CN106341016A - 一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机 - Google Patents

一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机，电机由一个转子和两侧相差360/2P机械角度的两定子组成，P为电机极对数。电机转子由开有阶梯孔的两个分转子盘、永磁体和轴套组成。电机定子由反向串联的电枢绕组、初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片组成，初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片轴向相差360/2P机械角度，电枢绕组内圈绕组的外周和外圈绕组的内周在径向分别放置在初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿槽中。定子与支架通过销钉定位，支架与机座通过销钉定位固连。电机结构每相初级和次级定子铁芯相差角度与转子永磁体周向相差角度相同，使转子的每极永磁体都得到利用，有效减小电机漏磁和提高永磁体利用率。

Description

一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，具体地说，涉及一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机。
背景技术
随着电力驱动技术的发展，市场对小功率、大转矩、直接驱动电机需求更加迫切。传统二维磁路电机，电磁耦合，限制电机转矩密度提高，1986年德国H.Weh教授提出了横向磁场电机的设计思路，该电机结构电路、磁路不在同一平面，实现了电磁解耦，提高了电机转矩密度。
发明专利CN102820756A中公开了“一种盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机”。该永磁电机采用双侧定子结构，两侧定子错开360/2P机械角度，P为电机极对数，两侧定子通过丝杠和丝杠螺母定位；每侧定子由Q个呈圆周状均匀分布的E型硅钢片和三相绕组构成，Q＝P-2；电机转子由永磁体嵌板和通过粘结嵌在永磁体嵌板的三周永磁体构成。上述两侧式结构提高了永磁体利用率，但是，一方面，Q个E型硅钢片呈圆周状均匀分布，每个硅钢片的齿仅有部分与永磁体交链，且转子永磁体总有一半以上未被利用，电机漏磁大，永磁体利用率低；另一方面,电机两侧定子通过丝杠和丝杠螺母定位，孔间隙大，定位不准确，影响电机转矩；其次，由于电机永磁体周向、径向极型相反，永磁体嵌入永磁体嵌板困难，靠胶水粘黏连接，可靠性差；盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机如图6所示。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机。该电机由转子与两侧的两定子组成；初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片轴向相差360/2P机械角度，电枢绕组内圈绕组的外周与外圈绕组的内周在径向分别放置在初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿槽中；每相初级和次级定子铁芯相差角度与转子永磁体周向相差角度相同，使转子的每极永磁体都得到利用，提高了永磁体利用率，同时有效减小电机漏磁。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:盘式双交链聚磁式横向磁场电机，由转子与两侧的定子、支架、机座组成，两支架与机座通过销钉定位固连，每侧定子与支架通过销钉连接，两侧定子在圆周方向相差360/2P机械角度，P为电机极对数，转子与两侧的定子间隙轴向长度相等，其特征在于所述定子包括定子盘、放线盘、压线盘、初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片、电枢绕组、第一轴套、第一轴承、第二轴承，定子为两个结构相同的部件，每侧定子上依轴心等角度周向分布有三相电枢绕组，每相电枢绕组有Q个初级C型硅钢叠片和Q个次级C型硅钢叠片，Q＝P-2，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片中心线相差360/2P机械角度；定子盘、放线盘、压线盘分别固定在第一轴套上，第一轴套与第一轴承、第二轴承配合安装在转轴上，且第一轴套与支架通过螺栓、销钉连接；定子盘上开有与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片磁轭尺寸对应的孔，放线盘、压线盘上分别开有与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片齿部尺寸对应的孔，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片固定在定子盘与放线盘之间，电枢绕组位于放线盘与压线盘之间，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿穿过放线盘上对应的孔与电枢绕组配合，电枢绕组内圈绕组的外周与外圈绕组的内周在径向分别放置在初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿槽中；
所述转子包括第一分转子盘、永磁体、第二分转子盘、第二轴套，第一分转子盘与第二分转子盘上周向均布有阶梯孔，且与永磁体形状相同，永磁体位于阶梯孔中，第一分转子盘与第二分转子盘上的内圈阶梯孔和外圈阶梯孔大小相同，中间圈阶梯孔为初级C型硅钢叠片和次级型硅钢叠片共用，第一分转子盘与第二分转子盘上阶梯孔径向与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿部相对应，周向相差360/2P机械角度，第一分转子盘与第二分转子盘相对的侧面边缘分别有凸台、凹槽，第一分转子盘与第二分转子盘通过螺钉相连接，且第一分转子盘与第二分转子盘通过销钉与第二轴套固连，第二轴套通过两侧的键与转轴连接，实现周向固定，并与转轴通过紧定螺钉连接，实现轴向固定。
所述电枢绕组为内外反向串联结构。
每相初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片相差角度与永磁体周向相差角度相同，且C型硅钢叠片的齿与永磁体交链。
有益效果
本发明提出的一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机，由转子和两侧的定子组成；电机转子由两个分转子盘、永磁体和轴套组成，阶梯状永磁体呈周向均匀分布，周向共2P极，相邻两极相差360/2P机械角度，P为电机极对数；电机定子由反向串联的电枢绕组、初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片组成，初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片轴向相差360/2P机械角度，电枢绕组在径向放置在初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿槽中，每相初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片相差角度与转子永磁体周向相差角度相同，C型硅钢叠片的齿全部与永磁体交链，且转子永磁体每极都得到利用，有效地减小电机漏磁现象。初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片相邻齿共用中间一圈的永磁体，减少永磁体的用量，提高永磁体利用率。
本发明盘式双交链聚磁式横向磁场电机，定子与支架通过销钉定位连接，定位准确，两侧定子在圆周方向相差360/2P机械角度，转子的分转子盘的结构有利于永磁体的安装，同时保证永磁体安装精度和安装的可靠性；转子与两侧定子之间间隙轴向长度相等，提高了电机转矩稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机作进一步详细说明。
图1为盘式双交链聚磁式横向磁场电机示意图。
图2为盘式双交链聚磁式横向磁场电机爆炸图。
图3为盘式双交链聚磁式横向磁场电机的定子结构爆炸图。
图4为盘式双交链聚磁式横向磁场电机的转子结构爆炸图。
图5为盘式双交链聚磁式横向磁场电机的单侧定子结构示意图。
图6为现有技术中盘式三相聚磁式横向磁场永磁电机示意图。
图中:
1.支架 2.定子盘 3.第一轴承 4.放线盘 5.第一轴套 6.初级C型硅钢叠片 7.次级C型硅钢叠片 8.电枢绕组 9.压线盘 10.第二轴承 11.第二轴套 12.阶梯孔 13.第一分转子盘 14.键 15.转轴 16.永磁体 17.第二分转子盘 18.机座 19.紧定螺钉
具体实施方式
本实施例是一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机。
参阅图1～图5，本实施例盘式双交链聚磁式横向磁场电机，由转子与两侧的定子、支架1、机座18组成，两支架1与机座18通过销钉定位固连，两支架1与机座18垂直且对称安装；每侧定子与支架1通过销钉连接，两侧定子在圆周方向相差360/2P机械角度，P为电机极对数，转子与两侧的定子间隙轴向长度相等。其中,定子由定子盘2、放线盘4、压线盘9、初级C型硅钢叠片6、次级C型硅钢叠片7、电枢绕组8、第一轴套5、第一轴承3、第二轴承10组成；定子为两个结构相同的部件，每侧定子上依轴心等角度周向分布有三相电枢绕组8，即每相电枢绕组8相差120度机械角度。电枢绕组8为内外反向串联结构；每相电枢绕组8有Q个初级C型硅钢叠片6和Q个次级C型硅钢叠片7，Q＝P-2，每个C型硅钢叠片由20片0.5mm的硅钢片叠成，减小涡流损耗。初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7中心线相差360/2P机械角度，充分利用永磁体磁通，提高永磁体利用率，同时减少永磁体极间漏磁。定子盘2、放线盘4、压线盘9分别固定在第一轴套5上，第一轴套5与第一轴承3、第二轴承10配合安装在转轴15上，第一轴承3、第二轴承10依靠轴肩与第一轴套5和支架1内孔固定，并且第一轴套5与支架1通过螺栓、销钉连接。定子盘2上开有与初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7磁轭尺寸对应的孔，放线盘4、压线盘9上分别开有与初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7齿部尺寸对应的孔。初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7固定在定子盘2与放线盘4之间，电枢绕组8安装在放线盘4与压线盘9之间，初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7的齿穿过放线盘4上对应的孔与电枢绕组8配合，电枢绕组8内圈绕组的外周与外圈绕组的内周在径向分别放置在初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7的齿槽中,并呈圆周状均匀分布在放线盘4与压线盘9之间，电枢绕组8电源线放置在机座18的放线槽中。
本实施例中，转子由第一分转子盘13、转轴15、永磁体16、第二分转子盘17、第二轴套11及阶梯孔12、键14、紧定螺钉19组成，第一分转子盘13与第二分转子盘17上盘面周向分别均布有阶梯孔12，且与永磁体16形状相同，永磁体16位于阶梯孔12中,内圈永磁体16和外圈永磁体16大小相等，中间圈永磁体16为初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7共用,在周向和径向放置的永磁体16充磁方向相反；第一分转子盘13与第二分转子盘17上阶梯孔12径向与初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7的齿部相对应，周向相差360/2P机械角度；每相初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7相差角度与永磁体16周向相差角度相同，且初级C型硅钢叠片6和次级C型硅钢叠片7的齿与永磁体交链。第一分转子盘13与第二分转子盘17相对的侧面外圈分别有凸台、凹槽，第一分转子盘13与第二分转子盘17通过螺钉相连接，并且第一分转子盘13与第二分转子盘17通过销钉与第二轴套11固连，第二轴套11通过两侧的键14与转轴15连接，完成周向固定，并通过紧定螺钉19与转轴15相连接完成轴向固定，保证永磁体的安装精度，防止转子周向和轴向窜动。
电机工作时，对一侧定子三相绕组通入三相交流电，对另一侧对应通入与前一侧相差30度相位角的三相交流电，在定子磁极上形成磁场，吸引转子永磁体，带动转子旋转。当第一相定子初级磁极与永磁体初级磁极对齐时通电，当定子初级磁极与永磁体相邻又一初级磁极对齐时，通入的交流电完成一周期波形，持续通电，电机实现连续转动。

Claims (3)

1.一种盘式双交链聚磁式横向磁场电机，盘式双交链聚磁式横向磁场电机，由转子与两侧的定子、支架、机座组成，两支架与机座通过销钉定位固连，每侧定子与支架通过销钉连接，两侧定子在圆周方向相差360/2P机械角度，P为电机极对数，转子与两侧的定子间隙轴向长度相等，其特征在于:所述定子包括定子盘、放线盘、压线盘、初级C型硅钢叠片、次级C型硅钢叠片、电枢绕组、第一轴套、第一轴承、第二轴承，定子为两个结构相同的部件，每侧定子上依轴心等角度周向分布有三相电枢绕组，每相电枢绕组有Q个初级C型硅钢叠片和Q个次级C型硅钢叠片，Q＝P-2，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片中心线相差360/2P机械角度；定子盘、放线盘、压线盘分别固定在第一轴套上，第一轴套与第一轴承、第二轴承配合安装在转轴上，且第一轴套与支架通过螺栓、销钉连接；定子盘上开有与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片磁轭尺寸对应的孔，放线盘、压线盘上分别开有与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片齿部尺寸对应的孔，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片固定在定子盘与放线盘之间，电枢绕组位于放线盘与压线盘之间，初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿穿过放线盘上对应的孔与电枢绕组配合，电枢绕组内圈绕组的外周与外圈绕组的内周在径向分别放置在初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿槽中；
所述转子包括第一分转子盘、永磁体、第二分转子盘、第二轴套，第一分转子盘与第二分转子盘上周向均布有阶梯孔，且与永磁体形状相同，永磁体位于阶梯孔中，第一分转子盘与第二分转子盘上的内圈阶梯孔和外圈阶梯孔大小相同，中间圈阶梯孔为初级C型硅钢叠片和次级型硅钢叠片共用，第一分转子盘与第二分转子盘上阶梯孔径向与初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片的齿部相对应，周向相差360/2P机械角度，第一分转子盘与第二分转子盘相对的侧面边缘分别有凸台、凹槽，第一分转子盘与第二分转子盘通过螺钉相连接，且第一分转子盘与第二分转子盘通过销钉与第二轴套固连，第二轴套通过两侧的键与转轴连接，实现周向固定，并与转轴通过紧定螺钉连接，实现轴向固定。
2.根据权利要求1所述的盘式双交链聚磁式横向磁场电机，其特征在于:所述电枢绕组为内外反向串联结构。
3.根据权利要求1所述的盘式双交链聚磁式横向磁场电机，其特征在于:每相初级C型硅钢叠片和次级C型硅钢叠片相差角度与永磁体周向相差角度相同，且C型硅钢叠片的齿与永磁体交链。
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