CN105981262A - 多极电机 - Google Patents

多极电机 Download PDF

Info

Publication number
CN105981262A
CN105981262A CN201480062865.9A CN201480062865A CN105981262A CN 105981262 A CN105981262 A CN 105981262A CN 201480062865 A CN201480062865 A CN 201480062865A CN 105981262 A CN105981262 A CN 105981262A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnetic unit
stator
coil
motor
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480062865.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105981262B (zh
Inventor
埃利亚胡·罗兹斯克
维克托·吉斯列夫
罗伦·莎宾斯克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EVR Motors Ltd
Original Assignee
EVR Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EVR Motors Ltd filed Critical EVR Motors Ltd
Publication of CN105981262A publication Critical patent/CN105981262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105981262B publication Critical patent/CN105981262B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/18—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having horse-shoe armature cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/141—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores
    • H02K1/143—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores of the horse-shoe type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/182—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12—Transversal flux machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/15—Sectional machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08—Insulating casings

Abstract

一种电磁单元被配置为用于电机的定子中。电磁单元由整体的实心主体构成，并且包括由两个端部延伸部构成的颈部部分，两个端部延伸部充分间隔开以在其中容纳电机的驱动部件的一部分。端部延伸部界定在其间的对称轴线。电磁单元还包括框架，该框架从端部延伸部延伸并置于与端部延伸部的平面相同或平行的平面上。框架具有以长度W1延伸到对称轴线的一侧的第一框架部分，和以长度W2<W1延伸到对称轴线的另一侧的第二框架部分。W1、W2是垂直于对称轴线测量的，并且其中至少第一框架部分被配置为用于在其中容纳电机的线圈。

Description

多极电机
技术领域
所提出的解决方案涉及到多极永磁电机的领域。这些电机可用作发电机或(无齿轮的)直接驱动电动机。所提出的电机可以被分类为横向磁通永磁电机(TFPM)。
背景技术
基于磁体的电机在本领域中是众所周知的，并且在电流产生电磁磁通并且反之亦然的原则上进行运转。在大多数这样的机器中，包括永磁体的转子被配置为在由与线圈相关联的多个电磁单元产生的电磁场内旋转，电通过该线圈。
一个这样的例子是申请人在WO10089734中描述的电机，它公开了一种包括定子和相对于定子可旋转的转子的电机，其中定子和转子之间有气隙。定子设置有第一多个磁场源，该第一多个磁场源在定子上以圆周配置等间隔分布。转子设置有第二多个磁场源，该第二多个磁场源在转子上以圆周配置等间隔分布。至少一多个磁源是电磁体；每个电磁体包括至少一个安置在磁导体上的磁体线圈。磁导体包括由磁性各向同性和/或各向异性的材料制成的至少一个元件。
不同的电机采用不同的电磁单元，每个电磁单元有其自己的几何形状和装配方法。
一个例子是US7,851,965，其公开了横向和/或换向磁通电机和其组件，以及制造和使用横向和/或换向磁通机的方法。用于横向和换向磁通电机的某些转子可以形成以促进在具有相反极性的磁通集中的定子部分之间的“多对多”磁通开关配置。其他转子可以由第一材料形成，并且包含由第二材料形成的磁通开关。然而其他转子可以机加工、挤压、冲压、折叠和/或以其他方式机械地形成。通过使用这样的转子，横向和/或换向磁通电机可以获得改进的性能、效率，和/或其大小设计成用于各种应用或以其它方式配置成用于各种应用。
另一个例子是WO0237651，其公开了线性电动机并且提供了制造线性电动机的方法以减少电枢和移动元件之间的泄漏磁通流，进而减小在电枢和移动元件之间产生的一个方向的磁性引力。线性电动机包括：电枢，该电枢具有由磁体形成的芯部和围绕芯部缠绕的绕组；以及移动元件，该移动元件被支撑以便移动元件经由间隙相对于电枢移动；磁极齿，其布置在移动元件上方和下方，沿着移动元件的移动方向以预定的间距布置以及通过移动元件彼此相对地布置；以及绕组，其用于激励磁极齿使得相邻且相对的磁极齿具有不同的磁极，并且通过根据预定的控制电路激励绕组，移动元件相对于电枢往复运动。
对本文上述参考文献的确认并不被推断为意指这些是以某种方式与本公开的主题的专利性相关。
总体描述
根据本申请的主题的一个方面，提供一种电磁单元，其被配置为用在电机的定子中，所述电磁单元由整体的实心主体构成，并包括由两个端部延伸部构成的颈部部分，该两个端部延伸部充分间隔开以用于在其中容纳电机的驱动部件的一部分，并于其间界定对称轴线，所述电磁单元还包括从端部延伸部延伸并位于和端部延伸部的平面相同或平行的平面上的框架，所述框架具有以长度W1延伸到对称轴线的一侧的第一框架部分，以及以长度W2<W1延伸到对称轴线的另一侧的第二框架部分，其中W1，W2垂直于对称轴测得，并且其中至少第一框架部分被配置为用于在其中容纳电机的线圈。
根据具体的实施例，端部延伸部可以是直的。此外，该端部延伸部可以具有锥状的形状，越远离框架变得越窄。
所述框架可以是矩形，并且根据一个具体的实施例，是方形形状的。
根据一个具体的实施例，W2可以等于端部延伸部中的一个和对称轴线之间的距离。具体地，这发生在当框架的一侧和端部延伸部中的一个共线时。
电磁单元可以由多个平板制成，每个平板具有厚度t和与电磁单元的几何形状相似的几何形状，平板被联接以形成具有组合厚度Y的电磁单元，Y是厚度y的和。平板可以互相焊接。
根据本申请的主题的另一个方面，提供了一种电机的定子，其包括互感的封闭轮廓的线圈和根据本申请的前述方面的安装在线圈上的多个电磁环单元，每个电磁环单元被定向成垂直于所述轮廓，其中，第一框架部分位于线圈的封闭轮廓的外部并且第二框架部分位于线圈的封闭轮廓内。
电磁单元可以布置为使得其颈部部分一起形成用于电机的驱动部件的通道空间。该驱动部件可以是永磁体结构。
根据一个实施例，该结构可以是被配置为围绕轴线旋转的转子。根据另一个实施例，该结构可以是被配置为用于线性位移和/或往复运动的线性部件。
电磁单元可以沿着互感线圈的轮廓以交错的布置依次地布置，一个电磁单元的第一框架部分面向依次的电磁单元的第一部分的相反的方向。
线圈的封闭轮廓可以是圆形的。特别地，定子可以包括直径为D1的第一线圈和直径为D2<D1的第二线圈，线圈围绕共同的中心轴线延伸。
在这种情况下，电磁单元沿线圈轮廓以交替的顺序布置，使得一个电磁单元的第一框架部分位于第一线圈的圆形封闭轮廓的界限以外，而依次的电磁单元的第一框架部分定位在第二线圈的圆形封闭轮廓的界限内。
可替代地，线圈的封闭轮廓是圆的扇形的形式。具体地，线圈可以具有围绕共同的中心轴线延伸的半径为R1的第一部分和半径为R2<R1的第二部分。
在这种情况下，电磁单元沿线圈轮廓以交替的顺序布置，使得一个电磁单元的第一框架部分位于线圈的第一部分的界限以外，而依次的电磁单元的第一框架部分定位在线圈的第二部分的界限内。
定子还可以包括形成有定位槽的至少一个定位板，多个电磁单元中的每一个的至少一部分进入该定位槽。特别地，所述部分可以是电磁单元的端部延伸部。
定子可包括两个或多个定位板，每个定位板被配置为用于在其中容纳多个电磁单元中的每一个的不同部分。
该布置可以是这样的使得将电磁单元定位在定位槽内使定子成为整体的实心主体。特别是，至少一个定位板可以位于垂直于电磁单元的平面的平面中。此外，所述至少一个定位板可以被配置为用于固定地附接到电机的外壳。
根据本申请的主题的还一个方面，提供了一种用于电机的定子的装配的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供：
·多个电磁单元，每个电磁单元由整体的实心主体构成；
·至少一个线圈；以及
·至少一个包括定位槽的定位板，每个定位槽被配置为用于在其中容纳对应的电磁环单元的至少一部分；
-装配多个电磁单元与线圈以形成半装配的定子；以及
-通过将电磁单元锚定到定位槽内，将电磁单元装配到定位板上；
该布置可以是这样的，使得将电磁单元锚定到定位板之后，线圈不能从定子移除。
根据一个实施例，所述定子包括多个线圈，每个线圈被配置为安装到其相应的电磁单元上，其中，所述线圈被配置为包围该电磁单元的框架的一部分。
根据另一个实施例，所述线圈是被配置为与多个电磁单元相互作用的互感线圈。在这个情况下，该方法可以包括：
-首先将多个电磁单元安装到互感线圈上以形成半装配的定子，使得每个电磁单元被定向成横向于纵向方向；并且此后
-通过将多数电磁单元中的每一个锚定到定位板的相应的定位槽内，将半装配的定子安装至定位板上，由此形成固体形式的装配的定子；
其中所述定位槽的布置是这样的，使得一旦锚定电磁单元，防止从装配的定子移除互感线圈。
根据一个实施例，电磁单元可以是U形的。根据另一个实施例，电磁单元可以是G形的。
锚定可包括将每个电磁单元的至少一部分插入到定位板的相应的定位槽内。特别地，所述部分可以是电磁单元的端部延伸部。
该方法可以包括提供两个或更多个定位板，以及将多个电磁单元锚定到定位板，使得每个定位板被配置为在其中容纳多个电磁单元中的每一个的不同部分。
根据本申请的主题的又一个方面，提供了根据本申请的主题的先前方面的方法装配的定子。
附图简述
为了更好地理解本文所公开的主题以及举例说明其可以如何在实践中实施，现在将参考附图仅通过非限制性的示例的方式来描述各实施方式，在附图中：
图1是根据本申请的主题的一个方面的电机的圆形定子的示意性等轴测视图；
图2是本申请的线性定子的示意性等轴测视图；
图3是图2中所示的线性定子的示意性俯视图；
图4是图3中所示的定子的示意性等轴测视图；
图5是图4中所示的定子的示意性等轴测视图，其中永磁体被移除；
图6是图5中所示的定子的示意性分解图；
图7是在装配期间图2中所示的定子的电磁单元的示意性等轴测视图；
图8是装配时图2中所示的定子的电磁单元的示意性等轴测视图；
图9是用于图1中所示的电机中的绕组的示意性等轴测视图；
图10A和图10B分别是电磁单元和永磁体的一部分的示意性前视图和侧视图；
图11和图12是将电磁单元安装到互感线圈上的步骤的示意性等轴测视图；
图13A至图13D是示出将定子的电磁单元安装至互感线圈上的步骤的示意性等轴测视图；
图14A和图14B是电磁单元安装至线圈上时的示意性前视图和后视图；
图15是图14A、图14B中所示的单元的示意性等轴测视图，展示了电磁单元内的磁通量；
图16A至图16D是定子的电磁单元的示意性前视图，示出了定子的装配过程中定位板可以沿其放置的不同的平面；
图17A至图19B分别是底部定位板、中部定位板和顶部定位板及该定位板安装在其中的定子的示意性等轴测视图；
图20至图23是包括多个定位板的装配的定子的各种示意性等轴测视图；
图24A和图24B是具有线性永磁体的定子的示意性分解图；
图25至图29是线性永磁体和用于其装配的构建模块的示意性等轴测视图；
图30至图32B是包括散热片的线性永磁体的各种示意性等轴测视图；
图33A和图33B是电机的转子和散热片布置的示意性等轴测视图；
图34是线性电机的一部分的示意性等轴测视图；
图35A和图35B是图34中所示的部分的示意性等轴测视图和侧视图；
图36是当线性永磁体位移时，在图34中所示的电机的部分的示意性等轴测视图；
图37A和图37B是图36中所示的部分的示意性等轴测视图和侧视图；
图38是电机的线性配置的另一个实施例的示意性等轴测视图；
图39是在图38中所示的机器的示意性侧视图；
图40是在图38中所示的电机的示意性前部等轴测视图；
图41是在图38中所示的电机的示意性前部等轴测视图，其中为清楚起见其一部分被移除；
图42是在图38中所示的电机中使用的永磁体的示意性局部分解图；
图43A至图43D是电机的转子和定子的示意性等轴测视图；
图44A至图44B是在图43A-图43D中所示的电机中使用的转子的示意性等轴测视图；
图45是在图43A至图44D中所示的电机的示意性前视图；
图46A和图46B是本申请的电机的定子和转子的示意性等轴测视图和顶视图；
图46C至图46F是图46A和图46B中所示的电机的示意性等轴测视图，展示了它装配的各个阶段；
图47是在图46A和图46B中所示的电机的示意性俯视图；
图48是电机的示意性分解视图；
图49A和图49B是图48中所示的电机的示意性等轴测视图和侧视图；
图50A至图50C是在图48中所示的电机的第一子装配件的示意性等轴测视图、前视图和侧视图；
图51A至图51C是在图48中所示的电机的第二子装配件的示意性等轴测视图、前视图和侧视图；
图52A至图52C是在图48中所示的电机的第三子装配件的示意性等轴测视图、前视图和侧视图；
图53A至图53D是图48中所示的电机的一部分在其装配期间示出的示意性等轴测视图；
图54A至图54C是在图48中所示的电机的转子子装配件的示意性等轴测视图；
图55是在图48中所示的电机的示意性等轴测分解图；
图56A和图56B是G形电磁单元的两个另外的实施例的示意性前视图；
图57是根据本申请的另一实施例的电机的一部分的示意性等轴测视图；
图58是在图57中所示的电机的示意性线性变体；
图59A至图59C是图58中所示的电机的一部分在其各种装配阶段期间示出的示意性等轴测视图；
图60A至图60D是电机的另一实施例在其各种装配阶段期间示出的示意性等轴测视图；
图61A至图61F是电机的另一实施例在其各种装配阶段期间示出的示意性等轴测视图；
图62是在装配期间图58中所示的定子的电磁单元的示意性等轴测视图；
图63是装配示图58中所示的定子的电磁单元的示意性等轴测视图；
图64是用于图58中所示的电机中的绕组的示意性等轴测视图；
图65A和图65B分别是电磁单元和永磁体的一部分的示意性前视图和侧视图；
图66是图65A、图65B中所示的单元的示意性等轴测视图，展示了电磁单元内的磁通量；
图67A到图67D是定子的电磁单元的示意性前视图，示出在定子的装配过程中定位板可沿其放置的不同的平面；
图68A和图68B是定位板和采用这种定位板的电机的一部分的示意性等轴测视图；
图69至图71是定位板的各种设计的示意性等轴测视图；
图72A和图72B是中间定位板和包括该中间定位板的电机的一部分的示意性等轴测视图；
图73A和图73B是顶部定位板和包括该顶部定位板的电机的一部分的示意性等轴测视图；
图74是电机的外壳的示意性截面图；
图75至图78示出了电机定子装配的各个阶段的示意性等轴测视图；
图79和图80是电机的线性配置的示意性等轴测视图和侧视图；
图81和图82是电机的线性配置的另一个实施例的示意性等轴测视图和侧视图；
图83是在图81、图82中所示的电机的示意性等轴测分解图；
图84A至图85D是电机的转子配置在其各个装配阶段期间示出的示意性等轴测视图；
图86A至图86E是电机的转子配置的另一个实施例的示意性等轴测视图；
图87是在图86A到图86E中所示的电机的示意性俯视图；
图88A至图88j是电机的转子配置的另一个实施例的示意性等轴测视图；
图89A是根据本申请的另一个实施例的电机的示意性后部等轴测视图；
图89B是在图89A中所示的电机的示意性等轴测视图；
图90A至图90F是示出图89A-图89B中所示的电机的内部构造的示意性等轴测视图和俯视图；
图91A至图91D是图89A-图89B的电机中使用的转子的部分的示意性等轴测视图；
图92A是本申请的电机的另一个实施例的示意性等轴测视图；
图92B和图92C是图92A的电机的转子和定子的示意性等轴测视图；
图93和图94是图92A中所示的电机的定子的定位板的示意性俯视图；
图95是本申请的电机的另一个实施例的示意性等轴测视图；
图96是在图95中所示的电机的示意性等轴测分解视图；
图97是根据本申请的主题的另一个实施例的电机的示意性等轴测视图；
图98是图97中所示的电机的线性变体的示意性等轴测视图；
图99是在图98中所示的电机的定子的基本单元的示意性等轴测视图；
图100是在图99中所示的定子中使用的电磁单元的示意性等轴测视图；
图101至图104是在图98中所示的定子的基本部件的示意性等轴测视图；
图105至图108是在图98中所示的定子在其各个装配阶段中的示意性等轴测视图；
图109A和图109B是在图98中所示的定子中使用的电磁单元的示意性前视图和侧视图；
图110是图109A-图109B的电磁单元的示意性前视图，示出了通过电磁单元的磁通量；
图111A至图111D是定子的电磁单元的示意性前视图，示出在定子的装配过程中定位板可沿其放置的不同的平面；
图112A和图112B是安装在基板上的定子和基部定位板的示意性等轴测视图；
图113A和图113B是安装在中间定位板上的定子和中间定位板的示意性等轴测视图；
图113A和图113B是安装在顶部定位板上的定子和顶部定位板的示意性等轴测视图；
图115和图116是电机的外壳的示意性等轴测横截面视图；
图117至图120是定子在其装配的各个阶段过程中的示意性等轴测视图；
图121是线性定子的示意性底部等轴测视图；
图122是图121中所示的线性定子的示意性等轴测视图；
图123是图121中所示的线性定子的示意性侧视图；
图124是线性电机的另一种配置的示意性等轴测视图；
图125是图124中所示的线性电机的示意性等轴测视图；
图126是图125中所示的电机的一部分的示意性等轴测视图；
图127是图125中所示的电机的一部分的示意性等轴测分解视图；
图128A至图129D是电机的转子在其各个装配阶段过程中的示意性等轴测视图；
图130是图128中所示的电机的示意性俯视图；
图131是半装配的电机的示意性等轴测视图；
图132至图134D是在图131中所示的电机的零部件在其各个装配阶段过程中的示意性等轴测视图；
图135是图131中所示的电机的示意性俯视图；
图136是电机的示意性等轴测分解视图；
图137是图136中所示的电机的转子的示意性等轴测视图；以及
图138是电机的示意性等轴测分解视图。
实施方案的详细描述
公认的缩写列表：
TFPM-横向磁通永磁电机
LFPM-线性横向磁通永磁电机
AFPM-轴向磁通永磁电机
RFPM-径向磁通永磁电机
ΦPm-由永磁体产生的磁通量
I-流过槽绕组的电流
A、B、C–定子绕组相位
A-A、B-B、C-C-截面
p–极对的数目
ps–位于槽内的机器运动部件的极对数量
t–相位中槽的数目
s–槽磁导体的数量
τp–极距
τs–槽距
Lc–绕组宽度
hc–绕组高度
Lpm–磁体长度
L2–磁导体堆叠层宽度
ho–气隙距离
hpm-沿磁化轴的磁体高度
Xpm-磁体宽度
Δpm-相邻的磁体之间的距离
Xem-磁导体宽度
Cem-相邻磁导体之间的距离
Xs-在相位中的槽之间的距离
Xph–相位之间的距离
如本文所述，本发明包括可分为两种基本配置的实施例：
-电磁绕组——其中每个电磁单元设有其自己的线圈，该线圈装在电磁单元的框架上；以及
-分布绕组——其中设置一个或多个互感线圈，每个线圈被配置为在其上安装多个电磁单元。
在分布绕组的第二个实施例下，呈现两个不同的实施例—一个使用U形电磁单元，且另外一个使用G形电磁单元。
首先关注图1至图55，其中呈现具有G形电磁单元的分布绕组。
多极电机100包括定子110和转子120，转子120相对于定子110运动(旋转)，其中在转子120和定子110之间有气隙130(图1)。
定子110由槽140装配而成。使用槽140作为基本乐高组件(basic Legocomponent)的概念，可以装配各种TFPM类型：线性永磁电机(LFPM)、轴向磁通永磁电机(AFPM)和径向磁通永磁电机(RFPM)。让我们使用LFPM 100的实施例来考虑定子槽140的设计。
定子槽
让我们使用LFPM 100的实施例(图2)来考虑定子槽140的设计。多极LFPM 100包括定子110和相对定子110线性移动的电枢120，线性其中在定子110和电枢120之间有两个气隙130。图2示出LFPM 100，其中定子110作为三个槽140被实施，并且电枢120包括交替极性的永磁体121。
图3-图6示出了定子槽140，其包含磁导体142和绕组141。磁导体142被定向在垂直于线性电机100电枢120的行进方向(图2)的平面中。磁导体142具有G型固体设计(图7-图8)。它可以由装配成堆叠143的电的钢叠片146制成(图7)，或由粉末的软磁材料制成(图8)。图9示出了通过缠绕到保持器上或模型上以及随后的绝缘处理和清漆渗透处理制成的槽141绕组。
磁导体142的极延伸部144的部段是磁通集中器。它是(具有钝角的)矩形三角体(rectangular triangle)，其支腿中的一个比另一个大两倍多：Lpm>2×L2(图10A、图10B)。极延伸部144的钝角是必须的以创建机械强度，并限制磁导体142的这个部段(图10A、图10B)的饱和度。
固体磁导体142的G形设计允许在槽140装配期间将磁导体142安装在绕组141上(图11-图12)。槽140装配过程中的操作顺序示于图13A至图13D中。磁导体142安装并固定在预先制造的绕组141(缠绕到保持器上，是绝缘的并用清漆处理)上的夹具中，如在图13A-图13D中所示。箭头示出了磁导体142相对于绕组141的行进方向。磁导体142的G形状允许在槽140装配期间以每个相邻磁导体安装在绕组141的相对侧上的方式将其安装在绕组141上。每个随后的磁导体142相对于前一个转动180°，使得由位于绕组141的一侧上的每个跟随的磁导体142的永磁体121产生的磁通量Фpm的方向，相对于位于绕组141的另一侧上的前一个导体142是相反的(图14A-图14B)。
对于电机100的发生器的操作模式，通量Фpm围绕绕组141导线闭合，并且相对于磁导体142和绕组141移动磁体121时，通量Фpm在绕组141导线中感应出信号，即通量Фpm产生电动势。当绕组141的电路闭合时，电流I流过电路(图15)。磁通Фpm两次横切气隙130。
现在特别参考图16A至图16D，电磁单元被示出，通常标记为142，并且包括形成有两个端部延伸部E的颈部部分，在两个端部延伸部E之间界定被配置用于容纳转子的一部分的槽。槽具有对称轴线XS。
电磁单元还包括框架F，框架F具有延伸距离W1到对称轴线的左侧的第一框架部分F1和延伸距离W2<W1到对称轴线的右侧的第二框架部分F2。事实上，第二框架部分F2是右手侧端部延伸部E的单纯的延伸部。
电磁单元142的上述的几何形状于此被称作“G形”。应当理解的是，术语“G形”包括几何形状的其他变型，其他变型都在图56A和56B中呈现。
如将进一步详细描述的，每个电磁单元142的至少第一框架部分被配置用于在其中容纳电机的互感线圈的一部分。
定子
定子110结构的主要问题是确保其固体设计。即，磁导体142应牢固地固定，并应在转子120相对于定子110(图2)旋转(移动电枢120)期间可靠地承受转子磁体121和磁导体142的极延伸部144(本文中也称作’端部延伸部’E)之间产生的力。考虑到G形磁导体142代表刚性的金属结构，建议将其固定在至少横向平面A-A、В-В或С-С中的一个中，如图11中所示。根据磁导体142的大小，为了可靠的固定所需的横向平面的位置选项和数量可以选择。
为了固定磁导体142，提供了以下选项：
1.槽导热框架153(图17A-图17B)是用于安装磁导体142的基座并且由非磁性材料制成，例如，由铝或它的合金制成(对应于C-C截面)。框架153可以由环氧基热传导化合物或热传导化合物制成的层可倒在槽铝框153上。槽框架153固定到TFPM 150的外壳。铝框架153保证了从绕组147向TFPM150外壳散热。
2.固定的隔热板154(图18A-图18B)由非磁性不导电材料制成，例如Kevlar(对应于B-B截面)。板154确保磁导体142彼此之间和与外壳150的固定。它部分地保护(热隔离)永磁体121区段免受由绕组147产生的热量。
3.定子槽140可以包括图19A-图19B中所示的由非磁性材料和/或非导电材料制成的至少一个限制板155(对应于A-A截面)。板155可以安装在磁导体142的极延伸部144的任何地方，例如，如在图19A-图19B中所示，安装在极延伸部144的顶端。板155用胶水固定到磁导体142。板153可被固定到TFPM150外壳。
4.环氧基化合物156，其被注入到磁导体142的极延伸部144的区域内，其对应于A-A截面。
磁导体142的固定选项中的每一个可以独立地使用或以与上面考虑的其它选项的任意组合使用(图20-图23)。
图20示出应用槽153的热传导框架和固定的隔热板154的选项。
图21展示了应用固定隔热板154与限制板155的选项。
图22示出应用槽153的热传导框架和限制板155的选项。
图23示出应用槽153的热传导框架以及固定的隔热板154和限制板155的选项。
定子110的装配方法包括槽140的装配：
1.通过将压制层146装配至堆叠143中或通过压制粉末并形成固体磁导体142来制造磁导体142。
2.通过缠绕到保持器或框架上，伴随随后的绝缘处理和清漆渗透处理，制作绕组141。
3.将磁导体142安装在绕组141上，如图13A-图13D所示。
4.用胶水将磁导体142的无源部分145安装并附接至夹具，安装并附接至槽框架153。
5.用胶水把绕组141固定在磁导体142上。
6.磁导体142的极延伸部144在专用夹具中彼此固定(如上所述，各种选项可用于磁导体142固定)。
此后，装配槽140安装并固定到外部主体150，例如，安装并固定到电机100的端罩151。
槽140装配技术的特点是，先前制作的磁导体142安装到现成的绕组141上，其中它们随后彼此固定因此形成槽140。
转子(电枢)
图24-图26示出LFPM电枢120。在磁体121位置的区域内的电枢120中不存在软磁材料。每个电枢磁体121的两极环绕有相应的磁导体142的极延伸部144(图2)。
电枢永磁体121固定至基座122，其中他们的横向侧面在磁导体142的相对侧上。电枢基座122由非磁性材料制成。凹槽123设置在电枢的基座122上，至少一个孔124(图27)位于磁体121的横向侧面中，采用螺纹连接125。
在电枢120上的磁体121用胶水固定。图25示出了使用没有间隙的磁体121的电枢120设计选项，并且图26展示了具有非磁性插入件126的选项。图27示出了带有用于磁体121的凹槽123的电枢基座122、带有孔124的磁体121、非磁性插入件126和螺钉125。磁体121(图28)的横向表面上的孔124的位置不会导致工作磁通Фpm的损失，如在孔124位于磁体121磁极上的情况中，这种情况中被应用于已知的常规RFPM100(图29)的设计。
电机的转子(电枢)120设有风扇170，风扇170被安装在固定永磁体121的螺钉125下(图30-图33)。风扇170由叶轮形式的非磁性材料制成。
叶轮170可以制成单独的元件171(图30)或者作为磁体121(图31)之间的插入件126或者作为带叶片的带172(图32A-图32B)，或者作为带叶片的环173(图33)。对于大尺寸电机100，带172和环173可以由若干个部分组成。
风扇170加强了磁体121到转子(电枢)基座122的固定，并确保热对流。
电机的结构
为了确保将固体磁导体安装到绕组上，绕组的宽度Lc和高度hc(图9)被以下的关系限制(图10A、图10B)：
hc<Ls–3×L2–hpm–2×ho[1]
Lc<La–Lpm–L2[2]
为了合并被每个电磁导体引导向的槽绕组中的信号，下述条件应得到满足(图10A、图10B)：
1.磁导体的槽的数量s(s＝2、3、4...)应等于位于槽内部的机器运动部件的极对数量的双倍2ps：s＝2ps，[3]
2.极距τp等于槽距τs：τp＝τs[4]
3.极距τp等于磁体宽度Xpm与相邻磁体之间的距离Δpm的总和：τp＝Xpm+Δpm[5]
4.极距τS等于磁导体宽度Xem与相邻磁导体之间的距离Cem的总和：
即τs＝Xem+Cem[6]
τp＝τs＝Xpm+Δpm＝Xem+Cem[7]
如果每个相TFPM包含t个槽，其中t＝1、2、3...，对于在一个相中合并的信号，槽之间的距离Xs是极距P的倍数：
Xs＝τp×n,其中n＝1、2、3....[8]
值n被选择以足以定位槽绕组的两个相邻的弯曲部分。
TFPM可能有多相设计。例如，对于三相TFPM，为了将各相的信号转换120°—相之间的距离Xph：
X p h = 1 3 &times; &tau; p &times; m , - - - &lsqb; 9 &rsqb;
其中m＝1、2、4、5、7、8、10...(即，不能被3整除的正整数)，值m被选择以足以定位槽绕组的两个相邻的弯曲部分。
对于三相TFPM，下部齿槽转矩脉动值由另外的关系确保：
下部齿槽转矩脉动值由关系[9]和[10]，即相之间的距离的选择、磁导体宽度和导体之间的距离的选择来确保。在这种情况下，作为所有相位的脉动总和的结果，寄生转矩脉动被补偿。
LFPM
所提出的横向磁通线性永磁电机(LFPM)100使用前面考虑的原则构建。
图34-图35B给出一个实施例，其中LFPM100的相包含三个槽140(t＝3)，每个槽140包括8个磁体121(ps＝8)和8个磁导体142(s＝8)，并且相位的槽140之间的距离Xs：Xs＝τp×n＝2Xpm(τp＝Xpm，n＝2)。
图36-图37B示出一个实施例，其中三相LFPM 100的每个相包含一个槽140，并且各相位之间的距离Xph：
图38-图39给出了当每个相包含成线性的三个槽140并且相位具有圆周位置模式示的三相LFPM100的一个实施例。此外，沿着电枢120行进方向相位之间的距离Xph：并且沿电枢120行进方向，在一个相位中的槽140之间距离Xs：Xs＝τp×n＝2Xpm(τp＝Xpm，n＝2)。
图40示出了三相LFPM 100的实施例，其中每个相位包括一个槽140，其中相位的圆周位置以及沿着电枢120行进的相位之间的距离Xph：
图41-图42示出用螺丝连接件125将磁体121固定到电枢基座122的方法，凹槽123设置在电枢基座122处。给出电枢基座122实现为具有导轨的空心圆柱体和杆127的实施例，电枢120在该电枢基座122处行进。
AFPM
提出的轴向磁通永磁电机(AFPM)100是建立在如之前考虑的线性电机相同的原则上。磁导体142被定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图43A-图43D示出了具有内部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。
图44A-图44D示出了具有外部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。
具有内部和外部转子120的AFPM 100的设计选项的代表参数：极对数p＝26(即，转子120上的磁体121的数目2p＝52)；槽的磁导体142的数量s＝16；该机器具有三相的设计，每个相位有一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，且相位之间的距离Xph：Xph＝4/3Xpm(图45)。
RFPM
提出的径向磁通永磁电机(RFPM)100是建立在如之前考虑的轴流电机、线性电机相同的原则上。永磁体121的表面和磁导体142极延伸部144的面向永磁体121的表面的表面实现为具有相应的半径。磁导体142被定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图46A-图46F示出的三相RFPM 100设计的另一个实施例。
RFPM100的设计选项的代表参数：极对数p＝26；槽的磁导体142的数量s＝16；该机器具有三相的设计，每个相有一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，以及相之间的距离Xph：Xph＝4/3Xpm(图47)。
图48示出了三相四部分RFPM 100设计的一个实施例。定子110d的四个类似部分中的每个被实现为具有圆周位置模式的三相位(槽140)。转子120包括两个部分，两个部分中的每个包含固定在转子122的两个基座的两侧上的两组磁体121。
图49-图51C示出双层和双部分的三相RFPM 100设计的实施例。定子110的两个相似的部分中的每个(图50A-50C)被实现为端罩151，槽140的两个同心层固定在该端罩151处。外层和内层包括三个槽140，从而形成了相A、相B和相C。转子120(图51A-图51C)包含磁体121的两个环(外环和内环)，两个环固定在转子基座122的两侧上。
具有圆周分布绕组的RFPM(具有外部转子和内部转子的AFPM可以以类似的方式被 实现)
图52A-图54C给出一相RFPM 100的设计的实施例，其定子110包含圆周分布的同心绕组141。
定子110(图53A-图53D)是包含G形固体磁导体142和两个绕组141的槽140。如果第一磁导体142环绕绕组141中的一个，则旋转到180°的跟随的导体142中的每个应环绕另一个绕组141。磁导体142安装在槽153的导热框架上。
转子120(图54A-图54C)包含固定在转子122基座上的磁体121。磁体121用螺钉125固定在转子122基座的凹槽123中。
具有圆周分布绕组的三部分RFPM
图55示出了具有圆周分布绕组141的三部分三相RFPM 100设计的一个实施例。
定子110的三个相似部分中的每个被实现为图52-图53中所示的槽140。定子110部分中的每个是RFPM 100的相。为了将每个相的信号转换120℃-相之间的距离Xph：
X p h = 1 3 &times; &tau; p &times; m , - - - &lsqb; 9 &rsqb;
其中m＝1、2、4、5、7、8、10...(即，不能被3整除的正整数)。每个部分相对于前一个部分转换距离Xph。
转子120包括两个部分，其中的一个部分包括固定在转子122基座上的两侧上的磁体121的两个环，而另一个部分以如图54A-图54C所示的相同的方式实现。
现在转到图57至图96，将讨论电机的另一实施例，该电机也具有至少一个互感线圈，其中唯一的区别在于电磁单元的设计。具体而言，鉴于前面的实施例涉及G形电磁单元，本实施例的电机采用U形电磁单元。
多极电机100包括定子110和相对于定子110运动(旋转)的转子120，其中定子110和转子120之间具有气隙130(图57)。定子110由槽140装配而成。使用把槽140作为基本乐高组件的概念，可以装配各种TFPM类型：线性永磁电机(LFPM)、轴向磁通永磁电机(AFPM)和径向磁通永磁电机(RFPM)。
定子槽
让我们使用LFPM 100的实施例(图58)来考虑定子槽140的设计。多极LFPM 100包括定子110和相对定子110线性移动的电枢120，线性其中定子110和电枢120之间具有两个气隙130。图58示出LFPM 100，其中定子110被实现为三个槽140，并且电枢120包括交替极性的永磁体121。
图59A-图61F示出了定子槽140的设计选项以及LFPM 100电枢120的设计，该定子槽140包含绕组141和磁导体142。磁导体142被定向在垂直于线性电机100的电枢120行进方向(图58)的平面中。
图59A-图59D示出了定子槽140，其磁导体142围绕绕组141的一侧。磁导体142固定在槽153的导热框架(基座)中。电枢120包括一条磁体121。
图60A-图60D示出了定子槽140，其磁导体142围绕绕组141的两侧。磁导体142固定在槽153的导热框架(基座)中。电枢120包括两条磁体121。位于绕组141的一侧上的磁导体142围绕相对于位于该绕组141的另一侧上的磁导体142的相反极性的磁体121。
图61A-图61F示出了定子槽140，其磁导体142围绕绕组141的两侧。磁导体142固定在槽153的导热框架(基座)中。电枢120包括两条磁体121。位于绕组141的一侧上的磁导体142围绕相对于位于该绕组141的另一侧上的磁导体142的相反极性的磁体121，并沿电枢120行进方向转换磁极的数量。磁导体142具有U型固体设计(图62-图63)。它可以由电钢叠片146制成，装配成堆叠143(图62)，或者由粉末的软磁材料制成(图63)。图64示出了槽绕组141，该槽绕组141通过缠绕到保持器或安装在保持器上的模型上，伴随随后的绝缘处理和清漆渗透处理而制成。绕组141与其他槽140的绕组141连接，从而形成定子绕组147。
固体磁导体142的U形设计允许在槽140装配期间将槽绕组141安装并固定在磁导体142内部(图59A-图61F)。
磁导体142的极延伸部144是磁通集中器。其截面是(具有钝角)的矩形三角体，其支腿中的一个比另一个大两倍多：
Lpm>2×L2(图65A-图65B)。极延伸部144的钝角是必需的以创建机械强度并限制磁导体142的这部分的饱和度(图65A-图65B)。
图66示出了用于图60A-图61F中所示的定子槽选项140的磁导体142的永磁体121产生的工作磁通Фpm的方向。
由位于绕组141的一侧处的磁导体142的永磁体121产生的磁通Фpm具有相对于位于绕组141的另一侧上的磁导体142中的通量Фpm的相反的方向(图66)。对于电机100的发电操作模式，通量Фpm围绕绕组141导线闭合，并且相对于磁导体142和绕组141移动磁体121时，绕组在其导线中感应信号，即它产生了电动势。当绕组141的电路闭合时，电流I流过它(图66)。磁通Фpm两次横切气隙130。
定子
定子110结构的主要问题是确保它的固体设计。即，磁导体142应牢固地固定，并应可靠地承受在转子120相对于定子110旋转(移动电枢120)期间在转子磁体121和磁导体142的极延伸部144之间产生的力(图58)。
考虑到U形磁导体142代表刚性的金属结构，建议至少在横向平面A-A、В-В或С-С中的一个平面中固定U形磁导体142，如图67A-图67D所示。根据磁导体142的大小，可靠的固定所需的横向平面的位置选项和数量可以选择。
为了固定磁导体142，提供了以下选项：
1.槽导热框架153(图68A-图68B)是用于安装磁导体142的基座并且由非磁性材料制成，例如，由铝或它的合金制成(对应于C-C截面)。框架153可以由环氧基热传导化合物制成，或者热传导化合物的层可被倒入槽铝框153上。槽框架153固定到TFPM 150外壳。铝框架153确保从绕组147向TFPM 150外壳散热。图69-图71示出了用于图59A-图61F中所表示的槽14 0设计选项的定子槽153的导热框架的设计选项。
2.固定的隔热板154(图72A-图72B)由非磁性不导电材料，例如Kevlar制成(对应于B-B截面)。板154确保磁导体142彼此之间和与外壳150的固定。它部分地保护(热隔离)永磁体121区段免受由绕组147产生的热量。
3.定子槽140可以包括图73A-73B中所示的由非磁性材料和/或非导电材料制成的至少一个限制板155(对应于A-A截面)。板155可以安装在磁导体142的极延伸部144的任何地方，例如，如在图73A-图73B中所示，安装在极延伸部144的顶端处。
板155用胶水固定到磁导体142。板155可固定到TFPM 150外壳。
4.环氧基化合物156被浇注入到磁导体142的极延伸部142的区域内(图74)，其对应于A-A截面。图74展示了用于浇注化合物156的夹具的一个实施例。
磁导体142的固定选项中的每一个可以独立地使用或以与上面考虑的其它选项的任意组合使用(图75-图78)。
图75示出应用槽153的导热框架与固定的隔热板154的选项。
图76展示了应用固定的隔热板154与限制板155的选项。
图77示出应用槽153的导热框架与限制板155的选项。
图78示出应用槽153的导热框架以及固定的隔热板154和限制板155的选项。
定子110的装配方法包括槽140的装配：
7.通过将压制层146装配至堆叠143中或压制粉末并形成固体磁导体142来制造磁导体142。
8.通过缠绕到保持器或框架上，伴随随后的绝缘处理和清漆渗透处理来制作绕组141。
9.通过浇水将磁导体142的无源部分145安装并附接至夹具，安装并附接至槽框架153。
10.绕组141用胶水安装并固定到磁导体142的极延伸部144。
11.磁导体的极延伸部144在专用夹具中彼此固定(可采用不同的选项用于如上述的磁导体142的固定)。
此后，装配槽140安装并固定到外部主体150，例如，安装并固定到电机100的端罩151。
槽140的装配技术的特点是，先前制造的磁导体142彼此之间固定，并且预先制造的绕组141安装并用胶水固定在磁导体142内。操作顺序中的差异取决于磁导体142选项的选择的固定方法。
转子(电枢)
本实施例利用了与先前相对于图1至图56所述的相同的电枢。软磁材料不存在于磁体121位置的区域内的电枢120中。每个电枢磁体121的两极围绕有相应的磁导体142的极延伸部144(图2)。电枢永磁体121固定至基座122，其中他们的横向表面在磁导体142的相对侧上。电枢基座122由非磁性材料制成。凹槽123设置在电枢的基座122上，至少一个孔124(图25)位于磁体121的横向表面中，采用螺纹连接125。在电枢120上的磁体121用胶水固定。图23示出了使用没有间隙的磁体121的电枢120设计选项，并且图24展示了带有非磁性插入件126额选项。图25示出了具有用于磁体121的凹槽123的电枢基座122、具有孔124的磁体121、非磁性插入件126和螺钉125。
磁体121的横向表面上的孔124的位置不会导致工作磁通Фpm的损失，如在孔124位于磁体121磁极上的情况中，该情况应用于已知的常规RFPM 100设计。
电机的转子(电枢)120设有风扇170，风扇170安装在固定永磁体121的螺钉125下。风扇170由叶轮形式的非磁性材料制成。
叶轮170可以制成单独的元件171或者作为磁体121之间的插入件126，或者作为带叶片的带172，或者作为带叶片的环173。对于大尺寸电机100，带172和环173可以由若干个部分组成。
风扇170加强了磁体121到转子(电枢)基座122的固定，并确保热对流。
电机的结构
为了合并由每个磁导体引导的在槽绕组中的信号，应满足下述条件(图65A-图65B)：
磁导体的槽的数量s(s＝1、2、3...)应等于位于槽内部的机器运动部件的极对数量ps：
s＝ps，[1]
两个极距p等于槽间距τs：
τp＝τs[2]
极距τp等于磁体宽度Xpm与相邻磁体之间的距离Δpm的总和：
τp＝Xpm+Δpm[3]
极距τs等于磁导体宽度Xem与相邻磁导体之间的距离Cem的总和：
即τs＝Xem+Cem[4]
2τp＝τs＝2×(Xpm+Δpm)＝Xem+Cem[5]
如果每个TFPM相包含t个槽，其中t＝1、2、3...，对于在一个相中合并的信号，槽之间的距离Xs：
Xs＝τp×n，其中n＝1、2、3....[6]
值n被选择以足以定位槽绕组的两个相邻的弯曲部分。
TFPM可能有多相设计。例如，对于三相TFPM，为了将各相的信号转换120°—相之间的距离Xph：
X p h = 2 3 &times; &tau; p &times; m , - - - &lsqb; 7 &rsqb;
其中m＝1、2、4、5、7、8、10...(即，不能被3整除的正整数)。值m被选择以足以定位槽绕组的两个相邻的弯曲部分。
对于三相TFPM，下部齿槽转矩脉动值由另外的关系确保：
C e m = X e m 1.3 - 1.8 + &tau; p - - - &lsqb; 8 &rsqb;
下部齿槽转矩脉动值由关系[7]和[8]，即相之间的距离的选择、磁导体宽度和导体之间的距离的选择来确保。在这种情况下，作为所有相的脉动总和的结果，寄生转矩脉动被补偿。
LFPM
所提出的横向磁通线性永磁电机(LFPM)100使用前面考虑的原则构建。
图79示出一个实施例，其中LFPM 100相包含三个槽140(t＝3)，每个槽140包括16个磁体121(2ps＝16)和8个磁导体142(s＝8)，和相的槽140之间的距离Xs＝τp×n＝0(τp＝Xpm，n＝0)。
图80示出了一个实施例，其中该三相LFPM100的每个相包含一个槽140，并且相之间的距离Xph：
X p h = 1 3 &times; &tau; p &times; m = 2 / 3 X p m , ( m = 2 ) .
图81-图82给出了具有相的圆周位置的三相LFPM 100的一个实施例，其中每个相包含一个槽140。此外，沿着电枢120行进方向相之间的距离Xph：
X p h = 1 3 &times; &tau; p &times; m = 2 / 3 X p m , ( m = 2 ) .
图83示出了用螺杆连接125将磁体121固定到电枢基座122的方法，凹槽123设置在电枢基座122处。给出电枢基座122实现为有导轨的空心圆柱体和杆127的实施例，电枢120在电枢基座122处行进。
图79-图83示出了使用图59A-图59D中所示的槽140的LFPM 100的设计选件。LFPM100也可采用图60A-图61F中所示的槽140来实现，其中电枢120包括具有永磁体121的两个带。
AFPM
提出的轴向磁通永磁电机(AFPM)100建立在如之前考虑的线性电机的相同的原则上。磁导体142被定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图84A-图84B示出了具有内部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。图85A-图85B示出了具有外部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。具有内部和外部转子120的AFPM 100设计选项的代表参数：极对数p＝25，即转子上的磁体121的数目2p＝50；槽磁导体142的数量s＝8；机器100具有三相的设计，每个相有一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，以及相之间的距离Xph＝2/3Xpm，转子120包含具有永磁体121的一个环。
图84A-图85B示出了采用如图59A-59D中所示的槽140的AFPM 100的设计选项。AFPM 100也可与采用图60A图-61F中所示的槽140来实现，其中转子120包括具有永磁体121的两个环。
RFPM
提出的径向磁通永磁电机(AFPM)100建立在如之前考虑的轴流线性电机的相同的原则上。永磁体121的表面和磁导体142极延伸部144的面向永磁体121的表面的表面被实现为具有相应的半径。磁导体142被定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图86A-图87显示了采用图59A-图59D中所示的槽140的三相RFPM100的设计选项。
RFPM 100的设计选项的代表参数：极对数p＝25；槽的磁导体142的数量s＝8；机器100具有三相的设计，每个相包括一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，相之间的距离Xph＝2/3Xpm(图87)，转子120包含具有永磁体121的一个环。
图88展示了基于图61A-图61F中所示的槽140的三相RFPM 100设计的实施例。RFPM100的选件的代表参数：极对数p＝25；槽的磁导体142的数量s＝16；机器100具有三相的设计，每个相包括一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，相之间的距离Xph＝2/3Xpm(图87)，转子120包含具有永磁体121的两个环(具有外部和内部转子120的AFPM100可以以类似的方式来实现)。
具有圆周分布绕组的RFPM(具有外部和内部转子的AFPM可以以类似的方式实现)
图89A-图91D示出了基于槽140的具有3个圆周分布绕组141的三相RFPM 100设计的一个实施例。
所考虑的RFPM 100设计是基于图61A-图61F中所示的槽140的建造原则来实现的。采用图59A-图60D中所示的槽140的建造原则的RFPM 100同样可以实现。
图90A-图90F示出了实现为具有圆周位置模式的三组磁导体142的定子110。每组磁导体142具有其自己的同心绕组141，以便形成一个相。每组磁导体142相对于相邻组转换2/3Xpm的距离，这确保绕组141的相A、相B和相C位移120°的角度。图91A-图91D示出了制作为固定在基座122上的永磁体121的三个环的转子120。
RFPM 100设计选项(图89A-图91D)的代表参数：极对数p＝24；组中的磁导体142的数量s＝24，与绕组141一起形成相；机器100具有三相的设计，转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，转子120包括具有永磁体121的三个环。
具有圆周分布绕组的双部分RFPM
图92A-图92C示出了基于槽140的具有3个圆周分布绕组141的三相RFPM 100设计的一个实施例。转子120包括固定在转子基座122上的两侧上的三组电磁体121。
定子110的两个部分(槽)140中的每一个被实现为具有圆周分布模式的三组磁导体142。每组磁导体142有其自己的同心绕组141。每组磁导体142相对于相邻组转换2/3Xpm的距离，这确保绕组141的相A、相B和相C位移120°的角度。
在相的星形或三角形连接的情况下，为确保绕组147相参数的对称位置-第一部分的相A与第二部分的相C连接，第一部分的相C与第二部分的相A连接，并且两部分的相B彼此连接(图93-图94)。
RFPM 100设计选项(图92A-图94)的代表参数：极对数p＝24；组中的磁导体142的数量s＝24；机器100具有三相的设计，转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，转子120包括具有永磁体121的三个环。
具有圆周分布绕组的四部分RFPM
图95-图96示出了具有圆周分布绕组141的四部分三相RFPM 100设计的一个实施例。
定子110的四个部分中的每一个被实施为具有圆周分布模式的三组磁导体142。每一组磁导体142有其自己的同心绕组141。
转子120包括两个部分，两个部分中的每个包含固定在转子122两个基座上的两侧上的三组磁体121。
现在转到图97至图138，示出了利用U形电磁单元的电机的又一个实施例。本实施例与先前描述的实施例之间的差别在于使用多个电磁线圈的事实，每个电磁线圈被配置为安装到其各自的电磁单元上(如与先前实施例中所述的互感线圈相对)。
多极电机100包括定子110和相对于定子110移动(旋转)的转子120，其中定子110和转子120之间具有气隙130(图97)。
定子110由槽140装配而成。使用把槽140作为基本乐高组件的概念，可以装配各种TFPM类型：线性永磁电机(LFPM)、轴向磁通永磁电机(AFPM)和径向磁通永磁电机(RFPM)。
定子槽
让我们使用LFPM 100的实施例(图98)来考虑定子槽140的设计。
多极LFPM 100包括定子110和相对于定子110线性移动的电枢120，其中定子110和电枢120之间具有两个气隙130。
图98示出LFPM 100，其中定子110被实现为三个槽140，并且电枢120包括交替极性的永磁体121。
定子槽140(图99)包括由至少一个共同的绕组套筒149连接的一组电磁体141。图99中所示的定子槽140包括两个绕组套筒149。每个电磁体141(图100)包括磁导体142和至少一个电磁线圈148(图101)。图100中所示的电磁体141包括两个线圈148。磁导体142被定向在垂直于线性电机100的电枢120运动方向(图98)的平面中。
磁导体142具有U型固体设计(图102-图103)。它可以由电钢叠片146制成，装配成堆叠143(图102)，或由粉末的软磁材料制成(图103)。电磁线圈148可以缠绕到模型上或是无形的，如图104中所示。线圈148安装到U形磁导体142的极延伸部144上，如图100中所展示的。图105-图108示出了槽140设计选项中的一个。图105示出了槽的绕组套筒149，该绕组套筒149是通过将线圈148连续缠绕到保持器或安装在保持器上的模型上，彼此之间不互相连接，伴随随后的绝缘处理和清漆渗透处理制造而成。槽绕组套筒149可与其他槽140的套筒149连接，以及槽绕组套筒149可以彼此之间进行串联或并联连接，从而形成定子绕组147(图97)。固体磁导体142的U形设计允许在槽140装配期间将线圈套筒149安装在槽磁导体142的极延伸部144上。
磁导体142的极延伸部144是磁通集中器。其截面是(具有钝角)的矩形三角体，其支腿中的一个另一个大两倍多：
Lpm>2×L2(图109A-图109B)。
极延伸部144的钝角是必需的以创建机械强度，并限制磁导体142的这部分的饱和度(图109A-图109B)。
图110示出了由磁导体142中的永磁体121产生的工作磁通Фpm的方向。磁通Фpm两次横切气隙130。对于电机100的发电操作模式，通量Фpm围绕绕组147导线闭合，以及相对于磁导体142和绕组147移动磁体121时，绕组在其导线中感应信号，即它产生了电动势。当绕组147的电路闭合时，电流I流过它。
定子
定子110结构的主要问题是确保它的固体设计。即，磁导体142应牢固地固定，并应可靠地承受在转子120相对于定子110旋转(移动电枢120)期间在转子磁体121和磁导体142的极延伸部144之间产生的力(图98)。考虑到U形磁导体142代表刚性金属结构，建议至少在横向平面A-A、В-В或С-С中的一个平面中固定U形磁导体142，如图111A-图111D所示。根据磁导体142的大小，可以选择可靠固定所需的横向平面的位置选项和数量。
为了固定磁导体142，提供了以下选项：
5.槽导热框架153(图112A-图112B)是用于安装磁导体142的基座并且由非磁性材料制成，例如，由铝或它的合金制成(对应于C-C截面)。框架153可以由环氧基热传导化合物制成，或热传导化合物的层可倒入槽铝框架153上。
槽框架153固定到TFPM 150外壳。铝框架153确保从绕组147向TFPM 150外壳散热。
6.固定的隔热板154(图113A-图113B)由非磁性不导电材料，例如kevlar制成(对应于B-B界面)。板154确保磁导体142彼此之间和与外壳150的固定。它部分地保护(热隔离)永磁体121区段免受由绕组147产生的热量。
7.定子槽140可以包括图114A-图114B中所示的由非磁性材料和/或非导电材料制成的至少一个限制板155(对应于A-A截面)。板155可以安装在磁导体142的极延伸部144的任何地方，例如，如在图114A-图114B中所示，安装在极延伸部144的顶端处。板155用胶水固定到磁导体142。板153可固定到TFPM 150外壳。
8.环氧基化合物156，其被浇注到磁导体142的极延伸部144的区域内(图115-图116)，其对应于A-A截面。图115展示了用于浇注化合物156的夹具的实施例，并且图116示出了在极延伸部144的区域中具有化合物156的RFPM100的实施例。
磁导体142的固定选项中的每一个可以独立地使用或以与上面考虑的其它选项的任意组合使用(图117-图120)。
图117示出应用槽153的导热框架与固定的隔热板154的选项。
图118展示了应用固定的隔热板154与限制板155的选项。
图119示出了应用槽153的导热框架与限制板155的选项。
图120示出应用槽153的导热框架以及固定的隔热板154和限制板155的选项。
定子110的装配方法包括槽140的装配：
12.通过将压制层146装配至堆叠143内或压制粉末并形成固体磁导体142来制造磁导体142。
13.通过将线圈148连续缠绕在保持器或安装在保持器上的模型上，线圈148之间没有互相连接，伴随随后的绝缘处理和清漆渗透处理来制作绕组套筒149。
14.用胶水将磁导体142的无源部分145安装并附接至夹具，安装并附接至槽框架153。
15.用胶水将绕组套筒149安装并固定到磁导体142的极延伸部144。
16.磁导体142的极延伸部144在专用夹具中彼此固定(不同的选项可用于如上所述的磁导体142的固定)。
此后，装配槽140安装并固定到外部主体150，例如，安装并固定到电机100的端罩151。
槽140装配技术的特点是，先前制造的磁导体142彼此固定，并且预先制造的绕组套筒149安装并胶粘至磁导体142的极延伸部144上。操作顺列中的差异取决于磁导体142的选择的固定方法。
转子(电枢)
图121示出了定子槽140和LFPM电枢120。在磁体121位置的区域内的电枢120中不存在软磁材料在。每个电枢121磁体的两极环绕有相应的磁导体142的极延伸部144。如图121所示，电枢永磁体121固定至基座122，其中他们的横向表面在磁导体142的相对侧上。电枢基座122由非磁性材料制成。凹槽123设置在电枢的基座122上，至少一个孔124位于磁体121的横向表面中，采用螺纹连接125。电枢120上的磁体121用胶水固定。图26示出了使用没有间隙的磁体121的电枢120设计选项，并且图27展示了具有非磁性插入件126的选项。图28示出了具有用于磁体121的凹槽123的电枢基座122、具有孔124的磁体121，非磁性插入件126和螺钉125。
磁体121的横向表面上的孔124的位置不会导致工作磁通Фpm的损失，如在孔124位于磁体121磁极上的情况中，该情况被应用于已知的常规RFPM 100设计。
电机的转子(电枢)120设有风扇170，有风扇170被安装在固定永磁体121的螺钉125下。风扇170由叶轮形式的非磁性材料制成。
叶轮170可以被制成单独的元件171或者作为磁体121之间的插入件126，或者作为带叶片的带172，或者作为带叶片的环173。对于大尺寸电机100，带172和环173可以由若干个部分组成。
风扇170加强了磁体121到转子(电枢)基座122的固定，并确保热对流。
电机的结构
为了合并由每个电磁体引导的在槽绕组中的信号，应满足下述条件(图109A-图109B)：
磁导体的槽的数量s(s＝2、3、4...)应等于位于槽内部的机器运动部件的极对数量的双倍2ps：
s＝2ps[1]
极距τp等于槽距τs：
τp＝τs[2]
极距τp等于磁体宽度Xpm与相邻磁体之间的距离Δpm的总和：
τp＝Xpm+Δpm[3]
极距τs等于磁导体宽度Xem与相邻磁导体之间的距离Cem的总和：
即τs＝Xem+Cem[4]
τp＝τs＝Xpm+Δpm＝Xem+Cem[5]
如果每个TFPM相包含t个槽，其中t＝1、2、3...，对于在一个相中合并的信号，槽之间的距离Xs：
Xs＝τp×n，其中n＝0、1、2....[6]
TFPM可能有多相设计。例如，对于三相TFPM，为了将各相的信号转换120°—相之间的距离Xph：
X p h = 1 3 &times; &tau; p &times; m , - - - &lsqb; 7 &rsqb;
其中m＝1、2、4、5...(不能被3整除的正整数)
对于三相TFPM，下部齿槽转矩脉动值由另外的关系确保：
C e m = X e m 1.3 - 1.8 - - - &lsqb; 8 &rsqb;
下部齿槽转矩脉动值由关系[7]和[8]，即相之间的距离的选择、磁导体宽度和导体之间的距离的选择来确保。在这种情况下，作为所有相的脉动求和的结果，寄生转矩脉动被补偿。
LFPM
所提出的横向磁通线性永磁电机(LFPM)100使用前面考虑的原则构建。
图122-图123给出一个实施例，当三相LFPM 100的每个相包含一个槽140时，每个槽140包括8个磁导体142(s＝8)，每个槽140包括8个磁体121(2ps＝8)，以及相之间的距离
图124-图125给出了具有相的圆周位置的三相LFPM 100的实施例，其中每个相包括一个槽140，并且沿着电枢120运动的相之间的距离
图126-图127展示了电枢120，其中磁体121用螺钉125固定到基座122，凹槽123设置在基座122处。给出电枢基座122实现为具有导轨的空心圆柱体和杆127的实施例，电枢120在电枢基座122处行进。
AFPM
提出的轴向磁通永磁电机(AFPM)100建立在如之前考虑的线性电机的相同的原则上。磁导体142定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图128A-图128D示出了具有内部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。图129A-图129D示出了具有外部转子120的三相AFPM 100设计的实施例。
具有内部和外部转子120的AFPM 100设计选项的代表参数：极对数p＝25(即，转子上的磁体121的数目2p＝50)；槽的磁导体142的数量s＝16；机器100具有三相的设计，每个相有一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，并且相之间的距离Xph＝2/3Xpm(图130)。
RFPM
提出的径向磁通永磁电机(AFPM)100建立在如之前考虑的轴流线性电机的相同的原则上。永磁体121的表面和磁导体142极延伸部144的面向永磁体121的表面的表面被实现为具有相应的半径。磁导体142被定向在穿过轴160的轴线的平面中。
图131-图135示出了三相RFPM 100设计的一个实施例。图131示出了定子110和转子120。图132示出了定子110。图133示出了转子120。
图134示出了定子140槽和它的组件。
AFPM 100设计选项的代表参数：极对数p＝25；槽140磁导体的数量s＝16；三相电机100，每个相包含一个槽140：t＝1；转子磁体121之间没有间隙Δpm＝0，并且相之间的距离Xph＝2/3Xpm(图135)。
双部分RFPM 100：
图136-图137示出了三相RFPM 100设计实现方式的另一个实施例。定子110具有两个相似的部分，两个部分中的每一个包含三个槽140(图136)。转子120包括固定在其基座122上的两侧上的两组电磁体121(图137)。
四部分RFPM
图138示出了三相RFPM 100设计的另一个实施例。定子110包括四个相似的部分，四个部分中的每一个包含三个槽140。转子120包括两个部分，两个部分中的每个包含固定在转子122的两个基座上的两侧上的两组磁体121。
元素列表：
100–电机
110–定子
120–转子(电枢)
121–永磁体
122–转子(电枢)基座
123–凹槽
124–孔
125–螺钉
126–非磁性插入件
127–电枢杆
130–气隙
140–定子槽
141–电磁体
142–电磁体
143–磁导体堆叠
144–磁导体极延伸部
145-磁导体无源部分
146-磁导体堆叠层
147-定子绕组
148-电磁线圈
149-包括电磁线圈的绕组套筒
150-电机外壳
151-端罩
152-电机外壳的中心部
153-槽导热框架
154-固定的隔热板
155-限制板
156-化合物
160-旋转轴线(轴)
170-风扇
171-叶轮元件
172–带叶片的带
173–带叶片的环

Claims (45)

1.一种电磁单元，其被配置为用于电机的定子中，所述电磁单元由整体的实心主体组成，并且包括颈部部分，所述颈部部分由两个端部延伸部组成，所述两个端部延伸部充分间隔开用于在其中容纳所述电机的驱动部件的一部分，并在其间界定对称轴线，所述电磁单元还包括框架，所述框架从所述端部延伸部延伸并置于与所述端部延伸部的平面相同或平行的平面上，所述框架具有：第一框架部分，其以长度W1延伸到所述对称轴线的一侧；和第二框架部分，其以长度W2<W1延伸到所述对称轴线的另一侧，其中W1、W2垂直于所述对称轴线测量，并且其中至少所述第一框架部分被配置为用于在其中容纳所述电机的线圈。
2.根据权利要求1所述的电磁单元，其中W2等于所述端部延伸部中的一个和所述对称轴线之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的电磁单元，其中，所述端部延伸部是直的。
4.根据权利要求1、2或3所述的电磁单元，其中所述框架是矩形的。
5.根据权利要求4所述的电磁单元，其中所述框架是方形形状的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电磁单元，其中，所述框架的一侧与所述端部延伸部中的一个是共线的。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电磁单元，其中，所述端部延伸部具有锥形形状，越远离所述框架变得越窄。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电磁单元，其中所述单元由多个平板制成，每个平板具有厚度y和类似于所述电磁单元的几何结构的几何结构，所述平板联接以形成具有组合厚度Y的所述电磁单元，Y是厚度y的总和。
9.根据权利要求8所述的电磁单元，其中所述平板彼此焊接。
10.一种电机的定子，其包括互感的封闭轮廓的线圈和安装在线圈上的多个根据权利要求1至9中任一项所述的电磁环单元，每个电磁环单元被定向成垂直于所述轮廓，其中，所述第一框架部分位于所述线圈的封闭轮廓外部并且所述第二框架部分位于所述线圈的封闭轮廓内。
11.根据权利要求10所述的定子，其中所述电磁单元被布置为使得其颈部部分一起形成用于所述电机的驱动部件的通道空间。
12.根据权利要求11所述的定子，其中所述驱动部件是永磁体结构。
13.根据权利要求12所述的定子，其中所述结构是被配置为用于绕轴线旋转的转子。
14.根据权利要求12所述的定子，其中所述结构是被配置为用于线性位移和/或往复运动的线性部件。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的定子，其中，所述电磁单元在交错布置中沿所述互感线圈的轮廓依次布置，一个电磁单元的所述第一框架部分面向依次的电磁单元的所述第一部分的相反方向。
16.根据权利要求10、11、12和13中的任一项所述的定子，其中，所述线圈的所述封闭轮廓是圆形的。
17.根据权利要求16所述的定子，其中所述定子包括直径为D1的第一线圈和直径为D2<D1的第二线圈，所述线圈围绕共同的中心轴线延伸。
18.根据权利要求17所述的定子，其中所述电磁单元以交替的顺序沿着线圈轮廓布置，使得一个电磁单元的所述第一框架部分位于所述第一线圈的圆形封闭轮廓的界限之外，同时依次的电磁单元的所述第一框架部分定位在所述第二线圈的圆形封闭轮廓的界限内。
19.根据权利要求10、11、12和13中的任一项所述的定子，其中，所述线圈的所述封闭轮廓是圆的扇形的形式。
20.根据权利要求19所述的定子，其中所述线圈具有半径为R1的第一部分和半径为R2<R1的第二部分，所述第一部分和所述第二部分围绕共同的中心轴线延伸。
21.根据权利要求19所述的定子，其中所述电磁单元以交替的顺序沿着线圈轮廓布置，使得一个电磁单元的所述第一框架部分位于所述线圈的所述第一部分的界限外，同时依次的电磁单元的所述第一框架部分定位在所述线圈的所述第二部分的界限内。
22.根据权利要求10至21中任一项所述的定子，其中，所述定子还包括形成有定位槽的至少一个定位板，所述多个电磁单元中的每个的至少一部分进入所述定位槽内。
23.根据权利要求22所述的定子，其中，所述部分是所述电磁单元的所述端部延伸部。
24.根据权利要求22或23所述的定子，其中所述定子包括两个或更多个定位板，每个定位板被配置为在其中容纳所述多个电磁单元中的每个的不同部分。
25.根据权利要求22、23或24所述的定子，其中将所述电磁单元定位在所述定位槽内使所述定子成整体的实心主体。
26.根据权利要求22至25中的任一项所述的定子，其中，所述至少一个定位板位于垂直于所述电磁单元的平面的平面中。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的定子，其中所述至少一个定位板被配置为固定地附接到所述电机的壳体。
28.一种用于装配电机的定子的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供：
·多个电磁单元，每个电磁单元由整体的实心主体构成；
·至少一个线圈；以及
·至少一个定位板，其包括定位槽，每个定位槽被配置为在其中容纳对应的电磁环单元的至少一部分；
-装配所述多个电磁单元与所述线圈以形成半装配的定子；以及
-通过将所述电磁单元锚定到所述定位槽内，将所述电磁单元装配在所述定位板上。
29.根据权利要求28所述的方法，其中将所述电磁单元锚定到所述定位板之后，所述线圈不能从所述定子移除。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述定子包括多个线圈，每个线圈被配置为安装到其相应的电磁单元上。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述线圈被配置为包围所述电磁单元的框架的一部分。
32.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述线圈是互感线圈，其被配置为用于与多个电磁单元相互作用。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述电磁单元是根据权利要求1至9中任一项所述的，所述方法包括：
-首先，将所述多个电磁单元安装到所述互感线圈上，以形成半装配的定子，使得每个电磁单元被定向成横向于纵向方向；并且此后
-通过将多数所述电磁单元中的每一个锚定到所述定位板的相应的定位槽内，将所述半装配的定子安装在所述定位板上，由此形成实心主体形式的装配的定子；
其中所述定位槽的布置是这样的，使得一旦所述电磁单元被锚定，所述互感线圈就被防止从所述装配的定子移除。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述互感线圈具有圆形的封闭的轮廓。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述方法包括提供圆形封闭轮廓且直径为D1的第一线圈和圆形封闭轮廓且直径为D2<D1的第二线圈，所述线圈围绕共同的中心轴线延伸。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述电磁单元以交替的顺序沿着线圈轮廓布置，使得一个电磁单元的第一框架部分位于所述第一线圈的圆形封闭轮廓的界限外，同时依次的电磁单元的第一框架部分定位在所述第二线圈的圆形封闭轮廓的界限内。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述方法包括提供圆的扇形形式的封闭轮廓的线圈，所述线圈具有半径为R1的第一部分和半径为R2<R1的第二部分，所述第一部分和所述第二部分围绕共同的中心轴线延伸。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述电磁单元以交替的顺序沿着线圈轮廓布置，使得一个电磁单元的所述第一框架部分位于所述线圈的所述第一部分的界限外，同时依次的电磁单元的所述第一框架部分定位在所述线圈的所述第二部分的界限内。
39.根据权利要求28至38中的任一项所述的方法，其中所述电磁单元是U形的。
40.根据权利要求28至38中的任一项所述的方法，其中所述电磁单元是G形的。
41.根据权利要求28至40中的任一项所述的方法，其中在所述锚定期间包括将每个电磁单元的至少一部分插入所述定位板的相应的定位槽内。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述部分是所述电磁单元的端部延伸部。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述方法包括提供两个或更多个定位板，以及将所述多个电磁单元锚定到所述两个或更多个定位板，使得每个定位板被配置为在其中容纳所述多个电磁单元中的每一个的不同部分。
44.根据权利要求41、42或43所述的方法，其中将所述电磁单元定位在所述定位槽内使所述定子成整体的实心主体。
45.一种定子，其根据权利要求28至44中的任一项所述的方法装配。
CN201480062865.9A 2013-09-18 2014-09-18 多极电机 Expired - Fee Related CN105981262B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361879203P 2013-09-18 2013-09-18
US201361879215P 2013-09-18 2013-09-18
US201361879221P 2013-09-18 2013-09-18
US61/879,215 2013-09-18
US61/879,221 2013-09-18
US61/879,203 2013-09-18
PCT/IL2014/050837 WO2015040620A1 (en) 2013-09-18 2014-09-18 Multipole electrical machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105981262A true CN105981262A (zh) 2016-09-28
CN105981262B CN105981262B (zh) 2019-01-11

Family

ID=52688327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480062865.9A Expired - Fee Related CN105981262B (zh) 2013-09-18 2014-09-18 多极电机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10056813B2 (zh)
EP (1) EP3047559B1 (zh)
JP (1) JP6634018B2 (zh)
KR (1) KR102289704B1 (zh)
CN (1) CN105981262B (zh)
WO (1) WO2015040620A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021143166A1 (zh) * 2020-01-13 2021-07-22 浙江盘毂动力科技有限公司 一种混合磁通复合结构盘式电机

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013116506A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 Green Ray Technologies Llc Electric machines and methods of making same
US10710443B2 (en) * 2016-10-18 2020-07-14 Richard Chi-Hsueh Multi-ring disc motor
EP3487049B1 (de) * 2017-11-17 2024-01-17 Schneider Electric Industries SAS Linearmotor mit transversalfluss
GB2571107A (en) * 2018-02-16 2019-08-21 Rolls Royce Plc Metal coil fabrication
SE543274C2 (en) * 2019-03-04 2020-11-10 Hagnesia Ab Azimuthal or polodial flux machines
WO2022058939A1 (en) 2020-09-21 2022-03-24 Evr Motors Ltd. Radial flux electric machine
CA3170195A1 (en) 2020-09-21 2022-03-24 Evr Motors Ltd. Radial flux electric machine
WO2023208823A1 (de) * 2022-04-25 2023-11-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Transversalflussmaschine
DE102022127861A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1359187A (zh) * 2000-12-11 2002-07-17 株式会社日立制作所 直线电机
CN1499700A (zh) * 2002-11-12 2004-05-26 株式会社日立制作所 直线驱动装置
US20050204545A1 (en) * 2000-12-18 2005-09-22 Gieras Jacek F Fabricated components of transverse flux electric motors
US20050212381A1 (en) * 2002-12-07 2005-09-29 Gilmour Kenneth S Electrical machine
EP2317633A2 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 University of Bahrain Transverse Flux Machine
US20110109190A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 Yasuaki Aoyama Rotary electrical machine
CN102820756A (zh) * 2012-08-27 2012-12-12 西北工业大学 盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机
CN103199671A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 刘刚 磁电耦合器

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3330975A (en) * 1964-10-15 1967-07-11 Vega Prec Lab Inc Self-starting synchronous motor
SE7511398L (sv) 1974-10-21 1976-04-22 Western Electric Co Magnetisk anordning
DE3705089A1 (de) 1987-02-13 1988-08-25 Weh Herbert Transversalflussmaschine in sammleranordnung
GB8724000D0 (en) 1987-10-13 1987-11-18 Lucas Ind Plc Permanent magnet machines
SE463061B (sv) * 1989-11-20 1990-10-01 Svante Gustav Adolf Von Zweygb Permanentmagnetiserad synkronmaskin utformad enligt transversalfloedesprincipen
DE59104970D1 (de) 1990-11-23 1995-04-20 Voith Gmbh J M Elektrische maschine.
US5258697A (en) 1991-10-23 1993-11-02 Varelux Motor Corp. Efficient permanent magnet electric motor
DE4325740C1 (de) 1993-07-31 1995-04-06 Weh Herbert Transversalflußmaschine mit verbesserten Magnetkreisen
US5808392A (en) 1994-04-28 1998-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet type rotating machine
US5696419A (en) 1994-06-13 1997-12-09 Alternative Generation Devices, Inc. High-efficiency electric power generator
JPH0837107A (ja) 1994-07-22 1996-02-06 Tdk Corp 圧粉コア
JP3791082B2 (ja) * 1996-12-04 2006-06-28 株式会社安川電機 リニアモータ
AU758928B2 (en) * 1998-05-16 2003-04-03 Enertec Korea Co., Ltd. Magnetic circuit for rotating apparatus
US6097118A (en) * 1998-10-30 2000-08-01 University Of Chicago Reluctance apparatus for flywheel energy storage
JP2000166131A (ja) 1998-12-02 2000-06-16 Yoho Han モ―タ或いは発電機用のステ―タ
JP2001196211A (ja) 2000-01-06 2001-07-19 Seiko Epson Corp 磁石粉末および等方性ボンド磁石
US6492756B1 (en) 2000-04-05 2002-12-10 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having magnetically isolated stator and rotor groups
WO2002003527A2 (en) 2000-05-10 2002-01-10 S.H.R. Limited Bvi Stators and rotors for rotary electrical machine
KR100756828B1 (ko) 2000-05-24 2007-09-07 기쿠치 프레스 고교 가부시키가이샤 금형의 제조 방법 및 그 제조 장치
JP2001352736A (ja) 2000-06-02 2001-12-21 Sanyo Electric Co Ltd 可動磁石型リニアモータ
JP3945149B2 (ja) * 2000-11-06 2007-07-18 株式会社日立製作所 リニアモータとその製造方法
JP3758496B2 (ja) * 2000-11-06 2006-03-22 株式会社日立製作所 関節駆動装置
US6552460B2 (en) 2001-03-08 2003-04-22 Motile, Inc. Brushless electro-mechanical machine
US7863784B2 (en) 2005-08-15 2011-01-04 Apex Drive Laboratories, Inc Axial flux permanent magnet machines
US7432623B2 (en) 2001-03-08 2008-10-07 Apex Drives Laboratories, Inc. Brushless electromechanical machine
AU2002345831A1 (en) 2001-06-26 2003-03-03 Johns Hopkins University Magnetic devices comprising magnetic meta-materials
EP1416619B1 (en) 2001-07-09 2011-06-08 Harmonic Drive Systems Inc. Hybrid synchronous electric machine
JP3748055B2 (ja) 2001-08-07 2006-02-22 信越化学工業株式会社 ボイスコイルモータ磁気回路ヨーク用鉄合金板材およびボイスコイルモータ磁気回路用ヨーク
US6617746B1 (en) 2001-10-01 2003-09-09 Wavecrest Laboratories, Llc Rotary electric motor having axially aligned stator poles and/or rotor poles
JP3744437B2 (ja) * 2002-02-20 2006-02-08 株式会社日立製作所 駆動装置
JP3821101B2 (ja) * 2003-02-04 2006-09-13 株式会社日立製作所 直線駆動装置、その制御方法及びｘｙテーブル
US7285889B2 (en) 2003-04-18 2007-10-23 Ultra Motor Company Limited Pulsed-inertial electric motor
US6841916B2 (en) 2003-06-10 2005-01-11 Kevin J. Chiarenza Axial flux electromotive generator having rotor magnets and shaped core assembly
US20080246362A1 (en) 2003-06-12 2008-10-09 Hirzel Andrew D Radial airgap, transverse flux machine
EP1661231A1 (en) 2003-09-04 2006-05-31 Ultra Motor Company Limited Electric motor
JP4089597B2 (ja) * 2003-11-18 2008-05-28 株式会社日立製作所 リニアモータ及びｘｙステージ
US7723888B2 (en) 2004-05-25 2010-05-25 Marko Petek Synchronous electromechanical transformer
US7173353B2 (en) 2004-07-07 2007-02-06 Industrial Design Laboratories Inc. Integrated blower for cooling device
US7081696B2 (en) 2004-08-12 2006-07-25 Exro Technologies Inc. Polyphasic multi-coil generator
JP2007129154A (ja) 2005-11-07 2007-05-24 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 軟磁性圧粉体、磁性粉および軟磁性体の処理液ならびに処理方法、圧粉体を用いたモータ
GB0605298D0 (en) 2006-03-16 2006-04-26 Univ Edinburgh Generator and magnetic flux conducting unit
US20080179982A1 (en) 2007-01-30 2008-07-31 Arvinmeritor Technology, Llc Transverse flux, switched reluctance, traction motor with bobbin wound coil, with integral liquid cooling loop
US7868510B2 (en) 2007-03-30 2011-01-11 Rittenhouse Norman P High-efficiency wheel-motor utilizing molded magnetic flux channels with transverse-flux stator
WO2008141198A1 (en) 2007-05-09 2008-11-20 Motor Excellence, Llc Electrical output generating and driven devices using disk and non-disk shaped rotors, and methods of making and using the same
US7816830B2 (en) 2007-08-16 2010-10-19 Gary Dickes Permanent magnet alternator with segmented construction
GB0717746D0 (en) 2007-09-12 2007-10-24 Univ Edinburgh Magnetic flux conducting unit
US7839049B2 (en) * 2007-11-29 2010-11-23 General Electric Company Stator and stator tooth modules for electrical machines
WO2010062764A2 (en) 2008-11-03 2010-06-03 Motor Excellence, Llc Transverse and/or commutated flux system stator concepts
SI2394351T1 (sl) * 2009-02-05 2021-07-30 Evr Motors Ltd. Električni stroj
GB2468310B (en) * 2009-03-03 2015-01-07 Dyson Technology Ltd Stator core
DE102010032764A1 (de) * 2010-07-29 2012-02-02 Feaam Gmbh Elektrische Maschine und Stator für dieselbe
WO2013070743A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Electric Torque Machines, Inc. Transverse and/or commutated flux systems having multidirectional laminations
US20130154397A1 (en) 2011-12-19 2013-06-20 John T. Sullivan High efficiency magnetic core electrical machines

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1359187A (zh) * 2000-12-11 2002-07-17 株式会社日立制作所 直线电机
US20050204545A1 (en) * 2000-12-18 2005-09-22 Gieras Jacek F Fabricated components of transverse flux electric motors
CN1499700A (zh) * 2002-11-12 2004-05-26 株式会社日立制作所 直线驱动装置
US20050212381A1 (en) * 2002-12-07 2005-09-29 Gilmour Kenneth S Electrical machine
EP2317633A2 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 University of Bahrain Transverse Flux Machine
US20110109190A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 Yasuaki Aoyama Rotary electrical machine
CN103199671A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 刘刚 磁电耦合器
CN102820756A (zh) * 2012-08-27 2012-12-12 西北工业大学 盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021143166A1 (zh) * 2020-01-13 2021-07-22 浙江盘毂动力科技有限公司 一种混合磁通复合结构盘式电机

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016531543A (ja) 2016-10-06
KR20160060092A (ko) 2016-05-27
JP6634018B2 (ja) 2020-01-22
US20160226357A1 (en) 2016-08-04
KR102289704B1 (ko) 2021-08-17
EP3047559B1 (en) 2022-02-23
CN105981262B (zh) 2019-01-11
WO2015040620A1 (en) 2015-03-26
EP3047559A4 (en) 2017-07-05
EP3047559A1 (en) 2016-07-27
US10056813B2 (en) 2018-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105981262B (zh) 多极电机
US11374442B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator
US7247967B2 (en) Electric motor having a stator
US7737598B2 (en) Electric motor having a stator
US11502570B2 (en) Multi-tunnel electric machine
US6844656B1 (en) Electric multipole motor/generator with axial magnetic flux
US7640648B1 (en) Method of fabricating a magnetic flux channel for a transverse wound motor
US11218067B2 (en) Method and apparatus for power generation
US20220045559A1 (en) Segmented stator for a permanent magnet electric machine having a fractional-slot concentrated winding
WO2013116506A1 (en) Electric machines and methods of making same
US20220123681A1 (en) Reluctance synchronous machines without permanent magnets
Burnand et al. Optimization of shape and topology for slotless windings in BLDC machines
EP2787612A1 (en) Flux switching modulated pole machine
WO2005057755A1 (en) Polyphase claw-pole machines with a segmented magnetic circuit
US20220069681A1 (en) Method for winding a heavy gauge toroidal coil of an electric machine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190111