CN107431423A - 盘式转子和轴向磁通类型的旋转电机 - Google Patents

盘式转子和轴向磁通类型的旋转电机 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种简单的在轴向磁通电机的定子上的绕组结构以及通过附加的结构措施来同时最小化在其他情况下材料的常规使用。盘式转子且轴向磁通类型的旋转电机由至少两个配备有永磁体的盘状的转子构成。具有轴向布置的线圈(4)的定子(2)定位在转子(1)之间，且线圈(4)对应于转子(1)的永磁体(3)。轴(5)安装在定子(2)上，且轴(5)还能够安装在位于转子(1)外侧的定子盘(6)上。转子固定至轴(5)，且定子(2)或者定子盘(6)固定至基部或者壳体(9)。

Description

盘式转子和轴向磁通类型的旋转电机
技术领域
具有盘式转子和轴向磁通型结构的旋转电机具有配备有永磁体的转子。
背景技术
已知大量的盘式转子电机和轴向磁通电机。下面的文献被引用为最接近的现有技术。文献DE 10322474 A1描述了一种轴向磁通型结构的电机，其具有隔着轴向气隙相对彼此定位的定子和转子。为了廉价制造结构上节省空间的轴向磁通型结构的电机(其呈现高的转矩密度)，定子具有极盘，该极盘具有对应于所需极数的多个扁平极段，这些扁平极段是等距的、以扇形的方式分布在盘表面上并且由导磁材料构成，所述定子具有环状的励磁绕组，该励磁绕组与旁轭一起分配至极盘。在这些极段中，系列中的奇数极段和系列中的偶数极段在每个情况下通过一个由导磁材料构成的连接件彼此相连。该盘状的转子在面向定子的平坦侧上配备有轴向布置的永磁体。
文献DE 20 2012 012 653 U1也描述了一种轴向磁通电机，其中盘状的定子在两个平坦侧上具有在其上形成的扁平绕组。所述扁平绕组以环绕的方式分布在扁平定子上。扁平绕组包含多个花瓣状的区域，其相对于转子的轴线基本上径向定位。在定子的前方和后方，在任何情况下都布置有一个盘状转子，该转子在面向定子的一侧配备有永磁体。
两种解决方案都呈现出相对复杂的绕组结构，因而涉及高的生产成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供简单的在轴向磁通电机的定子上的绕组结构，并且同时通过另外的设计措施来减少在其他情况下材料的常规使用。
本发明实现的优点尤其在于所述绕组具有非常简单的结构且在技术上完全不复杂。通过省略旁轭，减小电机的总质量。具有转子的轴呈现出非常低的惯性矩。
根据本发明的旋转电机以及本发明的有利实施方式在权利要求1至9中进行描述。
根据权利要求2的进一步进展描述定子线圈的数量与转子的永磁体的数量的有利比率为3:4的比率或者其整数倍数的比率，其中，永磁体的数量有利地始终是偶数。
根据权利要求3，永磁体以连续的方式合并到转子中，即永磁体的顶侧与转子的顶侧一起终止、或者甚至略微地伸出转子的顶侧。在此，永磁体可以在一个、两个或更多个环形路径上合并到转子中，其中，定子线圈布置成对应于所述一个或多个环形路径。以这样的方式，转子的扭矩增加。
根据权利要求4，转子由非磁性盘构成。以这样的方式，阻止磁场传播达到电机的轴。
在根据权利要求5的进一步进展中，永磁体布置在转子的盘上或者转子的盘中。这可产生在加工永磁体上的技术优势。
根据权利要求6，转子相对于轴磁绝缘。这阻止电机的磁场传播达到轴。
根据权利要求7，由磁性材料构成的另外的盘和/或环状盘可布置在转子的避开定子的那一侧上，其中，所述另外的盘和环状盘相对于轴磁绝缘。通过所述盘或者环状盘可进行磁返回。
根据权利要求8，定子线圈可以是部分线圈的形式。在电机的特定设计方案中这可以是必需的。
根据权利要求9，两个或更多个定子可布置有定位在所述定子的前方、之间以及后方的转子，其中，轴安装在定子中且转子固定连接至轴，因此定子的数量等于n且转子的数量等于n+1。因此，可以将多个定子与转子组合在一台电机中，其结果是相对于具有一个定子和两个转子的电机扭矩增加。
附图说明
本发明的示例性实施方式在附图中示出且在下文中更详细地进行描述。在附图中：
图1示出旋转电机的基本结构的侧视图；
图2示出配备有永磁体的转子的侧视图；
图3示出具有铁氧体磁芯的定子线圈的基本结构；和
图4示意性地示出三个电联接到一起的定子的定子线圈的可能电路。
具体实施方式
图1示出根据本发明的具有三个定子2.1至2.3和四个转子1.1至1.4的电机。定子2.1至2.3在任何情况下都具有十二个线圈4(也参看附图4)并且转子1.1至1.4在任何情况下具有16个永磁体3。在该示例中，永磁体以连续的方式布置在转子1.1至1.4中，即永磁体3与转子1.1至1.4的表面齐平地终止。线圈4和永磁体3在每个情况下分别位于转子1.1至1.4和定子2.1至2.3中的环形路径上，且彼此对应。轴5安装在定子2.1至2.3中。还可能的是轴5安装在位于最左边和最右边的定子盘6中。定子2.1至2.3紧固至基板9。线圈4缠绕在优选地由铁氧体材料构成的圆柱形芯上。该芯的横截面和芯的两端部可偏离环形形状以形成已知的最佳形状。具有与轴5平行的芯的线圈4的布置产生轴向磁场。
转子1的磁体3具有交替的极性。永磁体3的数量优选地是偶数。转子1.1至1.4的永磁体3和定子2.1至2.3的线圈4在每个情况下以相同角度彼此协调地布置。
线圈4的电路配置可与在典型的无刷直流电机中的电路配置类似。在图4中示出示例。端子R、S和T位于第一定子2.1的线圈L1、线圈L2和线圈L3的输入端。第一定子2.1的线圈L1、线圈L2和线圈L3的输出端在每个情况下与相同定位的第二定子2.2的线圈L13、线圈L14和线圈L15串联连接。第二定子2.2的线圈L13、线圈L14和线圈L15的输出端与对应的定子2.3的线圈L25、线圈L26和线圈L27的输入端串联连接。线圈L25的输出端连接至线圈L4的输入端等。因此，R、S和T绕组的全部线圈串联连接。如果L34、L35和L36的输出端彼此连接，则形成星形电路。图4示出对于三角形电路所需的连接。考虑到电流方向以及线圈4至RST绕组的配置，许多具有对应的不同内阻的不同的平行电路和串联电路是可能的。
通过对应的定子2.1的电流在转子1.1上产生扭矩。通过转子1.2的永磁体3的该布置，所述转子提供了磁返回。反过来，通过定子2.1同样在转子1.2中产生扭矩，其中，出于该目的，转子1.1提供了磁返回。对于转子1.2、定子2.2和转子1.3，重复该过程，以及如在图1中的右侧进一步看到的，对于转子1.3、定子2.3和转子1.4重复该过程。
为了增加扭矩，永磁体3可以在一个、两个或更多个环形路径上合并到转子1中，且线圈4可类似地布置在定子2中。各个环形路径的磁体3对应于对应的环形路径的线圈4。
定子2的线圈4的数量相对于转子1上的永磁体3的数量，优选地为三个线圈4对四个永磁体3的比率或者其整数倍的比率，例如9:12或12:16的比率。可设想其他比率。
由磁性材料构成的另外的盘7和/或环状盘8可布置在盘1的避开定子2的那一侧上。通过盘7或环状盘8实现强的磁返回。盘7和环状盘8相对于轴5磁绝缘。
线圈4可以非常容易地缠绕到线圈芯上。线圈4彼此连接也不会造成任何问题。在所需的详细设计方案中，线圈4也可由部分线圈构成。
附图标记列表
1–转子，盘
1.1–电机的转子1
1.2–电机的转子2
1.3–电机的转子3
1.4–电机的转子4
2–定子
2.1–电机的定子1
2.2–电机的定子2
2.3–电机的定子3
3–永磁体
4–线圈
5–轴
6–定子盘
7–盘
8–环状盘
9–基板，壳体

Claims (9)

1.一种具有盘式转子和轴向磁通型结构的旋转电机，其特征在于：
在至少两个配备有永磁体的盘状转子(1)之间，设置有定子(2)，所述定子(2)的线圈(4)轴向布置在所述转子(1)的永磁体(3)之间且对应于所述永磁体(3)，并且，所述定子(2)在中央具有安装在所述定子(2)上的轴(5)，和/或所述轴(5)安装在位于所述转子(1)外侧的定子盘(6)上，所述转子(1)紧固至所述轴(5)，以及所述定子(2)和所述定子盘(6)紧固至基板(9)或者壳体(9)。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
所述定子(2)的线圈(4)的数量和所述转子(1)上的永磁体(3)的数量优选地布置成3个线圈(4)对4个永磁体(3)的比率或者其整数倍的比率。
3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述永磁体(3)在一个、两个或更多个环形路径上以连续的方式合并到所述转子(1)中，且所述线圈(4)布置成对应于一个或多个所述环形路径。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述转子(1)由非磁性盘(1)构成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述永磁体(3)布置在所述非磁性盘(1)上或者布置在所述非磁性盘(1)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述转子(1)相对于所述轴(5)磁绝缘。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
由磁性材料构成的另外的盘(7)和/或环状盘(8)布置在所述非磁性盘(1)的避开所述定子(2)的那一侧，且所述另外的盘(7)和/或所述环状盘(8)相对于所述轴(5)磁绝缘。
8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
所述线圈(4)由部分线圈形成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机，其特征在于：
两个或更多个定子(2)布置有定位在所述定子的前方、在所述定子之间以及在所述定子的后方的转子(1)，其中，所述轴(5)安装在所述定子(2)中且所述转子(1)固定连接至所述轴(5)，因此所述定子(2)的数量等于n且所述转子(1)的数量等于n+1。
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