CN102522834A

CN102522834A - 一种新型横向磁通电机

Info

Publication number: CN102522834A
Application number: CN2012100000661A
Authority: CN
Inventors: 张立春; 吕长朋; 柳长江
Original assignee: 712th Research Institute of CSIC
Current assignee: Wuhan Changhai electric propulsion and chemical power supply Co., Ltd.
Priority date: 2012-01-01
Filing date: 2012-01-01
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2032-01-01
Also published as: CN102522834B

Abstract

本发明涉及一种永磁电机，尤其是涉及一种新型横向磁通电机。一种新型横向磁通电机，包括定子基座以及沿周向均匀固定在所述定子基座上由若干定子磁极单元构成的至少一层环形定子磁极；还包括转子母板以及沿周向均匀固定在转子母板上由若干转子磁极单元构成的至少一层环形转子磁极。因此，本发明具有如下优点：克服传统C型拓扑结构的横向磁通电机定转子铁芯难以兼顾高导磁和低损耗的不足，同时具有结构设计灵活简单，装配简易，导磁材料利用率高，经济性好，电机的加工制造方便。

Description

一种新型横向磁通电机

技术领域

本发明涉及一种永磁电机，尤其是涉及一种新型横向磁通电机。

背景技术

电力推进系统以其生命力强、噪声小、运行成本低、布置灵活等优点将逐渐成为未来船舶的首选推进方式。推进电机的体积重量和它的输出转矩成正比，而船舶需要低转速、大转矩的推进系统，推进电机体积重量往往限制了电力推进的应用。急需开发一种更紧凑的推进电动机来满足船舶这种高转矩密度的需求。通常认为在低速大转矩的推进电机中，横向磁通永磁电机的转矩密度可达到常规电机的3-6倍。横向磁通永磁电机的相与相之间不存在电磁耦合关系，每相可单独供电，这就意味着即使某相发生故障，可将其切除，而不会影响其他相降功率继续运行，大大提高了电力推进系统的可靠性。然而常见的C型拓扑结构横向磁通电机定转子铁芯一般采用软铁经机械加工或由粉末软磁复合材料SMC压制而成，这两种材料的磁性能都比硅钢片差，而软铁的涡流损耗较高，这限制了横向磁通电机的电磁性能的充分发挥。本发明中定转子铁芯均采用叠片结构技术，可同时满足高导磁率和低铁耗，改善了横向磁通电机的电磁性能。

所以,取消横向磁通电机采用的软铁或由粉末软磁复合材料SMC压制而成的定转子铁芯，灵活采用高导磁性能低损耗的定转子硅钢片结构是高性能横向磁通电机研制的关键。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种克服传统C型拓扑结构的横向磁通电机定转子铁芯难以兼顾高导磁和低损耗的不足，同时具有结构设计灵活简单，装配简易，导磁材料利用率高，经济性好，电机的加工制造方便的一种新型横向磁通电机。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种新型横向磁通电机，其特征在于，包括定子机座以及沿周向均匀固定在所述定子机座上由若干定子磁极单元构成的至少一层环形定子磁极；还包括转子母板以及沿周向均匀固定在转子母板上由若干转子磁极单元构成的至少一层环形转子磁极。

本发明创造性的提出一种新型横向磁通电机定转子叠片结构技术，包括定子叠片结构技术和转子叠片结构技术。定子叠片结构特征在于定子盘由镂空机座和多个定子磁极单元构成，定子磁极单元由铁芯、磁极基板、磁极压板组装而成。铁芯采用硅钢片结构，由不同形状硅钢片沿周向叠压而成，当转子磁极层数为n时，定子磁极硅钢片种类也为n，定子冲片形状为在C形铁心的基础上，逐层引入过渡铁心n-1层，如双层时，定子铁心为C形和E形的组合，三层时为C形、E形和

形的组合，依次类推。利用特制螺栓通过磁极压板将定子铁芯固定在定子磁极基板上，组装完成的定子磁极单元利用定子磁极基板与镂空机座之间的螺栓和键槽结构实现初装的精确定位，然后通过与机座和固定内环的焊接最终实现定子铁芯的周向、径向和轴向的固定。转子叠片结构特征在于转子盘为双多层、双转子叠片结构，转子盘主要包括：转子母板、硅钢片、磁钢、压环以及定位固定螺栓。每层的转子叠片铁芯由形状不规则的硅钢片沿轴向叠压而成，不同层之间的转子叠片形状近似、面积逐层减小，叠片通过特制的定位螺栓固定在共用的转子母板两侧。两侧的叠片铁芯互错90⁰电角度，磁钢斜一个极设置在转子铁芯之间，层压环用来防止磁钢轴向的松动，同时层压环与转子铁芯采用合适的配合，也可对松散的转子结构起到一定的牵制归整作用。转子的磁路结构为双多层内置聚磁型斜极结构。

作为优选，所述的定子磁极单元包括一端与上述定子机座垂直固定的磁极基板，以及通过固定螺栓将厚度一定的不同定子铁芯固定在所述磁极基板的一侧。

作为优选，所述的磁极基板的两侧均固定有定子铁芯，且定子铁芯和定子铁芯固定螺栓之间还设置有一磁极压板，所述定子铁芯固定螺栓穿过磁极压板将定子铁芯固定在磁极基板的两侧。

作为优选，所述转子磁极单元包括一端通过转子铁芯螺栓垂直固定在上述转子母板上的斜极转子叠片铁芯，所述转子叠片铁芯之间安装斜一极的磁钢，所述磁钢另一端通过一环形压环将磁钢固定在转子母板上。

作为优选，所述的转子铁芯螺栓和转子叠片铁芯还设有一铁芯压板，所述转子铁芯螺栓穿过铁芯压板将转子叠片铁芯固定在上述转子母板上。

作为优选，所述转子磁极单元垂直设置在转子母板的上端面和下端面，所述设置在上端面的转子磁极单元与设置在下端面的转子磁极单元互错90⁰电角度装配固定，所述转子母板的上端面和下端面的转子磁极单元整体构成一层环形转子磁极。

作为优选，所述环形定子磁极为n+1层，该新型横向磁通电机还包括分别与上述定子机座垂直固定的环形固定内环和定子盘镂空机座，第一层环形定子磁极贴靠在所述环形固定内环外壁，第n+1层环形定子磁极的若干磁极基板通过固定螺栓与所述定子盘镂空机座内壁固定，所述环形定子磁极层与层之间设有间隙构成n层环形槽。

作为优选，所述的环形转子磁极为n层。

因此，本发明具有如下优点：克服传统C型拓扑结构的横向磁通电机定转子铁芯难以兼顾高导磁和低损耗的不足，同时具有结构设计灵活简单，装配简易，导磁材料利用率高，经济性好，电机的加工制造方便。

附图说明

图1为本发明环形定子磁极的二维结构图；

图2为本发明环形转子磁极的二维结构图；

图3为本发明定子磁极单元（未含紧固件）的三维结构图；

图4为本发明多层环形转子磁极单元的三维结构图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，图中，定子铁芯固定螺栓1、磁极压板2、定子盘镂空机座3、磁极基板4、定子铁芯5、转子铁芯螺栓6、转子叠片铁芯7、转子母板8、磁钢9、环形压环10、铁芯压板11、定子基座12、环形固定内环13。

实施例：

一种新型横向磁通电机，包括定子盘镂空机座3以及沿周向均匀固定在所述定子盘镂空机座3上由若干定子磁极单元（如图1、3所示）构成的至少一层环形定子磁极；还包括转子母板8以及沿周向均匀固定在转子母板8上由若干转子磁极单元（如图2、4所示）构成的至少一层环形转子磁极。

如图1、图3所示，定子磁极单元包括定子铁芯固定螺栓1、磁极压板2、磁极基板4和定子铁芯5。磁极基板4的一端与上述定子盘镂空机座3垂直固定，定子铁芯5通过定子铁芯固定螺栓1固定在所述磁极基板4的一侧，磁极基板4的两侧均固定有定子铁芯5，定子铁芯5和定子铁芯固定螺栓1之间还设置有一磁极压板2，所述定子铁芯固定螺栓1穿过磁极压板2将定子铁芯5固定在磁极基板4的两侧，定子铁芯5由高导磁低损耗的硅钢片叠压而成，如DW310,DW290等，磁极基板4和磁极压板2由不锈钢板或铜板制作，如铜板T2Y，不锈钢板1Cr18Ni9Ti；在本实施例中，环形定子磁极为n+1层，该新型横向磁通电机还包括与上述定子磁极基板4垂直固定的环形固定内环13，第一层环形定子磁极贴靠在所述环形固定内环外壁，第n+1层环形定子磁极的若干磁极基板4通过固定螺栓与所述定子盘镂空机座3内壁固定，环形定子磁极层与层之间设有间隙构成n层环形槽，将定子磁极单元安装在机座之上，通过磁极基板4和镂空机座3之间的键槽配合，实现定子叠片铁芯5的初装精确定位，然后通过与磁极基板4和固定内环0的焊接最终实现定子铁芯的周向、径向和轴向的固定，在图1、图3中，n是2层。焊接装配完成的定子叠片铁芯组件内圆可根据需要进行精加工，以保证定转子之间的气隙精度。

如图2、图4所示，转子磁极单元包括转子铁芯螺栓6、转子叠片铁芯7、磁钢9、环形压环10以及铁芯压板11。转子叠片铁芯7通过转子铁芯螺栓6垂直固定在上述转子母板8上，转子叠片铁芯7由高导磁低损耗的硅钢片叠压而成，如DW310,DW290等。转子母板8采用不锈钢板制成，如不锈钢板1Cr18Ni9Ti等；转子叠片铁芯7之间设置有磁钢9，所述磁钢9一端面与上述转子母板8平行紧挨，另一端面通过一环形压环10将磁钢9固定在转子母板8上，环形压环10由既不导磁也不导电的材料制成，如环氧板等；转子铁芯螺栓6和转子叠片铁芯7还设有一铁芯压板11，所述转子铁芯螺栓6穿过铁芯压板11将转子叠片铁芯7固定在上述转子母板8上。转子磁极单元垂直设置在转子母板8的上端面和下端面，所述设置在上端面的转子磁极单元与设置在下端面的转子磁极单元互错90⁰电角度装配固定，所述转子母板8的上端面和下端面的转子磁极单元整体构成一层环形转子磁极，环形转子磁极为n层，与n层环形槽相配合，在图示中，n是2层，环形压环10将磁钢9轴向固定，同时对整个转子盘起到牵制规整作用。转子母板8两端面的转子磁极单元互错90⁰电角度装配。

本发明的新型横向磁通电机定转子叠片结构技术，可应用于对体积效率和功率密度严格要求的低转速大功率电机场合，尤其是适合船舶推进大功率永磁电机。

Claims

1.一种新型横向磁通电机，其特征在于，包括定子基座（12）以及沿周向均匀固定在所述定子基座（12）上由若干定子磁极单元构成的至少一层环形定子磁极；还包括转子母板（8）以及沿周向均匀固定在转子母板（8）上由若干转子磁极单元构成的至少一层环形转子磁极。

2.根据权利要求1所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述的定子磁极单元包括一端与上述定子基座（12）垂直固定的磁极基板（4），以及通过一定子铁芯固定螺栓（1）将一片定子铁芯（5）固定在所述磁极基板（4）的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述的磁极基板（4）的两侧均固定有定子铁芯（5），且定子铁芯（5）和定子铁芯固定螺栓（1）之间还设置有一磁极压板（2），所述定子铁芯固定螺栓（1）穿过磁极压板（2）将定子铁芯（5）固定在磁极基板（4）的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述转子磁极单元包括一端通过转子铁芯螺栓（6）垂直固定在上述转子母板（8）上的转子叠片铁芯（7），所述转子叠片铁芯（7）旁斜一极设置有一端与转子母板（8）垂直设置的磁钢（9），所述磁钢（9）另一端通过一环形压环（10）将磁钢（9）固定在转子母板（8）上。

5.根据权利要求4所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述的转子铁芯螺栓（6）和转子叠片铁芯（7）还设有一铁芯压板（11），所述转子铁芯螺栓（6）穿过铁芯压板（11）将转子叠片铁芯（7）固定在上述转子母板（8）上。

6.根据权利要求5所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述转子磁极单元垂直设置在转子母板（8）的上端面和下端面，所述设置在上端面的转子磁极单元与设置在下端面的转子磁极单元互错90⁰角度装配固定，所述转子母板（8）的上端面和下端面的转子磁极单元整体构成一层环形转子磁极。

7.根据权利要求3所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述环形定子磁极为n层，该新型横向磁通电机还包括分别与上述定子基座（12）垂直固定的环形固定内环（13）和定子盘镂空基座（3），第一层环形定子磁极贴靠在所述环形固定内环外壁，第n层环形定子磁极的若干磁极基板（4）通过固定螺栓与所述定子盘镂空基座（3）内壁固定，所述环形定子磁极层与层之间设有间隙构成n-1层环形槽。

8.根据权利要求6所述的一种新型横向磁通电机，其特征在于，所述的环形转子磁极为n-1层。