調(diào)低。
圖22D為電源的第2相(Φ2)剛好反轉(zhuǎn)之后的狀態(tài)，該電源使轉(zhuǎn)子101繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
圖23為一個(gè)裝配好的電動機(jī)，轉(zhuǎn)子101置于兩個(gè)定子102的中間。為了旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子101，把轉(zhuǎn)子101安裝在軸承110和111之上的旋轉(zhuǎn)軸109上，同時(shí)把一個(gè)定子安裝在驅(qū)動端板112上，而把另一個(gè)定子安裝在端板113上。這種軸向磁極電動機(jī)具有特別強(qiáng)的齒槽效應(yīng)(高的起動轉(zhuǎn)矩)，一旦電源被關(guān)閉，可整體安全制動。
權(quán)利要求
1.一種軸向磁極電動機(jī)，其特征在于它包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面彼此相對，定子具有沿圓周間距均勻配置的，位于垂直于確定多個(gè)定子磁極的轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)的線圈繞組，轉(zhuǎn)子也具有多個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)永磁體的轉(zhuǎn)子磁極，其中定子磁極數(shù)不同于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)，并且定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極的尺寸和形狀大體相同，以提供一種磁極重疊型式，在這種磁極重疊型式中，當(dāng)任一轉(zhuǎn)子磁極完全覆蓋其面對的定子磁極時(shí)，在該轉(zhuǎn)子磁極和下一個(gè)完全覆蓋其面對的定子磁極的轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)和定子磁極數(shù)之差為1。
2.按照權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于永磁體被固定在非磁材料的轉(zhuǎn)子支架內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求2所述的電動機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子支架包括一個(gè)非磁輪轂及一個(gè)外輪緣，非磁輪轂具有沿圓周間隔一定距離放置的輪臂，永磁體被用密封劑固定在所述轉(zhuǎn)子支架內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的電動機(jī)，其特征在于永磁體被布置在所述轉(zhuǎn)子支架內(nèi)，以便相鄰轉(zhuǎn)子磁極由極性相反的永磁體構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求4所述的電動機(jī)，其特征在于永磁體在轉(zhuǎn)子的相反表面之間沿平行于轉(zhuǎn)子軸的方向延伸，以便由單個(gè)磁體的端面形成轉(zhuǎn)子相反表面上的磁極對。
6.按照前述任一權(quán)利要求所述的電動機(jī)，其特征在于定子由疊層螺旋管形成。
7.按照權(quán)利要求6所述的電動機(jī)，其特征在于所述螺旋管由一段鋼帶纏繞而成。
8.按照前述任一權(quán)利要求所述的電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子中的永磁體被這樣形成，使得轉(zhuǎn)子磁極具有從轉(zhuǎn)子中心徑向外伸的側(cè)面，并且定子中的槽溝被這樣形成，使得槽溝側(cè)面從定子中心徑向外伸。
9.按照權(quán)利要求8所述的電動機(jī)，其特征在于分離相鄰定子磁極的槽溝的角寬度等于定子磁極的角寬度。
10.按照前述任一權(quán)利要求所述的電動機(jī)，其特征在于定子表面有多個(gè)形成子磁極的槽溝，這些槽溝有從定子中心徑向外伸的側(cè)面，定子磁極的尺寸和形狀與轉(zhuǎn)子磁極的尺寸和形狀相同。
11.按照前述任一權(quán)利要求所述的電動機(jī)，其特征在于永磁體的布置使得相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的極性相反，相鄰定子磁極的線圈繞組被連接到電源的不同相上，而連接到相同相上的相鄰線圈繞組則以相反的方向纏繞，其中定子磁極數(shù)是12的系數(shù)，而轉(zhuǎn)子磁極數(shù)是18的系數(shù)。
12.按照權(quán)利要求11所述的電動機(jī)，其特征在于它是2-Φ電動機(jī)。
13.按照前述任一權(quán)利要求所述的電動機(jī)，其特征在于它包括一對定子，而轉(zhuǎn)子位于這兩個(gè)定子之間。
14.一種軸向磁極電動機(jī)，其特征在于它包括一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面彼此相對，定子具有沿圓周間距均勻配置的，位于垂直于確定多個(gè)定子磁極的轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)的線圈繞組，轉(zhuǎn)子也具有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極包括一個(gè)永磁體，并被布置成相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的極性相反，其中相鄰定子磁極的線圈繞組被連接到電源的不同相上，而連接到相同相上的相鄰線圈繞組則以相反的方向纏繞，其中每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極只復(fù)蓋N個(gè)定子磁極，N為相數(shù)。
15.按照權(quán)利要求14所述的電動機(jī)，其特征在于它是2-Φ電動機(jī)，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極只復(fù)蓋兩個(gè)定子磁極。
全文摘要
一種軸向磁極電動機(jī),包括一個(gè)定子(9)和一個(gè)轉(zhuǎn)子(3),定子和轉(zhuǎn)子穿過垂直于轉(zhuǎn)子軸的平面彼此相對,定子有沿圓周均布的,在垂直于確定多個(gè)定子磁極(11)轉(zhuǎn)子軸的平面內(nèi)的線圈繞組(12),轉(zhuǎn)子有多個(gè)含一個(gè)或多個(gè)永磁體的轉(zhuǎn)子磁極(4)。定子與轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)目不同,但它們的尺寸和形狀大體相同,當(dāng)任一轉(zhuǎn)子磁極全覆蓋其面對的定子磁極時(shí),在該轉(zhuǎn)子磁極和下一個(gè)全覆蓋其面對的定子磁極的轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子和定子磁極數(shù)之差為1。
文檔編號H02K3/04GK1214155SQ9719176
公開日1999年4月14日 申請日期1997年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月22日
發(fā)明者邁克爾·約翰·弗勞爾戴 申請人:伊利諾斯工具工程有限公司