CN107251368B - 径向通量电机 - Google Patents

径向通量电机 Download PDF

Info

Publication number
CN107251368B
CN107251368B CN201580071893.1A CN201580071893A CN107251368B CN 107251368 B CN107251368 B CN 107251368B CN 201580071893 A CN201580071893 A CN 201580071893A CN 107251368 B CN107251368 B CN 107251368B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
main body
electromagnetic component
rotor
flux motor
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580071893.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107251368A (zh
Inventor
劳埃德·阿什
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.)
Dana TM4 UK Ltd
Original Assignee
Ashwoods Automotive 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 Ashwoods Automotive Ltd filed Critical Ashwoods Automotive Ltd
Publication of CN107251368A publication Critical patent/CN107251368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107251368B publication Critical patent/CN107251368B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148Sectional cores
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/022Methods 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/163Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

公开了一种径向通量电机。该电机包括:定子的主体以及转子,该定子具有主体和多个电磁元件,所述主体限定了纵向轴线、大体上圆柱形的内表面以及内部容积,每个电磁元件包括铁磁性材料制成的定子芯以及导电材料制成的绕组,绕组围绕所述电磁元件的所述定子芯的至少一部分,所述电磁元件围绕所述定子的所述内表面设置并且可操作以在所述定子的所述内部容积中在径向方向上感生磁通量场,转子位于定子的内部容积内并且可相对于定子旋转。定子的主体的内表面和定子的电磁元件限定配合的接合特征件,所述接合特征件的形状用于防止所述定子的所述主体和所述电磁元件之间的相对旋转,并且使得所述定子的所述主体与所述电磁元件之间能够相对纵向运动。

Description

径向通量电机
技术领域
本发明涉及径向通量电机,其中,在定子和用于与被安装为在定子内旋转的转子之间的径向方向上感生磁通量。
背景技术
常规的径向通量电机包括定子的主体,该主体具有绕定子的内表面设置的多个定子芯并且在定子内限定一容积。导电线圈绕各定子芯设置并且操作以在定子内的径向方向上生成磁通量。圆柱转子被设置在定子的内容积内以相对于定子旋转,该圆柱转子可以包括多个永磁体。在转子和定子之间限定空气间隙。在使用中,转子与通过使电流流过定子线圈生成的磁通量场相互作用,借此产生引起转子相对于定子旋转的力。
现有的径向通量电机包括驱动轴,在定子组件内转子被安装在驱动轴上。驱动轴在驱动轴的两端处由位于定子外壳中的轴承支承。这样的设计的一个优点是得到独立的电机。然而,这样的设计的制造和维护是困难的,且因此是昂贵的。
此外,典型的径向通量电机是根据各种测量参数(特别是旋转速度和线圈温度)控制的。径向通量电机的现有设计使用了提供速度编码器、温度传感器和控制电子器件的复杂设置。由此,现有设计的制造和维护能够可能是复杂且存在问题的。
本发明的实施例试图解决现有设计存在的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种径向通量电机,该电机包括:传动系统组件,所述传统系统组件具有外壳和传动轴,所述传动轴从所述外壳延伸出来并且仅由所述外壳内的轴承装置支承以相对于所述外壳旋转;定子,其具有主体和多个电磁元件,所述主体限定了纵向轴线、大体上圆柱形的内表面以及内部容积,每个电磁元件包括铁磁性材料制成的定子芯以及导电材料制成的绕组,所述绕组围绕所述电磁元件的所述定子芯的至少一部分,所述电磁元件围绕所述定子的所述内表面设置并且可操作以在所述定子的所述内部容积中在径向方向上感生磁通量场,所述定子的所述主体附接到所述传动系统组件的所述外壳,使得所述传动系统组件的所述传动轴延伸到所述内部容积中;转子,所述转子附接到所述传动轴并且位于所述定子的所述内部容积内,所述转子可相对于所述传动轴组件的壳体和所述定子旋转,所述转子仅由所述传动系统组件的所述外壳的所述轴承装置支承以相对于所述定子旋转;以及围封部,所述围封部位于所述定子的所述主体的第一侧,并且设置为大体上接近所述定子的该第一侧。
该电机的一个示例还包括编码器定位构件,所述编码器定位构件具有第一部分、轴承和第二部分,所述第一部分附接到所述传动轴的端部且与该端部一同旋转,所述轴承安装在所述第一部分上,所述第二部分位于所述轴承上,以使得所述第一部分可绕所述轴承相对于所述第二部分旋转,其中,所述第一部分适于容置磁编码器元件,并且所述第二部分适于容置包括磁性传感器的编码器电路,所述磁性传感器可操作以与容置在所述第一部分中的磁性编码器交互,所述第一部分和所述第二部分被设置为限定该磁性编码器元件和该传感器之间的预定空气间隙。
该电机的一个示例还包括位于所述第一部分中的磁性编码器元件和位于所述第二部分中的编码器电路。
编码器电路可以包括控制电路,该控制电路可操作以控制电机。控制电路可以包括非接触式温度传感器,所述非接触式温度传感器可操作以测量如下各项中的至少一项的温度:所述转子、以及所述定子的所述绕组。
在该径向通量电机的一个示例中,所述定子可以具有主体和多个电磁元件,所述主体限定了纵向轴线、大体上圆柱形的内表面以及内部容积,每个电磁元件包括铁磁性材料制成的定子芯以及导电材料制成的绕组,所述绕组围绕所述电磁元件的所述定子芯的至少一部分,所述电磁元件围绕所述定子的所述内表面设置并且可操作以在所述定子的所述内部容积中在径向方向上感生磁通量场,并且转子位于定子的内部容积中且可相对于定子旋转,其中所述定子的所述主体的内表面和所述定子的所述电磁元件限定配合的接合特征件,所述接合特征件的形状用于防止所述定子的所述主体和所述电磁元件之间的相对旋转,并且使得所述定子的所述主体与所述电磁元件之间能够相对纵向运动。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于根据本发明的第一方面的电机的部件套件,该部件套件包括用于附接到传动系统组件的定子以及用于附接到传动轴的转子。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造径向通量电机的方法,该方法包括以下步骤:提供定子的主体;对于每个电磁元件:将导电绕组围绕定子芯以形成完整的电磁元件;将所述电磁元件插入所述定子的所述主体的内部容积中,以使得所述电磁元件的接合特征件与所述定子的所述主体的接合特征件接合;以及,将所述导电绕组连接到所述电机的控制电路。
本发明的实施例提供了径向通量转子,其中,电磁元件被提供为与定子的主体分离开。由此,电磁元件可以在必要时很容易地进行移除、维修和/或更换。与过去将定子芯永久连接到定子的主体上相比,绕组可以更容易且更有效地围绕定子芯缠绕。
定子的主体优选地包括多个用于向电磁元件提供可释放的接合的接合特征件。定子的主体的每个接合特征件在使用中可以被设置为向单独的电磁元件提供可释放的接合。然而,定子的主体可以提供多个用于向单独的电磁元件提供可释放的接合的接合特征件。
定子的主体优选地提供位于环部的圆柱内表面上的多个接合特征件。接合特征件优选地沿环部的内表面彼此隔开。接合特征件优选地被设置为沿环部的内表面彼此等距离隔开。定子的主体的接合特征件优选地沿环部的内表面对齐,从而彼此设置在同一平面内。
接合特征件优选地被设置成,一旦被可释放地接合到定子通量板上,则电磁元件之间彼此邻近放置并且以预定距离隔开。
每个电磁元件优选地至少一个接合特征件以用于与定子的主体的对应互补接合特征件可释放的接合。每个电磁元件优选地提供多个接合特征件以用于与定子的主体的对应互补接合特征件可释放的接合。
每个电磁元件的第一端部优选地提供一个或多个接合特征件以用于与定子的主体所提供的一个或多个互补接合特征件可释放的接合。接合特征件优选地被设置在定子芯的第一端部的中间位置处。
接合特征件可以是用于提供定子的主体和电磁元件之间的可释放的接合的任何合适的特征件。例如,接合特征件可以选自以下中的一个或更多个:凹部、通道、凹槽、开孔、凸部或脊部、或其任何组合。
接合特征件优选地将定子芯固定到定子的主体上,从而足以对抗电机产生的旋转力。
定子的主体优选地包括上表面和下表面。内表面优选地在定子的主体的上表面和下表面之间延伸。定子的主体的内表面优选地提供一个或更多个通道作为接合特征件。通道的形状和尺寸优选地被设置为容置且可释放地接合对应电磁元件的互补接合特征件。通道可以从定子的主体的内表面向外径向延伸。通道可以从上表面开始或在上表面附近在与定子的主体的上表面大体垂直延伸的方向上延伸向下表面。通道可以具有任何适合于接合电磁元件的具有互补形状和尺寸的接合特征件的形状和尺寸。优选地,每个通道具有T形横断面。横断面指的是在由定子的主体限定的平面内延伸的截面。
定子通量板的内表面可以包括用于可释放地接合到单独的电磁元件的多个接合特征件,这多个接合特征件沿从定子的主体的上表面到下表面延伸的方向彼此隔开。
电磁元件可以以单个单元来提供。电磁元件可以由多个电磁部分提供,这多个电磁部分在使用中对齐以提供电磁元件。
优选地,在横断平面内测量的电磁元件的第一端部和/或第二端部的横断面尺寸大于电磁元件的主体部分的横断面尺寸。由此,每个电磁元件在第一端部和第二端部之间的主体部分的每一侧上提供凹部,该凹部的形状和尺寸被设置为容纳多个导线绕组。
电磁元件的第一端部的横断面尺寸优选地大于定子芯的第二端部的横断面尺寸。
电磁元件的第一端部可以具有任何合适的形状。优选地,第一端部的形状被设置为补充定子通量转子的内表面。电磁元件的第一端部可以是大体平整的。电磁元件的第二端部可以具有任何合适的形状。优选地,第二端部包括弓形部分。例如,当电磁元件可释放地接合到定子的主体时,电磁元件的第二端部提供间断的圆柱形内表面,该内表面设置在转子通量板的圆柱形外表面的附近。
定子的主体的内表面可以是多面的。每个面可以由大体上平面部分提供。定子通量转子的圆柱形内表面例如可以由多个邻接的平面部分提供。每个平面部分可以提供一个或更多个接合特征件,该接合特征件用于与由电磁元件的第一端部提供的互补接合特征件可释放地接合。
在相对的自由边缘之间测量的电磁元件的第一端部的尺寸可以对应于定子芯可释放接合到的定子通量板的内表面的对应部分(例如平面部分)的尺寸。
电磁元件可以由任何合适的材料组成。优选地,电磁元件可以由层压钢组成。通过使用层压钢板,涡流和铁损被降至最小。此外,层压钢提供了所需要的强度,从而在抵抗定子芯的第二端部上施加的旋转力。
转子优选地包括转子开孔,该转子开孔的形状和尺寸被设置为容置转子的轴。用于转子的轴的转子开孔优选地被设置在转子上的大体中间位置处。
转子优选地包括多个隔开的用于容置永磁体的开孔。开孔优选地在转子上彼此等距离隔开。例如,转子可以包括多个隔开的臂,其中,用于永磁体的一个或更多个开孔可以被设置在隔开的相邻的成对的臂之间。臂优选地被设置为在使用中将永磁体保持在转子的对应开孔内的位置处。特别地,臂优选地被设置为提供针对旋转力的阻力。
一个或更多个(例如每个)开孔可以在经向上从邻近转子开孔的区域向转子的外圆柱表面延伸。一个或更多个(例如每个)用于永磁体的开孔优选地具有细长形状。所述或每个用于永磁体的开孔的纵轴线优选地在大体上径向延伸。
永磁体被容置在转子的开孔内。在使用中,永磁体接近于并且在由电磁元件的第二端部限定的开孔中旋转。所产生的跨过永磁体和定子的第二端部之间的空气间隙的磁通量场在径向延伸。
电磁元件中的每一个还可以包括导线绕组,该导线绕组绕主体部分延伸并且位于设置在定子芯的第一端部和第二端部之间的凹部内。
电机还可以包括围封部,围封部的形状和尺寸被设置为抵靠定子的主体的上表面和下表面。
电机优选地还包括用于精确地确定PCB(印刷电路板)相对于转子和编码器磁体的位置的定位组件。定位组件优选地位于转子的下表面附近。定位组件优选地包括用于容置编码器磁体的第一部分,其中,第一部分可附接到转子的下表面并且可与转子一同旋转。定位部分优选地包括用于容置编码器PCB(印刷电路板)的第二部分,其中,第二部分不可与转子一同旋转。
本文中的术语“电机”指的是电动机、发电机、电动机单元/发电机单元或其它类型的电机。
附图说明
图1示出了电机的定子的主体的透视图;
图2示出了电机的电磁元件的俯视图;
图3示出了图2的电磁元件的透视图;
图4示出了单件定子的透视图,该单件定子包括定子主体和多个内置的电磁元件;
图5示出了转子的透视图;
图6示出了电机的透视图,该电机包括图1的定子的主体以及图2的电磁元件和图5的转子;
图7示出了具有位置编码器的图6的电机的截面图;
图8示出了图7的电机的截面图的近视图;
图9示出了图7的位置编码器的侧视图;
图10示出了图7的位置编码器的俯视图;以及
图11示出了图7的位置编码器的截面图。
具体实施方式
参照图1至图3和图5至图7,电机1包括具有主体2的定子、多个电磁元件3以及包括多个永磁体5的转子4。
定子的主体2具有大致圆形的截面并且限定大体上圆柱形的内表面6。内表面6可以是如图所示为多面的,或者可以是任何其它合适的形状。主体2限定了纵向轴线和内部容积。
在图1的示例中,内部表面6具有十二个邻接的平面部分7,这些平面部分提供内部表面6。然而,可以理解,取决于电机要求,内表面6可以包括任何合适数量的平面部分。
每个平面部分7提供位于中心的通道8作为接合特征件。定子的主体2因而提供了十二个相互隔开的通道8。通道为各电磁元件3提供可释放的接合,这将在下文中更加详细地描述。如图1中所示,各通道8彼此等距分隔,尽管可以使用任何合适的分隔方式。
尽管附图中将定子的主体2示为提供通道以向电磁元件3提供可释放的接合,但是应当理解的是定子的主体2可以提供任何合适的设置和数量的接合特征件或接合特征件的组合。
例如,平面部分中的一个或多个(例如,每个平面部分)可以提供两个或更多个接合特征件。每个平面部分可以提供与其它平面部分相同数量的接合特征件。平面部分可以根据电机的需求而包括不同数量的接合特征件。内表面6(例如,平面部分7)可以在任何合适位置提供接合特征件。应当理解,内表面6(例如,每个平面部分)提供的接合特征件的数量以及接合特征的位置可以根据电机的需求而变化。
如图1中所示,每个通道8从主体2的上表面9延伸到主体2的下表面10。每个通道8在与主体2的上表面9大体上垂直的方向上延伸。在示例中,每个通道8具有T形横断面。然而,应当理解,主体2可以提供具有任何合适的截面形状和尺寸的通道以向电磁元件3提供可释放的接合。
在示例中,电机1包括12个电磁元件3。如图2和3中所示,每个电磁元件3包括定子芯,该定子芯具有第一端部11、主体部分12以及相对的第二端部13。每个定子芯的第一端部11被设置为在使用中与主体2的内表面6接触。
第一端部11是大体上平整的并且将形状和尺寸设置为顺应定子的主体2的对应平面部分7并与之对齐。在相对的自由边缘16、17之间测量的电磁元件3的第一端部11的尺寸可以对应于定子芯3可释放地接合到的定子通量板2的内表面6的对应平面部分7的尺寸。然而,应当理解,第一端部11可以具有任何适合的形状和尺寸,从而与定子的主体的内表面6的对应部分对齐。
第二端部13是弓形的,以使得当电磁元件3可释放地接合到定子的主体2时,电磁元件3的第二端部13提供间断的圆柱内表面17。
每个电磁元件3的第一端部11提供位于中心的凸部或键14,凸部或键具有T形横断面。凸部或键14的形状和尺寸被设定为容纳在定子的主体2的通道8内。应当理解,每个电磁元件3可以提供任何合适的接合特征件以提供到定子的主体2的可释放的接合。此外,应当理解,每个电磁元件3可以提供位于任何合适位置的任何合适数量的接合特征件以提供到定子的主体2的可释放的接合。接合特征件的数量和位置可以在各电磁元件之间有所变化。
在横断平面内测量的电磁元件3的第一端部11和第二端部13的横断面尺寸大于电磁元件3的主体部分12的横断面尺寸。由此,每个电磁元件3在第一端部11和第二端部13之间的主体部分12的每一侧上提供凹部15、15',该凹部的形状和尺寸被设置为容纳多个导线绕组。
电磁元件13的第一端部11的横断面尺寸大于定子芯的第二端部13的横断面尺寸。然而,应当理解,定子芯的第一端部11和第二端部13的横断面尺寸可以根据电机的需求而变化。
电磁元件3可以由任何合适的材料组成。图3中所示的电磁元件3由层压钢(laminated steel)组成。
如图6中所示,电磁元件3中的每一个还包括导电绕组24,该导电绕组24绕主体部分12延伸并且位于设置在定子芯的第一端部11和第二端部13之间的凹部15、15'内。
在一个优选示例中,每个电磁元件3被设置为具有定子芯和绕组的单个组件。
图4中示出了单件定子的一个示例。定子包括定子主体102,该定子主体102包括从定子主体开始延伸的多个分隔的集成电磁元件103。凹部115被设置在相邻的成对的电磁元件103之间以容纳导电绕组(未示出)。
根据本发明的一个方面,用于电机中的上述定子组件适于直接栓到诸如齿轮箱之类的其它传动系统组件上。该其它传动系统组件借此形成电机的外壳的一部分。
此外,如下文中所述,这样的电机的转子被直接附接到该齿轮箱(或其它传动系统组件)的传动轴,以使得转子由齿轮箱的轴承承载。这使得不需要电机自身内的轴承,从而有助于简化制造和维修。
如图5至7所示,转子4包括轴开孔18,轴开孔18的形状和尺寸被设置为容纳轴(未示出)。轴开孔18被设置在转子4的大体中心位置处。转子4被设置为在使用中置于定子的主体2内并与之对齐,从而相对于定子旋转(如图6中所示)。
在该示例中,转子4包括16个隔开的开孔19,开孔19的形状和尺寸被设置为容纳永磁体(未示出)。开孔19绕转子4彼此隔开。隔开的开孔19可以具有任何合适的形状。在该示例中,开孔19具有细长形状。每个开孔19的纵轴线以相对于转子4径向轴线的一角度延伸。转子4提供的用于磁体的开孔19数量是电磁元件3的两倍。开孔19可以设置在任何合适的位置。在该示例中,开孔19在转子4的外边缘区域21中。应当理解,开孔19的数量、形状、尺寸和布置可以根据电机的需求变化。
转子4还提供多个隔开的臂20。图6中所示的转子具有8个隔开的臂20。应当理解,转子4可以包括任何合适数量的开孔19和臂20。
如图7中所示,实现本发明的一个方面的电机包括围封部22,围封部22抵靠定子的主体2的表面。围封部22大体上包围定子的主体2和电磁元件3。在本发明的一个实施例中,围封部仅被设置在定子2的一侧。在这样的实施例中,定子2被设置为直接附接(例如通过螺栓)到齿轮箱或其它传动系统组件。转子4适于直接附接到传动系统组件的传动轴。这样的设置不需要电机在定子上设置用于转子的轴承。
传动系统组件具有自该传动系统组件延伸的传动轴。传动轴仅由包含在传动系统组件中的轴承支承,并且不由定子外壳或围封部中的轴承支承。以此方式,转子4在附接到传动轴上时仅由传动系统组件的轴承以悬臂方式支承。该设计使得不需要定子外壳和围封部中的额外轴承,这有助于更加直接的制造和维护电机。电机自身中没有轴承同样降低了制造容差。
此外,这样的设计使得电驱动电机能够直接附接到待驱动的设备的传动系统的传动轴。例如,这样的布置使得能够高效安装和维护用于诸如高尔夫球车之类的电动车或者用于泵或任何其它需要电驱动电机的设备的驱动电机。没有电机轴承减少了磨损组件的数量,并且有助于直接替换转子和其它驱动电机组件。
如图7至11中所示,电机1还包括定位组件30。定位组件30附接到转子4的端部表面。定位组件30包括第一部分31,该第一部分31附接到转子4的端部表面并且可与转子4一同旋转。在附图所示的实施例中,第一部分31大体上是圆锥形的。定位组件30大体上以转子4为中心。编码器磁体(未示出)位于编码器磁体支架32内,编码器磁体支架32位于定位组件的第一部分31的第一端部37附近。编码器磁体因而可与转子4一同旋转。
定位部分30还包括用于支承编码器PCB(印刷电路板)36的第二部分33。编码器PCB携带编码器电路,该编码器电路可操作以提供与转子4的速度和位置有关的编码信号。这些信号从与磁体紧密磁耦合的磁性传感器37的输出得到。
编码器PCB还携带至少一个用于测量转子的温度和/或定子的绕组的温度的非接触式温度传感器。
第二部分33附接到位于围封部22上的控制器外壳34。第二部分33不与转子4一同旋转。在定位部分30的第一部分31和第二部分33之间设置轴承35。本发明的电机1提供了一种可靠的方式来相对于编码器磁体和转子4精确定位PCB,同时使得能够容易地制造和维修定位组件。
控制器外壳34容置用于电机的控制电路,并且包括用于与PCB 36上的编码器电路连接的电路。控制电路还能够与各种控制传感器(如红外温度传感器)连接,并且可操作以提供用于控制电机的控制信号。
在使用中,转子4可贴近位于定子的内部容积中的电磁元件3的第二端部13旋转。
当以电动机操作时,电流被提供给电磁元件3的绕组,从而感生出磁通量场,该磁通量场跨过容置在开孔19中的永磁体与定子芯3的第二端部13之间的空气间隙。磁通量场在定子的内部容积内在电磁元件3和转子4之间以径向延伸。
按照电动机操作的已知原理,对电流进行控制以建立变化磁通量场,以使得在转子的永磁体中感生出电磁力,借此致使转子相对于定子旋转。
当以发电机操作时,致使转子4相对于电磁元件3旋转,以使得永磁体的旋转经过绕组,致使电流流过绕组,借此生成电能。再一次,实现本发明的电机按照已知原理操作。
根据本发明的实施例的径向通量电机相比于之前的设计能够以更加直接的方式来制造和维修。根据本发明的另一方面,制造诸如电机的方法包括首先提供定子主体。对于每个电磁元件3,导电绕组围绕定子芯以形成完整的电磁元件。可选的额外步骤为对元件进行封装,例如使用塑性材料进行封装。
每个电磁元件3则被插入主体2的内部容积,以使得电磁元件的接合特征件与定子的主体的接合特征件接合。以此方式,完整的电磁元件3能够被容易且快速地插入定子主体2(或移除)。
电磁元件3的绕组则连接到电机的控制电路。
尽管已经参照附图中所示的实施例对本发明的各方面进行了描述,但是应当理解,本发明并不限于所示的准确实施例,在不需要进一步的创造性技能和努力的情况下的各种变型和修改也是有效的。

Claims (16)

1.一种径向通量电机,包括:
传动系统组件,所述传动系统组件具有外壳和传动轴,所述传动轴从所述外壳延伸出来并且仅由所述外壳内的轴承装置支承以相对于所述外壳旋转;
定子,所述定子具有主体和多个电磁元件,所述主体限定了纵向轴线、大体上圆柱形的内表面以及内部容积,每个电磁元件包括铁磁性材料制成的定子芯以及导电材料制成的绕组,所述绕组围绕所述电磁元件的所述定子芯的至少一部分,所述电磁元件围绕所述定子的所述内表面设置并且能操作以在所述定子的所述内部容积中在径向方向上感生磁通量场,所述定子的所述主体附接到所述传动系统组件的所述外壳,使得所述传动系统组件的所述传动轴延伸到所述内部容积中;
转子,所述转子附接到所述传动轴并且位于所述定子的所述内部容积内,所述转子能相对于所述传动轴组件的壳体和所述定子旋转,所述转子仅由所述传动系统组件的所述外壳的所述轴承装置支承以相对于所述定子旋转;以及
围封部,所述围封部位于所述定子的所述主体的第一侧,并且设置为基本上接近所述定子的该第一侧;
编码器定位构件,所述编码器定位构件具有第一部分、轴承和第二部分,所述第一部分附接到所述传动轴的端部且能与该端部一同旋转,所述轴承安装在所述第一部分上,所述第二部分位于所述轴承上,以使得所述第一部分能绕所述轴承相对于所述第二部分旋转,
其中,所述第一部分适于容置磁编码器元件,并且所述第二部分适于容置包括磁性传感器的编码器电路,所述磁性传感器能操作以与容置在所述第一部分中的磁性编码器交互,所述第一部分和所述第二部分被设置为限定该磁性编码器元件和该传感器之间的预定空气间隙。
2.根据权利要求1所述的径向通量电机,还包括位于所述第一部分中的磁性编码器元件和位于所述第二部分中的编码器电路。
3.根据权利要求2所述的径向通量电机,其中,所述编码器电路包括能操作以控制所述径向通量电机的控制电路。
4.根据权利要求3所述的径向通量电机,其中,所述控制电路包括非接触式温度传感器,所述非接触式温度传感器能操作以测量如下各项中至少一项的温度:所述转子、以及所述定子的所述绕组。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的径向通量电机,其中,所述定子具有主体和多个电磁元件,所述主体限定了纵向轴线、大体上圆柱形的内表面以及内部容积,每个电磁元件包括铁磁性材料制成的定子芯以及导电材料制成的绕组,所述绕组围绕所述电磁元件的所述定子芯的至少一部分,所述电磁元件围绕所述定子的所述内表面设置并且能操作以在所述定子的所述内部容积中在径向方向上感生磁通量场,并且所述定子的所述主体的内表面和所述定子的所述电磁元件限定配合的接合特征件,所述接合特征件的形状用于防止所述定子的所述主体和所述电磁元件之间的相对旋转,并且所述接合特征件使得所述定子的所述主体与所述电磁元件之间能够相对纵向运动。
6.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,每个电磁元件由单个被封装的组件提供,该单个被封装的组件包括所述定子芯以及相关联的导电绕组。
7.根据权利要求6所述的径向通量电机,其中,所述定子的主体的接合特征件与电磁元件的接合特征件被设置为向该电磁元件提供能释放的接合。
8.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,所述接合特征件选自:凹部、通道、凹槽、开孔、凸部或脊部、或所述凹部、通道、凹槽、开孔、凸部和脊部的任何组合。
9.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,所述定子的所述主体包括上表面和下表面,并且所述内表面在所述定子的所述主体的上表面和下表面之间延伸,并且所述定子的所述内表面提供一个或更多个通道,所述通道相对于所述定子的所述主体在大体纵向上延伸。
10.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,每个电磁元件的所述定子芯提供凹部以容置对应的导电绕组。
11.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,所述定子的所述主体的所述内表面是多面的。
12.根据权利要求5所述的径向通量电机,其中,所述转子包括多个隔开的开孔,所述开孔用于将永磁体容置在所述开孔中,所述开孔径向延伸。
13.根据权利要求12所述的径向通量电机,其中,所述转子包括多个隔开的臂,并且所述开孔被设置在相邻的成对的臂之间。
14.根据权利要求12或13所述的径向通量电机,其中,用于容置所述永磁体的所述开孔具有细长形状。
15.一种用于根据权利要求1至14中任一项所述的径向通量电机的部件套件,所述部件套件包括用于附接到传动系统组件上的定子以及用于安装在所述传动系统组件的传动轴上的转子。
16.一种制造根据权利要求5至14中任一项所述的径向通量电机的方法,所述方法包括以下步骤:
提供定子的主体;
对于每个电磁元件:
将导电绕组围绕定子芯以形成完整的电磁元件;
将所述电磁元件插入所述定子的所述主体的内部容积中,使得所述电磁元件的接合特征件与所述定子的所述主体的接合特征件接合;以及
将所述导电绕组连接到所述径向通量电机的控制电路。
CN201580071893.1A 2014-12-03 2015-11-12 径向通量电机 Expired - Fee Related CN107251368B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1421446.4 2014-12-03
GB1421446.4A GB2532963B (en) 2014-12-03 2014-12-03 Drivetrains including radial flux electrical machines
PCT/GB2015/053429 WO2016087817A1 (en) 2014-12-03 2015-11-12 Radial flux electrical machines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107251368A CN107251368A (zh) 2017-10-13
CN107251368B true CN107251368B (zh) 2019-09-17

Family

ID=52349847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580071893.1A Expired - Fee Related CN107251368B (zh) 2014-12-03 2015-11-12 径向通量电机

Country Status (5)

Country Link
US (3) US11063481B2 (zh)
EP (1) EP3227985A1 (zh)
CN (1) CN107251368B (zh)
GB (1) GB2532963B (zh)
WO (1) WO2016087817A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6824764B2 (ja) * 2017-01-27 2021-02-03 キヤノン株式会社 センサ、ロボット装置及び物品の製造方法
TWM576750U (zh) 2017-07-25 2019-04-11 美商米沃奇電子工具公司 電氣組合物、電動化裝置系統、電池組、電馬達、馬達總成及電馬達總成
CN108282038A (zh) * 2018-03-30 2018-07-13 中科矿山设备有限公司 矿井提升机的电动机定子和外转子的模块化结构
US11780061B2 (en) 2019-02-18 2023-10-10 Milwaukee Electric Tool Corporation Impact tool
WO2020243882A1 (zh) * 2019-06-03 2020-12-10 威刚科技股份有限公司 轴向间隙型旋转电机的轴向转子
US11799342B2 (en) 2020-02-20 2023-10-24 Kohler Co. Printed circuit board electrical machine
US11658530B2 (en) 2021-07-15 2023-05-23 Stoneridge, Inc. Modular brushless DC (BLDC) motor construction

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19512080A1 (de) * 1994-04-05 1995-10-19 Smc Kk Elektrisches Stellglied
EP0803962A1 (en) * 1996-04-23 1997-10-29 Bamo Elettroutensili S.r.l. Polar package construction for permanent magnet rotors of alternators and the like
JP2001025198A (ja) * 1999-07-05 2001-01-26 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両駆動装置
CN1659761A (zh) * 2002-05-20 2005-08-24 美国艾默生电气公司 密封分段定子的内径的方法和装置
CN102244446A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 天津市松正电动科技有限公司 一种永磁同步电机
WO2014041313A1 (fr) * 2012-09-13 2014-03-20 Valeo Equipements Electriques Moteur Stator a dents rapportees pour machine electrique tournante et machine electrique tournante correspondante

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU63316A1 (ru) 1941-05-14 1943-11-30 И.Н. Щеглов Эталонный источник звука
SU633116A1 (ru) * 1977-06-01 1978-11-15 Чувашский Государственный Университет Имени И.Н.Ульянова Датчик положени ротра вентильного электродвигател
US6880229B2 (en) * 2002-03-08 2005-04-19 Dura-Trac, Inc. Electrical machine construction using axially inserted teeth in a stator ring or armature
DE10236700B4 (de) * 2002-08-09 2005-02-24 Minebea Co., Ltd. Vorrichtung zur Halterung und Fixierung einer Sensorvorrichtung in einem Gleichstrommotor
JP2007110797A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Honda Motor Co Ltd ステータにおける給電線とターミナルの接続構造、および接合装置
JP4856999B2 (ja) * 2006-03-24 2012-01-18 日立アプライアンス株式会社 モータ
TW200822488A (en) * 2006-09-08 2008-05-16 Sanyo Electric Co Motor
KR101273594B1 (ko) * 2007-04-05 2013-06-14 삼성전자주식회사 모터 및 이를 갖춘 드럼세탁기
EP2065690B1 (de) * 2007-11-27 2010-10-20 Siemens Aktiengesellschaft Dynamoelektrische Maschine mit einem Temperaturerfassungsmesssystem
JP5253098B2 (ja) * 2008-11-07 2013-07-31 トヨタ自動車株式会社 回転電機
KR101949198B1 (ko) * 2011-09-08 2019-02-20 삼성전자주식회사 모터와 이를 가지는 세탁기
TWM435097U (en) * 2011-10-28 2012-08-01 Herng Shan Electronics Co Ltd Three-phase motor structure
FR2991118B1 (fr) * 2012-05-24 2015-11-13 Valeo Equip Electr Moteur Rotor de machine electrique et dispositif de maintien d'aimants permanents associe
WO2014048453A1 (en) * 2012-09-25 2014-04-03 Aktiebolaget Skf Electric motor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19512080A1 (de) * 1994-04-05 1995-10-19 Smc Kk Elektrisches Stellglied
EP0803962A1 (en) * 1996-04-23 1997-10-29 Bamo Elettroutensili S.r.l. Polar package construction for permanent magnet rotors of alternators and the like
JP2001025198A (ja) * 1999-07-05 2001-01-26 Honda Motor Co Ltd ハイブリッド車両駆動装置
CN1659761A (zh) * 2002-05-20 2005-08-24 美国艾默生电气公司 密封分段定子的内径的方法和装置
CN102244446A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 天津市松正电动科技有限公司 一种永磁同步电机
WO2014041313A1 (fr) * 2012-09-13 2014-03-20 Valeo Equipements Electriques Moteur Stator a dents rapportees pour machine electrique tournante et machine electrique tournante correspondante

Also Published As

Publication number Publication date
US20230412012A1 (en) 2023-12-21
CN107251368A (zh) 2017-10-13
GB2532963A (en) 2016-06-08
WO2016087817A1 (en) 2016-06-09
US11063481B2 (en) 2021-07-13
GB2532963B (en) 2017-10-25
US11870301B2 (en) 2024-01-09
US20170366053A1 (en) 2017-12-21
EP3227985A1 (en) 2017-10-11
GB201421446D0 (en) 2015-01-14
US20210305854A1 (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107251368B (zh) 径向通量电机
US7504754B2 (en) Rotor having multiple permanent-magnet pieces in a cavity
TWI558066B (zh) 電機
US10505422B2 (en) Axial flow electric motor with conductor layers on stator arranged in semi-phases printed on a pair of conductive layers
CN109891708B (zh) 利用多层基板的层叠型定子和利用其的车载传感器
US10260873B2 (en) Surveying apparatus with positioning device
CN106208531A (zh) 电动机和发电机
CN106067714B (zh) 用于将磁体安装于电机的装置
WO2013140400A1 (en) Brushless dc motor
US11081916B2 (en) Rotor device for an electric motor and/or generator, rotor and motor with such a rotor device as well as production method
RU2015120978A (ru) Индукционное полое спиральное транспортирующее устройство
ES2941256T3 (es) Máquina electromagnética sin núcleo con doble rotor
JP2019501617A (ja) モーターおよびこれを含む電動式操向装置
CA2782993C (en) Electric machine
CN101517863B (zh) 轴向磁通电机
CN208707481U (zh) 旋转电气机械
CN114876955B (zh) 一种磁悬浮轴承、压缩机
JP2016226261A (ja) ロータアッセンブリーおよびこれを含むモータ
CN102005830B (zh) 转盘永磁发电机
JP2021535714A (ja) モータ
CN206620035U (zh) 多级pcb永磁无刷电机和机械设备
KR101845496B1 (ko) 분리형 모터 감속기
JP2020145881A (ja) 回転子及び同期電動機
CN100409544C (zh) 扁平型振动马达
KR101587043B1 (ko) 비접촉 방식 발전 장치와 이를 이용한 풍력 발전 장치 및 자전거용 발전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Devon

Applicant after: ASHWOODS AUTOMOTIVE Ltd.

Address before: Devon

Applicant before: ASHWOODS AUTOMOTIVE LTD.

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: 20190917

Termination date: 20211112