CN107408875B - 轴向磁通电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁通电机。电机包括定子，所述定子包括定子壳体，所述定子壳体封闭围绕所述电机的轴线轴向间隔设置的多个定子线棒，以及转子，所述转子包括一组永磁体并安装成围绕电机的轴线旋转。所述转子沿着所述电机的轴线与所述定子间隔开，以限定所述定子和所述转子之间的间隙，并且其中所述电机中的磁通大体上沿着轴向方向。所述电机还包括轮毂组件，所述轮毂组件包括由轴承分隔开的旋转轮毂和安装座，以允许所述轮毂相对于所述安装座旋转，所述旋转轮毂包括轮毂凸缘，并且所述安装座包括安装座凸缘，每个所述凸缘彼此轴向间隔开。所述电机还包括用于安装所述轮毂组件和定子的隔板，其中所述隔板安装到所述轮毂组件的所述安装座凸缘上，并且所述定子壳体安装到所述隔板上。所述转子包括设置在所述定子的两侧的第一转子和第二转子，所述第一转子安装到所述轮毂凸缘上，并且所述第二转子仅安装到所述第一转子上，所述第一转子和第二转子一起形成穿过所述定子的两侧延伸并且能够围绕所述电机的轴线相对于所述定子旋转的U形转子。

Description

轴向磁通电机

技术领域

本发明涉及轴向磁通电机(axial flux machine)。

背景技术

在本发明中，我们关注轴向磁通永磁机。一般而言，这些圆盘状或环状的转子和定子结构绕轴线布置。通常，定子包括一组各自平行于轴线的线圈，并且转子承载一组永久磁体，并且安装在轴承上，使得来自定子线圈的磁场驱动所述转子围绕轴线旋转。图1a示出了本发明的轴向磁通电机的大体结构，其具有设置在定子S两侧的一对转子R1、R2，但是本发明的简单结构可以省略其中一个转子。可以看出，在转子和定子之间存在空隙G，并且在轴向磁通电机中，穿过所述空隙的磁通的方向基本上是轴向的。

取决于转子上北极和南极的布置，轴向磁通永磁机具有各种配置。图1b示出了Torus NS电机、Torus NN电机(其具有较厚的磁轭(a thicker yoke)，因为NN磁极布置要求磁通流过磁轭的厚度)和YASA(无磁轭分段电枢(Yokeless and Segmented Armature))拓扑结构的基本配置。YASA拓扑结构的图示显示了两个线圈的横截面，交叉阴影区域显示了每个线圈周围的绕组。可以理解，省掉定子磁轭显著减轻了重量和铁损，但一个缺点是损失了其中可以安装轴承以支撑转子的刚性结构。因此，优选地，对于双转子，单定子的轴向磁通电机的YASA拓扑结构，将轴承安装在定子范围内，并且定子任一侧上的来自转子的磁力在轴向上是平衡的。转子被设计成抵抗朝向定子弯曲。

之前在GB2468017中描述了一种模块化布置，其中轴承被封闭在定子的范围内，所述轴承支撑双转子，其中输出端和环形壳体之间的整个载荷通过定子和转子之间的轴承传递，因此无需相对于定子壳体对转子或其输出端进行其他安装，并且其中每个转子级包括如图1a中示意性示出的环形盘。

对于轴向磁通电机，转子和定子之间存在高磁力，导致转子朝向定子弯曲。在电机的一些应用中产生的振动和进动力(precession forces)使这些磁力组合。

高扭矩和功率密集电机的设计者追求转子永磁体和定子电枢之间的物理空隙的最小化，从而使磁阻最小化。物理空隙通常大约为1mm左右，并且为了避免转子接触定子，需要刚性轴承和转子盘。

增加轴向磁通电机的转子的刚度的一种方法是为转子盘增加径向肋。然而，径向肋是昂贵的部件并且增加了电机的轴向尺寸。另一种方法是使用具有高固有刚度的材料。然而，永磁转子需要一个磁回路以连接周向分布在转子上的分段磁极。通常使用铁基转子，并且其质量随着厚度的增加而显著增加，从而损害电机的扭矩和功率密度。

由于在不影响转矩和功率密度的情况下，在转子中提供足够的刚度是困难的，所以电机设计者倾向于关注径向磁通电机。

GB2486932描述了一种径向磁通电机，其中图4所示U形磁轭将磁场传递给H形定子的任一侧。在这种配置中，通过保持永磁体的U形轭提供刚度。这种结构缺乏刚度，内转子环没有加强特征，并且转子由混合公差误差的多个部分组成。没有教导密封特征，因此需要周围外壳来防止微粒进入转子-定子空隙。

US4731554的图1和图2教导了类似的外转子电动机，其中在径向拓扑中使用到达定子电枢的任一侧的U形转子实现短的轴向长度。

大多数现有技术参考文献教导了径向磁通转子，其中U形磁轭是敞开的杯形件，其内部安装有定子电枢。这些构造单独凭借磁轭材料的强度来抵抗磁压缩力，并且对功率或扭矩密度没有优化。

US2009/0322165公开了一种外转子轴向磁通电机，如图3所示，转子由U形定子环绕。通过多个刚性机械轭抵抗定子朝向转子运动。转子刚度通过安装在分离的轴承上的外壳，或商业上更实用的，通过US2009/0322165中图1a所描述的利用广泛隔开的轴承而联合在一起的三相定子-转子来实现。

在所有现有技术的实例中，转子和定子需要通过单独的外壳进一步保护其免受环境损害，以防止颗粒进入转子级。通过磁轭中的附加质量实现足够的转子刚度以避免磁力或机械负载下的弯曲，并且组装比本发明更复杂。

此外，一般性的背景现有技术可见于：US2009322165A1；GB992800A；JPH03150054A；KR100663641B1；US5854526A；US6762525B1和US2007228860A1。

因此，我们认识到需要一种改进的轴向磁通电机。

发明内容

本发明提供了一种轴向磁通电机，其包括：定子，所述定子包括定子壳体，所述定子壳体封闭围绕所述电机的轴线周向间隔设置的多个定子线棒，每个所述定子线棒具有围绕其缠绕以产生磁场的一组线圈；转子，所述转子包括一组永磁体并且安装成围绕所述电机的轴线旋转，所述转子沿着所述电机的轴线与所述定子间隔开，以限定所述定子和所述转子之间的间隙，并且其中所述电机中的磁通大体上沿着轴向方向；轮毂组件，所述轮毂组件包括旋转轮毂和安装座，所述旋转轮毂和安装座由轴承分隔开，以允许所述轮毂相对于所述安装座旋转，所述旋转轮毂包括轮毂凸缘，并且所述安装座包括安装座凸缘，每个所述凸缘彼此轴向间隔开；以及隔板，所述隔板用于安装所述轮毂组件和定子，其中，所述隔板安装到所述轮毂组件的所述安装座凸缘上，并且其中所述定子壳体安装到所述隔板上；其中所述转子包括设置在所述定子的两侧的第一转子和第二转子，所述第一转子安装到所述轮毂凸缘上，并且所述第二转子仅安装到所述第一转子上，所述第一转子和第二转子一起形成穿过所述定子的两侧延伸并且能够围绕所述电机的轴线相对于所述定子旋转的U形转子。

通过使用U形转子设计和通过使用轮毂组件，可以提供具有足够刚度的电机，其中仅需要将一个转子安装到旋转轮毂上。这提供了一种紧凑的轴向磁通电机。

第二转子可以沿第一转子的外部轴向边缘仅安装到第一转子上，形成穿过定子的外部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

在这个实施方式中，第二转子可以是L形的环形件，并且其中第二转子的面向定子壳体的内表面与所述隔板的背离所述定子的外表面相互作用，从而在所述隔板和所述第二转子之间形成密封以封闭所述定子壳体。

在第二转子和定子之间提供密封可以防止颗粒物和液体进入电机。

第二转子的内表面可以包括围绕第二转子的内周边的环形槽，环形槽的开口面向定子壳体，并且其中隔板包括朝向第二转子的圆形脊，所述圆形脊设置为位于第二转子的环形槽内，以与环形槽形成迷宫式密封。

这种布置以及在定子和转子之间提供迷宫式密封也为转子的结构提供了额外的刚性。

作为上述布置的替代，第二转子可以沿着从第一转子的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到第一转子上。在这种情况下，第一转子和第二转子一起形成穿过定子的内部径向周缘的两侧延伸的U形转子。有利地，这提供了一种电机，其中磁体可以与支撑元件和轴承的结构分离。这样，转子背铁可以是两片，其中内周结构元件易于修改，以便例如在不改变磁性的情况下改变轮毂轴承组件的直径。

在该电机的这种形式中，其中第二转子是环形件，该环形件包括从环形件延伸的安装部，第二转子通过安装部安装到第一转子，并且安装部在电机中轴向分离隔开第一转子和第二转子。

电机的这种形式还可以包括封闭第一转子的盖子。该盖子将保护第一转子，防止喷雾和灰尘等材料进入电机内。盖子可以连接至定子。此外，位于定子壳体和轮毂组件安装凸缘之间的安装件可以封闭第二转子，从而提供免受外部环境损坏的电机。

优选地，定子与第一转子、第二转子等距设置。

定子壳体可以包括第一径向壁、第二径向壁以及内部大致圆柱形的壁和外部大致圆柱形的壁。径向壁和大致圆柱形的壁中的一者或两者可以包括聚合物。径向壁和大致圆柱形的壁中的一者或两者可以包括热塑性聚合物，特别是高温热塑性聚合物，优选PPA。

在实施方式中，该电机是无磁轭分段电枢轴向磁通电机。

由于电机包括隔板，隔板可以为电机提供额外的刚度。此外，电机可以通过轮毂组件的安装座凸缘或隔板安装到一种结构上。

为了向电机提供动力或从电机输出动力，电机可以包括从旋转轮毂延伸并连接至旋转轮毂的轮轴或轴。轮轴或轴可以连接至轮子或螺旋桨。

电机可以是电动机或发电机。

本发明还提供一种组装轴向磁通电机(例如，上述电机)的方法，该方法包括：将定子安装在隔板上；将隔板安装到轮毂组件安装座凸缘上；将第一转子安装到轮毂组件轮毂凸缘上；以及将第二转子沿第一转子的外部轴向边缘安装到第一转子上，其中所述第一转子和第二转子一起形成穿过定子的两侧延伸的U形转子，所述转子可围绕所述电机的轴线相对于所述定子旋转。

在上述方法中，第二转子沿第一转子的外部轴向边缘仅安装到第一转子上，形成穿过定子的外部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

第二转子可以是L形的环形件，并且其中第二转子的面向定子壳体的内表面与隔板的第二转子的背离定子的外表面相互作用，从而在隔板和第二转子之间产生密封以封闭定子壳体。第二转子的内表面可以包括围绕第二转子的内周边的环形槽，环形槽的开口面向定子壳体，并且其中隔板包括朝向第二转子的圆形脊，所述圆形脊设置为位于第二转子的环形槽内，以与环形槽形成迷宫式密封。

作为上述方法的替代方案，第二转子可以沿着从第一转子的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到第一转子上，第一转子和第二转子一起形成穿过定子的内部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

在该替代方法中，其中第二转子是环形件，该环形件包括从环形件延伸的安装部，第二转子通过安装部安装到第一转子，并且安装部在电机中轴向隔开第一转子和第二转子。

该替代方法还可以包括安装盖子以封闭第一转子。盖子可以连接至定子。此外，位于定子壳体和轮毂组件安装座凸缘之间的隔板可以封闭第二转子。

当安装好定子以及第一转子和第二转子时，定子优选与第一转子、第二转子等距设置，以使定子和相应转子之间的力平衡。

该方法还可以包括通过安装座凸缘或隔板将电机安装到一种结构上。此外，该方法可以包括将轮轴或轴安装到旋转轮毂或第一转子上，这使得能够向电机传递动力，或从电机汲取动力。

附图说明

现在将通过实施方式并参照附图来描述本发明，其中：

图1a至1c分别示出了双转子轴向磁通电机的大体结构，用于轴向磁通永磁电机的示例性拓扑结构，以及无轭分段电枢(YASA)电机的示意性侧视图；

图2示出了图1c的YASA电机的立体图；

图3示出了用于YASA电机的定子和定子壳体的立体的分解图；

图4示出了根据本发明的实施方式的杯形转子轴向磁通永磁电机的分解图；

图5示出了组装好了的图4所示电机的剖视图；

图6示出了图5所示电机的一部分的放大视图；

图7示出了图5所示电机的立体图；

图8示出了图4所示电机的分解剖视图；

图9示出了替代电机的一部分的剖视图；和

图10示出了图9所示电机的剖视图。

具体实施方式

首先参考从我们的PCT申请WO2012/022974取得的图1c，2和3，图1c示出了无轭分段电枢电机10的示意图。

电机10包括定子12和两个转子14a、14b。定子12是围绕转子14a、14b的旋转轴线20周向间隔开的单独定子线棒(stator bars)16的集合。每个线棒16具有自己的轴线(未示出)，该轴线优选但基本上不平行于旋转轴线20设置。每个定子线棒的每个端部设置有极靴(a shoe)18a、18b，所述极靴(a shoe)18a、18b用于限制线圈叠层22的物理目的，该叠层22优选为方形/矩形截面的绝缘电线，从而能够实现高填充因数。线圈22连接到电路(未示出)，在电动机的情况下，该电路激发线圈，使得由在线圈中流动的电流产生的磁场的磁极在相邻的定子线圈22中相反。

两个转子14a、14b携带彼此相对的永磁体24a、24b，定子线圈22位于永磁体24a、24b之间(当定子线棒倾斜时—不是如图所示—磁体同样倾斜)。在相应的极靴和磁体对18a/24a，18b/24b之间设置两个空隙26a、26b。在旋转轴线20周围间隔设置有偶数数量的线圈和磁体，并且优选地，存在不同数量的线圈和磁体，使得线圈不能全部在同一时间，并且在相对于定子的转子的相同旋转位置与相应的磁体对重合。这有助于减少齿槽。

在电动机中，线圈22被通电，使得它们的极性交替，使线圈在不同时间与不同的磁体对对准，导致在转子和定子之间施加转矩。转子14a、14b通常连接在一起(例如通过轴，未示出)并且相对于定子12围绕轴线20一起旋转。磁路30由两个相邻的定子线棒16和两个磁体对24a、24b提供，每个转子的背铁(a back iron)32a、32b连接每个磁体24a、24b的背向相应线圈22的背面之间的磁通。定子线圈16封闭在壳体内，该壳体延伸穿过空隙26a、26b并且限定供应有冷却介质的腔室。

转到图3，示出了定子12a，其中定子线圈位于塑料蛤壳(clam shells)42a、42b之间。这些蛤壳具有外部圆柱形壁44、内部圆柱形壁46和环形径向设置的壁48。在图3的现有技术示例中，径向壁48包括内部凹槽(internalpockets)50以容纳定子线棒16的极靴18a、18b，并在定子12a的两个蛤壳42a、42b组装在一起时定位定子线圈组件16、22、18a、18b。定子壳体42a、42b在线圈22的内部限定空间52，围绕线圈22的外部限定空间54，并且线圈之间存在空间56。空间52、54、56是互连的，限定了冷却室。尽管在图3中未示出，但是当组装时，定子壳体42a、42b设置有端口，该端口允许诸如油之类的冷却介质被泵送到空间52、54、56中以围绕线圈循环并将其冷却。

线圈芯可以层压，具有平行于期望磁通方向的层间绝缘(the inter-laminationinsulation)。但是，线圈芯也可以由涂覆有电绝缘的软铁颗粒形成并且被铸造成所需形状(软磁性复合材料-SMC)，由绝缘基体结合在一起。一种示例性SMC可以包括玻璃结合的铁颗粒，薄层(通常为<10μm)的玻璃粘合并且相互电绝缘铁颗粒，留下一些残余孔隙。使用高温高压压制方法将组件铸造成复杂形状，能够产生具有优良形状因数的三维磁通图形，并且能够采用高填充因数卷绕，直接卷绕到SMC齿上。方便地，极靴和定子线棒可以单独形成并随后组装；极靴可以具有中心区域和外部区域，所述中心区域具有最小磁阻的轴向方向，所述外部区域具有最小磁阻的径向方向(参见WO2012/022974)。

现在参考图4至图8，其显示了包括定子402和转子404a、404b的YASA电机400的各种视图(组装图，剖视图和分解图)。转子具有U形设计，也就是说，转子404a、404b一起形成穿过定子402的两侧延伸的U形转子。

提供轮毂组件406以相对于彼此安装定子和转子。轮毂组件406包括由轴承416分开的旋转轮毂和安装座，使得轮毂可以相对于安装座旋转。旋转轮毂设置有轮毂凸缘412，并且安装座包括安装座凸缘408，每个凸缘彼此轴向间隔开。

定子402通过安装座凸缘408安装到轮毂组件406上。在所示实施方式中，定子402通过隔板410安装在轮毂组件安装座凸缘408上。隔板410或安装座凸缘408可用于将电机安装到其他结构上。

通常用螺栓(未示出)将第一转子404a通过轮毂凸缘412安装到轮毂组件上。第二转子404b沿着第一转子404a的外部轴向边缘通过多个转子凸缘414a、414b仅安装到第一转子404a上。两个转子404a、404b形成穿过定子402的两侧延伸并相对于定子围绕电机的轴线旋转的U形转子。可以看出，第二转子是没有安装在其内周缘上的环形件。相反，在电机的那一侧上，它的内周缘在定子和隔板上相对于定子和隔板旋转。

转子404a、404b具有安装一组永磁体418a的径向壁。转子404a分别在发电机/电动机的情况下提供驱动输入/输出，但是为了简单起见，这在图中未示出。

因此，电机实际上是双转子电机，其中只有一个转子404a安装在定子内的轮毂组件406上(如图4所示)，而第二转子404b仅安装在第一转子404a上。

定子402具有壳体420，壳体420包括第一径向壁422和第二径向壁424以及大体圆柱形的内壁426和外壁428，限定冷却剂可在其中循环的腔室。壳体封闭一组定子线圈；为了简单起见，这些特征和它们的电连接未示出。线圈缠绕在极片(未示出)上。

第二转子404b的内表面(即面向定子402的表面)设置有环形槽430。该U形的环形槽430与隔板410上的相应形状的特征432相互作用，以在转子404b和定子402之间形成迷宫式密封。在图中，隔板410包括从隔板延伸并面向转子404b的圆形脊432。脊部位于环形槽430内，以提供迷宫式密封。这种密封保护磁性空隙免于颗粒物质和入射液体(incidentliquid)的进入。

通常，由于扭矩输出具有小的磁性和物理空隙，因此双转子单定子轴向磁通电机依赖大量的转子背铁来提供转子刚度，以克服永磁体之间存在的以顺时针方式分布的大量吸引力，所述吸引力由转子和定子极片电枢承受。轴承也需要是刚硬的，即零轴向移动，轴向移动会允许转子朝向定子移动，从而有转子接触到定子的风险。

大规模的铁结构能够提供刚度，但是也增加了电机的质量，从而削弱了扭矩和功率密度。但是，对于固定的陆基应用而言，大型转子容许更高的质量，移动的陆基和机载电机对增加的质量敏感，为减少质量所做的努力提供了可观的燃料/能量节省。

使用上述轮毂组件的好处是提供了轴承刚度。

虽然轮毂组件提供了一种刚性的轴承结构，但是通常只有一个凸缘来支撑一个轮子，另一个凸缘连接到汽车悬架/底盘上。因此，上述轮毂组件和凸缘装置不是典型的双转子单定子轴向磁通电机组装方式，因为为了提供结构刚度，两个转子通常分别安装在定子两侧的轴承上。

然而，只有一个旋转轮毂凸缘412的轮毂组件406已经有利地用于本发明中，与连接到旋转轮毂凸缘412的转子404a组合，转子404a部分地包围定子402。

通过本发明的U形转子404a，虽然有吸引力的磁力很高，但是它们在定子402的两侧也是平衡的。通过在定子402与转子404a、404b之间保持相等的气隙，不平衡外的吸引力保持较低，因此不平衡力不会对轮毂组件结构(特别是轴承)，特别是对支撑转子盘带来过高的应力。

本发明的U形转子404a、404b固有地是刚性结构。转子的刚度对于抵抗任一转子对定子的磁吸引力是有价值的，吸引力通常使本应扁平、独立的转子变为锥形。对于轮毂组件406支撑的转子侧404a而言，增强的刚度尤其如此，转子侧404a在其内径处由轮毂组件406支撑并且在其外径处由轴向圆周环支撑，该圆周环连接至第二转子404b并且提供固有的刚性U形结构。

第二转子404b没有获得这种对锥形化的抵抗力，因为它仅在其外周缘上被支撑。

位于第二转子404b的内径处的第二结构430(环形槽)出乎意料且有利地为提高第二转子404b的刚性，其抵抗内周边缘朝向定子402的锥形化，并且与轴向突出的脊432啮合，从而形成迷宫，该迷宫利用狭窄的空隙有效地密封转子空腔，防止微粒和液体喷雾进入。

由于整个转子404是外部的并且被有效地密封以防止颗粒和液体喷雾的偶然进入，所以整个转子404可以保持向大气敞开，不需要其他保护，因此可以通过它的旋转获得空气冷却的优势。

应当理解，对于双转子单定子轴向磁通电机，在转子和定子之间存在大量的磁吸引力，需要非常小心以防止在组装期间转子“降落到”定子上。应当理解，可以使用简单的组装夹具，其将转子和定子牵引在一起，以便使不平衡的磁力最小化，并且一旦组装好，转子就处于大致中性的势能状态。在组装电机期间，可以将一个或多个垫片放置在轮毂组件的旋转侧上，以便正确地将转子放置在轴向上，从而在转子和定子之间提供相等的空隙。

图9和图10示出了替代电机，其具有与图4至图8所示电机不同的结构，但是具有相同的部件。相似部件的编号与上述类似。

在图9和图10所示的替代电机中，代替第二转子404b沿着第一转子404a的外部轴向边缘仅安装到第一转子404a上，第二转子404b沿着从第一转子的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到第一转子404a上。在替代的电机中，第一转子和第二转子形成穿过定子的内部径向周缘的两侧延伸的U形转子(而不是图4至图8所示情况下，定子的外部径向周缘)。

如上所示，提供轮毂组件406以相对于彼此安装定子和转子。轮毂组件406包括由轴承416分开的旋转轮毂和安装座，使得轮毂可以相对于安装座旋转。旋转轮毂设置有轮毂凸缘412，并且安装座包括安装座凸缘408，每个凸缘彼此轴向间隔开。

定子402通过安装座凸缘408安装到轮毂组件406上。在所示实施方式中，定子402通过隔板410安装在轮毂组件安装座凸缘408上。隔板410或安装座凸缘408可用于将电机安装到其他结构上。在该替代电机中，在定子和隔板410之间使用额外的安装部442，以便在隔板和定子之间提供足够的空间，从而容纳第二转子404b。

通常用螺栓(未示出)将第一转子404a通过轮毂凸缘412安装到轮毂组件上。在这种情况下，第一转子404a被显示为扁平的盘，但是其它结构也是可能的，例如杯形转子结构。第二转子404b通过安装部440并沿着从第一转子404a的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到第一转子404a上。两个转子404a、404b一起形成穿过定子402的两侧延伸并相对于定子围绕电机的轴线旋转的U形转子。在该替代电机中，U形转子穿过定子402的内部径向周缘的两侧延伸。

第二转子404b可以是通过安装部分440安装在其内周上的环形件。可选择地，第二转子404b可以是L形转子(也就是说，安装部与上文描述的环形是一体的)。这样，在电机的那一侧上，它的外周缘在定子和隔板之间的定子上相对于定子旋转。

转子404a、404b具有安装一组永磁体418a的径向壁。转子404a分别在发电机/电动机的情况下提供驱动输入/输出，但是为了简单起见，这在图中未示出。

因此，再一次地，电机实际上是双转子电机，其中只有一个转子404a安装在定子内的轮毂组件406上，而第二转子404b仅安装在第一转子404a上。

该替代电机有很多好处。例如，磁体与支撑元件和轴承的结构分开，使得转子结构404a可以分成两部分，每个部分可以包含铁磁背铁和一组永磁体，其中内周结构元件易于修改，以便例如在不改变磁性的情况下改变轴承轮毂的直径。

因此，在不影响定子402的情况下，安装板410也可以改变。

在图9中，在电机的第一转子404a侧上，电机暴露于环境中。在图9中，定子402到轮毂组件安装凸缘408的结构安装包围电机的第二转子侧。

图10示出了电机的一种实施方式，其包括安装到定子402上并包围电机的第一转子404a侧的盖子444。可选择地，盖子444可以连接至定子壳体径向外表面。

图10所示的盖子包括轮轴孔。未示出的是，如果存在轮轴，则可以使用唇形密封件。但是，盖子444同样可以没有轮轴孔，通过隔板410实现电机的输入/输出。

该替代结构除了上述好处之外，定子和转子之间的物理空隙可以通过旋转凸缘412或固定凸缘408上的垫片来调整。总的物理空隙可以保持恒定，但这种平衡可以通过412和404a之间或408和410之间的垫片来调整。

虽然我们已经参照电机是电动机这种情况描述了上述电机，但是我们还设想，电机可以作为发电机运行，以利用转子404相对于定子402的转动来发电。

为了将旋转动力输入到电机内部，或从电机输出，驱动轴或轮轴可以连接至第一转子404a或轮毂组件406的旋转轮毂。虽然图中未示出，但是轮毂组件的内表面可以具有花键表面。这可以用于通过轴将动力连接到电机中，以及从电机输出动力。但是，花键表面不是必需的，因为轴可以连接至轮毂凸缘或转子404a的适当表面。

无疑，本领域技术人员还可以想到其他有效的替代方案。应当理解，本发明不限于所描述的实施方式，并且包括对于本领域技术人员而言显而易见的，落入权利要求的范围内的修改。

Claims (30)

1.一种轴向磁通电机，所述轴向磁通电机包括：

定子，所述定子包括定子壳体，所述定子壳体封闭围绕所述电机的轴线周向间隔设置的多个定子线棒，每个所述定子线棒具有围绕该定子线棒缠绕以产生磁场的一组线圈；

转子，所述转子包括一组永磁体并且安装成围绕所述电机的轴线旋转，所述转子沿着所述电机的轴线与所述定子间隔开，以限定位于所述定子和所述转子之间的间隙，并且其中所述电机中的磁通大体上沿着轴向方向；

轮毂组件，所述轮毂组件包括旋转轮毂和安装座，所述旋转轮毂和安装座由轴承分隔开，以允许所述轮毂相对于所述安装座旋转，所述旋转轮毂包括轮毂凸缘，并且所述安装座包括安装座凸缘，每个所述凸缘彼此轴向间隔开；以及

隔板，所述隔板用于安装所述轮毂组件和定子，其中所述隔板安装到所述轮毂组件的所述安装座凸缘上，并且其中所述定子壳体安装到所述隔板上；

其中，所述转子包括设置在所述定子的两侧的第一转子和第二转子，所述第一转子安装到所述轮毂凸缘上，并且所述第二转子仅安装到所述第一转子上，所述第一转子和第二转子一起形成穿过所述定子两侧延伸并且能够围绕所述电机的轴线相对于所述定子旋转的U形转子。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述第二转子沿所述第一转子的外部轴向边缘仅安装到所述第一转子上，形成穿过所述定子的外部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

3.根据权利要求2所述的轴向磁通电机，其中，所述第二转子是L形的环形件，并且其中所述第二转子的面向所述定子壳体的内表面与所述隔板的背离所述定子的外表面相互作用，从而在所述隔板和所述第二转子之间形成密封以封闭所述定子壳体。

4.根据权利要求3所述的轴向磁通电机，其中，所述第二转子的内表面包括围绕所述第二转子的内周边的环形槽，所述环形槽的开口面向所述定子壳体，并且其中所述隔板包括朝向所述第二转子的圆形脊，所述圆形脊设置为位于所述第二转子的所述环形槽内，以与所述环形槽形成迷宫式密封。

5.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述第二转子沿着从所述第一转子的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到所述第一转子上，所述第一转子和第二转子一起形成穿过所述定子的内部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

6.根据权利要求5所述的轴向磁通电机，其中，所述第二转子是环形件，该环形件包括从所述环形件延伸的安装部，所述第二转子通过所述安装部安装到所述第一转子上，并且所述安装部在所述电机中轴向隔开所述第一转子和第二转子。

7.根据权利要求5所述的轴向磁通电机，所述轴向磁通电机包括用于封闭所述第一转子的盖子。

8.根据权利要求7所述的轴向磁通电机，其中，所述盖子连接至所述定子。

9.根据权利要求5所述的轴向磁通电机，其中，位于所述定子壳体和所述轮毂组件安装座凸缘之间的所述隔板封闭所述第二转子。

10.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述定子与所述第一转子、第二转子等距设置。

11.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述定子壳体包括第一径向壁、第二径向壁以及内部大致圆柱形的壁和外部大致圆柱形的壁。

12.根据权利要求11所述的轴向磁通电机，其中，所述径向壁和大致圆柱形的壁中的一者或两者包括聚合物。

13.根据权利要求11所述的轴向磁通电机，其中，所述径向壁和大致圆柱形的壁中的一者或两者包括热塑性聚合物、高温热塑性聚合物或者PPA。

14.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述电机是无磁轭分段电枢轴向磁通电机。

15.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述电机能够通过所述安装座凸缘或所述隔板安装到一种结构上。

16.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，轮轴从所述旋转轮毂延伸并连接至所述旋转轮毂。

17.根据权利要求16所述的轴向磁通电机，其中，所述轮轴连接至轮子或推进器。

18.根据权利要求1所述的轴向磁通电机，其中，所述电机是电动机或发电机。

19.一种组装轴向磁通电机的方法，所述轴向磁通电机为根据权利要求1所述的电机，该方法包括：

将所述定子安装到所述隔板上；

将所述隔板安装到所述轮毂组件安装座凸缘上；

将所述第一转子安装到所述轮毂组件轮毂凸缘上；以及

将所述第二转子安装到所述第一转子上，

其中，所述第一转子和第二转子一起形成穿过所述定子的两侧延伸的U形转子，所述转子能够围绕所述电机的轴线相对于所述定子旋转。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二转子沿所述第一转子的外部轴向边缘仅安装到所述第一转子上，形成穿过所述定子的外部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第二转子是L形的环形件，并且其中所述第二转子的面向所述定子壳体的内表面与所述隔板的背离所述定子的外表面相互作用，从而在所述隔板和所述第二转子之间形成密封以封闭所述定子壳体。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第二转子的所述内表面包括围绕所述第二转子的内周边的环形槽，所述环形槽的开口面向所述定子壳体，并且其中所述隔板包括朝向所述第二转子的圆形脊，所述圆形脊设置为位于所述第二转子的所述环形槽内，以与所述环形槽形成迷宫式密封。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二转子沿着从所述第一转子的外部轴向边缘径向向内定位的内部部分仅安装到所述第一转子上，所述第一转子和第二转子形成穿过所述定子的内部径向周缘的两侧延伸的U形转子。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第二转子是环形件，该环形件包括从所述环形件延伸的安装部，所述第二转子通过所述安装部安装到所述第一转子上，并且所述安装部在所述电机中轴向隔开所述第一转子和第二转子。

25.根据权利要求23所述的方法，所述方法包括安装盖子以封闭所述第一转子。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述盖子连接至所述定子。

27.根据权利要求23所述的方法，其中，位于所述定子壳体和轮毂组件安装座凸缘之间的所述隔板封闭所述第二转子。

28.根据权利要求19所述的方法，其中，在安装好所述第一转子和第二转子时，所述定子与所述第一转子、第二转子等距设置。

29.根据权利要求19所述的方法，所述方法包括通过所述安装座凸缘将所述电机安装到一种结构上。

30.根据权利要求19所述的方法，所述方法包括将轮轴或轴安装到所述旋转轮毂或第一转子上。