CN114094724B - 横向磁通外转子电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种横向磁通外转子电机，属于电机领域。其包括外转子总成和定子总成。定子总成包括定子轴和多相定子模块，每相定子模块包括两个定子齿板和一个定子轭环，两个定子齿板之间设置有以轴向为中心绕制的线圈。外转子总成包括转子外壳，转子外壳的内表面上设置有沿圆周方向互相交替排列的若干磁钢和转子轭块，磁钢的充磁方向为切向，同一转子轭块两侧的两个磁钢的磁场方向相反，每一排的转子轭块数量为一个定子齿板上的定子齿数量的2倍。本发明通过硅钢片定子齿板与SMC定子轭环结合的形式实现了三维磁路结构，制作难度低，工时、成本低，线圈绕线方便，可以做成较多的极数，减少电机的转矩脉动，提升了气隙磁密，提高了电机功率和转矩。

Description

横向磁通外转子电机

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是指一种横向磁通外转子电机。

背景技术

横向磁通电机与传统结构的径向磁通电机和轴向磁通电机均不同，横向磁通电机内部的磁力线呈三维分布，具有较高的转矩密度。外转子横向磁通电机是横向磁通电机的一种结构形式，一般用于电动车的轮毂电机。

传统的轮毂电机一般为外转子径向磁通电机，其转子制作方便，但是定子的绕线存在较大困难。外转子径向磁通电机的每相在圆周方向有多个槽，绕线圈时每个槽单独嵌线，这样的绕线方式较为复杂，尤其是在电机极数较多时，绕线难度会大大增加。如定子三相绕组沿圆周方向排列的电动车用轮毂电机，定子采用较多的槽结构与转子配合，槽数的增加会造成定子绕线的复杂度急剧上升，装配线圈工时较长，机械设备昂贵，因此传统的外转子径向磁通电机极数不能做的很多。

由于横向磁通电机的磁路为三维结构，而传统的定子结构一般是通过硅钢片叠压而成，硅钢片为二维磁路材料，通过二维磁路材料制作三维磁路结构很难实现。

现有技术中一般采用分块定子的形式实现三维磁路，例如中国专利文献CN209692560U中提到的定子采用分块结构，模块的定位和组装后的平面度都是难题，其对装配要求较高，制作难度大，工时、成本都会增加，想做成较多的极数难度很大。

并且由于在径向方向上，越靠近圆心处的空间越小，越远离圆心处的空间越大，而为了实现硅钢片叠压后的三维磁路，硅钢片的叠压必须沿着圆周方向进行，这就导致径向上靠内的空间被占满后靠外的位置还具有空隙，导致电机内的空间利用率不高，磁通路径较窄，磁路容易饱和，电机的负载能力较低。

也有的定子全部采用硅钢片叠压而成，用纯粹的二维磁路材料制作成三维磁路电机，其制作过程复杂，对零部件的配合精度要求较高，增加了加工难度，在气隙较小时电机运行容易造成气隙不均匀，甚至是扫膛事故。并且为保证三维磁路的实现，其定子轭部采用硅钢片沿圆周方向拼接的方法。这种方法制作的电机定子轭结构复杂，制造难度大，空间浪费，很难做到线圈两侧定子齿上的磁通和轭部完美衔接，磁通路径较窄，磁路很容易饱和，导致定子磁通降低，电机的负载能力会受到影响，电机的出力受到限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种横向磁通外转子电机，本发明通过硅钢片定子齿板与SMC定子轭环结合的形式实现了三维磁路结构，制作难度低，工时、成本低，线圈绕线方便，可以做成较多的极数，减少了电机的转矩脉动，提升了气隙磁密，提高了电机功率和转矩。

本发明提供技术方案如下：

一种横向磁通外转子电机，包括外转子总成和设置在所述外转子总成内部的定子总成，其中：

所述定子总成包括定子轴和固定在所述定子轴上的多相定子模块，每相定子模块包括两个由硅钢片沿轴向叠压而成的圆环形定子齿板和一个由软磁复合材料制成的定子轭环；

所述定子齿板的外周上设置有若干个定子齿，同一相定子模块的两个定子齿板相差180°电角度，所述定子轭环位于同一相定子模块的两个定子齿板的内圆中并与两个定子齿板固定连接，同一相定子模块的两个定子齿板之间设置有以轴向为中心绕制的线圈；

所述外转子总成包括由非导磁材料制成的环形转子外壳，所述转子外壳的内表面上设置有沿周向互相交替排列的若干磁钢和转子轭块，所述磁钢的充磁方向为切向，同一转子轭块两侧的两个磁钢的磁场方向相反；

所述磁钢和转子轭块具有沿轴向分布的多排，其排数与定子模块的相数相同，每一排的转子轭块数量为一个定子齿板上的定子齿数量的2倍，相邻排相邻的磁钢和转子轭块在周向上的位置均相同，相邻排相同位置的磁钢的磁场方向相同。

进一步的，所述多相定子模块的两侧分别设置有第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板上均开设有第一组螺栓孔，所述定子齿板与定子轭环的接触面处开设有第二组螺栓孔，第一组螺栓穿过所述第一组螺栓孔和第二组螺栓孔将所述第一侧板、第二侧板和多相定子模块固定在一起，所述第一侧板和第二侧板与所述定子轴固定在一起；

所述第二组螺栓孔中的每个孔均包括位于定子齿板上的第一半孔和位于定子轭环上的第二半孔，所述第一半孔的圆心角大于180°，所述第二半孔的圆心角小于180°。

进一步的，所述第一侧板和第二侧板的形状对称，所述第一侧板和第二侧板上均开设有第三组螺栓孔，所述定子轴上设置有多块凸起结构，所述凸起结构的外表面与所述定子轭环的内圆接触，所述凸起结构的两个侧面上开设有第四组螺栓孔，第二组螺栓穿过所述第三组螺栓孔和第四组螺栓孔将所述第一侧板和第二侧板分别与所述凸起结构的两个侧面固定连接；

所述第一侧板和第二侧板的一侧压在所述定子齿板上，另一侧上开设有减重凹槽，所述第一侧板和第二侧板的内圆上设置有向内的凸块，所述第三组螺栓孔开设在所述凸块上；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线孔。

进一步的，所述第一侧板与定子轴为一体结构，所述定子轴的外表面与所述定子轭环的内圆接触；所述第二侧板的一侧压在所述定子齿板上，另一侧上开设有减重凹槽，所述第二侧板的内圆上设置有向内的定位块，所述定子轴上开设有定位凹槽；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线槽。

进一步的，所述第一侧板和第二侧板的中间部分向所述定子轴的中间部分凹陷，所述第一侧板通过第三组螺栓固定在所述定子轴上，所述第二侧板通过轴套固定在所述定子轴上，所述定子轴的外表面与所述定子轭环的内圆之间具有间隔空间；

所述第一侧板在凹陷处开设有第五组螺栓孔，所述定子轴上设置有多块凸起的片状结构，所述片状结构上开设有第六组螺栓孔，所述第三组螺栓穿过所述第五组螺栓孔和第六组螺栓孔将所述第一侧板固定在所述定子轴上；

所述轴套焊接在所述第二侧板的内圆上，所述轴套与所述定子轴通过键连接的方式固定；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线孔。

进一步的，所述定子轭环的外表面上设置有环形台阶凸起，所述定子轭环的外表面上开设有定位槽，所述定子齿板的内圆上设置有向内的定位凸起。

进一步的，相邻两相定子模块之间通过垫片间隔开，所述定子齿板上位于所述第一半孔处设置有垫片定位槽，所述定子轭环上位于所述第二半孔处设置有垫片安装槽，所述垫片包括垫片本体和与垫片本体垂直的定位板，所述垫片本体设置在所述垫片安装槽内，所述定位板设置在所述垫片定位槽内。

进一步的，所述转子外壳内表面上开设有轴向的第一组半圆形孔，所述转子轭块外表面上开设有轴向的第二组半圆形孔，所述第一组半圆形孔和第二组半圆形孔组成轴向的定位圆孔，所述转子外壳内表面上开设有轴向的第二组半圆形孔，所述定位圆孔中的一部分或全部内设置有定位圆柱，所述第二组半圆形孔内和所述定位圆孔中的另一部分内灌胶。

进一步的，所述转子外壳内表面上位于相邻两排的磁钢和转子轭块之间设置有由非导磁材料制成的间隔垫圈；所述转子外壳外表面上设置有由导磁材料制成的屏蔽层。

进一步的，所述外转子总成还包括固定连接在所述转子外壳两个侧面的两个电机端盖，所述转子外壳的两个侧面上设置有用于与电机端盖配合的止口结构以及用于固定电机端盖的端盖螺栓孔；所述电机端盖内设置有轴承室，其中一个电机端盖的一侧设置有测速制动系统。

本发明具有以下有益效果：

1、通过硅钢片定子齿板与SMC定子轭环结合的形式实现了三维磁路结构，不需要设置分段定子，也不需要通过硅钢片叠压得到定子轭部，其对装配要求不高，制作难度低，工时、成本低，可以做成较多的极数，并且这种结构的定子空间利用率高，使得定子齿板上的磁通和定子轭环完美衔接，磁通路径宽，磁路不容易饱和，电机的负载能力强，出力高。

2、两块硅钢片定子齿板与SMC定子轭环的结构使得电机的每一相磁场互相隔离，电机的定子绕线每相一个线圈就可以完成，避开了传统径向磁场电机绕线困难的问题。同时，电机的极数增加不会影响绕线，如需增加电机的极数，只需要在定子齿板上直接增加定子齿的数量即可，因此电机可以设计成较多极数的同时绕线空间不受影响，可以尽可能增加电机极数，提升电机转矩，因此尤其适用于低速大扭矩的场合。

3、现有技术的外转子电机磁钢的排列方式一般为一体的单排结构，单排结构会造成电机转矩脉动较大的现象，本发明使用多排结构的磁钢/转子轭块，相较于一体的磁钢条，中间无缝隙的结构，多排的磁钢使得相与相之间间隔开，减小了相间漏磁，有助于提升电机输出性能，降低电机转矩脉动。

4、外转子总成采用两块磁钢和转子轭块提升了气隙磁密，相较于同体积的电机，增加了电机功率和转矩。

附图说明

图1为本发明的横向磁通外转子电机的主视图；

图2为本发明的横向磁通外转子电机的剖视图；

图3为定子总成示例一的立体图；

图4为定子总成示例一的剖视图；

图5为多相定子模块的立体图；

图6为多相定子模块的爆炸图；

图7为一相定子模块的立体图；

图8为一相定子模块的爆炸图；

图9为定子齿板的立体图；

图10为定子轭环的立体图；

图11为示例一所述的定子轴的立体图；

图12、13为示例一所述的第一侧板和第二侧板的立体图；

图14为定子总成示例二的立体图；

图15为示例二所述的定子轴的立体图；

图16、17为示例二所述的第二侧板的立体图；

图18为定子总成示例三的立体图；

图19为定子总成示例三的剖视图；

图20为示例三所述的定子轴的立体图；

图21、22为示例三所述的第一侧板的立体图；

图23为示例三所述的第二侧板的立体图；

图24为示例三所述的轴套的立体图；

图25为外转子总成的立体图；

图26为外转子总成的爆炸图；

图27为转子外壳的立体图；

图28、29为转子外壳部分区域的放大图；

图30为外转子总成部分区域的放大图；

图31为转子轭块的立体图；

图32为磁钢的立体图；

图33为带屏蔽层的外转子总成的立体图；

图34为带屏蔽层的外转子总成的爆炸图；

图35为转子轭块汇聚磁场的示意图；

图36为电机端盖的立体图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种横向磁通外转子电机，如图1-36所示，其包括外转子总成100和设置在外转子总成100内部的定子总成200，其中：

定子总成200包括定子轴201和固定在定子轴201上的多相定子模块202，每相定子模块202包括两个由硅钢片沿轴向叠压而成的圆环形定子齿板203和一个由软磁复合材料(SMC)制成的定子轭环204。

定子齿板203的外周上设置有若干个定子齿205，本发明不限制定子齿的具体设置方式，在其中一个示例中，定子齿板的外周上开设有若干个凹槽，相邻的两个凹槽之间形成定子齿。

同一相定子模块202的两个定子齿板203相差180°电角度，定子轭环204位于同一相定子模块202的两个定子齿板203的内圆中并与两个定子齿板203固定连接，同一相定子模块202的两个定子齿板203之间设置有以轴向为中心绕制的线圈206，定子齿板、定子轭环和线圈组合到一起，形成电机的一个相。

外转子总成100包括由非导磁材料制成的环形转子外壳101，转子外壳101的内表面上设置有沿周向互相交替排列的若干磁钢102和转子轭块103，磁钢102的充磁方向为切向，同一转子轭块103两侧的两个磁钢102的磁场方向相反。

本发明中，转子外壳为非导磁材料，转子轭块为导磁材料，磁钢的充磁方向为切向，同一转子轭块两侧的两个磁钢产生切向的且方向相反的磁场，这两个切向且方向相反的磁场互相排斥，互相排斥的两个磁场在转子轭块上合成沿径向向内的磁场，转子轭的作用是将磁钢沿切向的磁场改变为沿径向，使得两个磁钢产生的磁场汇聚到转子轭块的磁极端面上，如图24所示的情况，转子轭块的内表面为N极。转子外壳为非导磁材料，阻止磁场向外。

由于两个磁钢充磁方向为切向，而可以根据需要将磁钢径向的尺寸做的比较大，两个磁钢的磁极面的总面积大于转子轭块内表面的面积，磁场汇聚到转子轭块内表面上后的磁密相较于磁钢本身产生的磁场的磁密较大，可以增大气隙磁密，提高电机的功率和转矩。

磁钢102和转子轭块103具有沿轴向分布的多排，每一排的磁钢和转子轭块为转子的一个相，其数量与定子模块201的相数相同。

每一排的转子轭块103数量为转子的极数，由于同一相定子模块201的两个定子齿板202相差180°电角度，所以定子的极数为两个定子齿板上的定子齿的总数，即一个定子齿板上的定子齿数量的2倍，转子的极数与定子的极数相同，所以每一排的转子轭块103数量为一个定子齿板202上的定子齿204数量的2倍。

每一排的多个磁钢102和转子轭块103(即转子每一相)沿周向均匀分布，并且相邻排相邻的磁钢102和转子轭块103在周向上的位置均相同，相邻排相同位置的磁钢102的磁场方向相同。

本发明中，两个定子齿板、一个定子轭环和一个线圈组合到一起，形成定子的一个相，同一相下的两个定子齿板加上一个定子轭环形成定子磁路；一排磁钢和转子轭块形成转子的一个相，同一相的相邻两个转子轭块形成转子磁路，定子磁路和转子磁路构成电机的整个磁路，实现了整个三维磁路的传播过程。

以定子同一相中一个定子齿板上的一个定子齿(第一定子齿)对准转子同一相中的一个转子轭块(第一转子轭块)，定子同一相中另一个定子齿板上的与该第一定子齿相邻的定子齿(第二定子齿)对准转子同一相中与该第一转子轭块相邻的转子轭块(第二转子轭块)的位置为例进行说明。

具体的定子磁路如下：由硅钢片沿轴向叠压而成的定子齿板实现径向导磁，使得外转子总成上的第一转子轭块的磁场从一个定子齿板上的第一定子齿上沿径向向内传播到由软磁复合材料制成的定子轭环上。由于软磁复合材料的三维导磁性，磁场可以在软磁复合材料内任意方向传播，本发明磁场在定子轭环内的实际传播方向是轴向，实现磁场从一个定子齿板到另一个定子齿板的过渡。然后磁场在另一个定子齿板内沿径向向外传播到该定子齿板上的第二定子齿上，第一定子齿和第二定子齿分别位于两个定子齿板上并相邻，然后由该第二定子齿传播到外转子上的第二转子轭块。

转子磁路为：磁场从第二定子齿进入第二转子轭块，然后磁场沿周向经过第一转子轭块和第二转子轭块之间的磁钢进入第一转子轭块，再从第一转子轭块传播到第一定子齿上。

定子磁路和转子磁路构成的电机的整个磁路中，磁场的传播路径包括径向、轴向和周向，因此该磁路为三维磁路。

本发明具有以下有益效果：

1、通过硅钢片定子齿板与SMC定子轭环结合的形式实现了三维磁路结构，不需要设置分段定子，也不需要通过硅钢片叠压得到定子轭部，其对装配要求不高，制作难度低，工时、成本低，可以做成较多的极数，并且这种结构的定子空间利用率高，使得定子齿板上的磁通和定子轭环完美衔接，磁通路径宽，磁路不容易饱和，电机的负载能力强，出力高。

2、两块硅钢片定子齿板与SMC定子轭环的结构使得电机的每一相磁场互相隔离，电机的定子绕线每相一个线圈就可以完成，避开了传统径向磁场电机绕线困难的问题。同时，电机的极数增加不会影响绕线，如需增加电机的极数，只需要在定子齿板上直接增加定子齿的数量即可，因此电机可以设计成较多极数的同时绕线空间不受影响，可以尽可能增加电机极数，提升电机转矩，因此尤其适用于低速大扭矩的场合。

3、现有技术的外转子电机磁钢的排列方式一般为一体的单排结构，单排结构会造成电机转矩脉动较大的现象，本发明使用多排结构的磁钢/转子轭块，相较于一体的磁钢条，中间无缝隙的结构，多排的磁钢使得相与相之间间隔开，减小了相间漏磁，有助于提升电机输出性能，降低电机转矩脉动。

4、外转子总成采用两块磁钢和转子轭块提升了气隙磁密，相较于同体积的电机，增加了电机功率和转矩。

软磁复合材料的机械强度相对较差，为避免定子轭环承受转矩、震动，电磁力等而造成的破坏，本发明在多相定子模块的两侧分别设置有第一侧板207和第二侧板208，第一侧板207和第二侧板208上均开设有第一组螺栓孔209，定子齿板203与定子轭环204的接触面处开设有第二组螺栓孔210，第一组螺栓211穿过第一组螺栓孔209和第二组螺栓孔210将第一侧板207、第二侧板208和多相定子模块202固定在一起，第一侧板207和第二侧板208与定子轴201固定在一起。

第二组螺栓孔210中的每个孔均包括位于定子齿板203上的第一半孔212和位于定子轭环204上的第二半孔213，第一半孔212的圆心角大于180°，第二半孔213的圆心角小于180°。

本发明通过第一侧板和第二侧板将多相定子模块夹紧固定在一起，并且将整个多相定子模块固定到定子轴上。电机旋转时，多相定子模块相对转子具有一定的转矩，该转矩落在定子齿板上，并通过第一组螺栓以及第一侧板和第二侧板将定子齿板承载的转矩传递到定子轴上，软磁复合材料制成的定子轭环是不承载转矩的结构件，防止定子轭环因承受转矩而破坏。

并且由于第二组螺栓孔位于定子齿板上的部分大于180度，位于定子轭环上的部分小于180°，所以第一组螺栓承受的压力会压在硅钢片形成的定子齿板上，而不会承载在定子轭环上，防止定子轭环因承受压力而破坏。

第一侧板和第二侧板与定子轴的连接方式有多种，下面以三个示例进行举例说明。

示例一：

本示例如图3、4、11-13所示，第一侧板207和第二侧板208的形状对称，第一侧板207和第二侧板208上均开设有第三组螺栓孔214，定子轴201上设置有多块凸起结构215，凸起结构215的外表面与定子轭环204的内圆接触，凸起结构215的两个侧面上开设有第四组螺栓孔216，第二组螺栓217穿过第三组螺栓孔214和第四组螺栓孔216将第一侧板207和第二侧板208分别与凸起结构215的两个侧面固定连接。

本示例中，采用两个侧板夹住多相定子模块，多根第一组螺栓穿过多相定子模块，将第一组螺栓固定在两个侧板上。侧板再与定子轴用第二组螺栓固定相连，这样扭矩就可以从定子齿板传递到定子轴上。并且，定子轴的外径小于定子轭环的内径，为使得定子轴与定子轭环接触定位，需要在定子轴上设置凸起结构，该凸起结构的侧面同时可以作为第一侧板和第二侧板的固定面。

第一侧板207和第二侧板208的一侧压在定子齿板203上，为进一步的防止侧板压在定子轭环上，使得定子轭环承受螺栓的压力，第一侧板/第二侧与定子轭环相对的部位向第一侧板/第二侧内部凹陷，使得第一侧板/第二侧与定子轭环之间没有压力。

第一侧板207和第二侧板208另一侧上开设有减重凹槽218，第一侧板207和第二侧板208的内圆上设置有向内的凸块219，第三组螺栓孔214开设在凸块219上。

定子轴201为空心轴，定子轴201上开设有出线孔220，作为定子和霍尔元件的引出线口，出线孔与定子轴的中心孔接通，导线可根据需求引到定子的一侧或者两侧。

定子轴201的两端上开设有定位平面231，定子轴201的两端上位于定位平面231之外的圆弧233上设置有螺纹。平行面用来与外部装置固定，平面之外的两个圆弧面上有螺纹可以用螺母固定。

定子轴201的两侧上设置有轴承安装位229，轴承安装位229上安装有轴承230，轴承用来和电机端盖进行支撑。

示例二：

本示例如图14-17所示，第一侧板207与定子轴201为一体结构，定子轴201的外表面与定子轭环204的内圆接触；第二侧板208的一侧压在定子齿板203上，另一侧上开设有减重凹槽218，第二侧板208的内圆上设置有向内的定位块221，定子轴201上开设有定位凹槽222。

定子轴201为空心轴，定子轴201上开设有出线槽223，定子轴201的两端上开设有定位平面231，定子轴201的两端上位于定位平面231之外的圆弧233上设置有螺纹。

本示例与示例一的不同之处在于第一侧板、第二侧板和定子轴的结构不同，并且第一侧板与定子轴合为一体，这样对电机定子相对转子整体定位有好处，减少了螺栓用量(省略第二组螺栓)，定子轴内部空间较充足，可以用来做其他用途，如其他电机的线束也可在该孔中穿过。

但是本示例对电机中制造加工的成本要增加，定子轴相较于示例一较粗，轴承也会用到较大的型号，可以是角接触轴承、深沟球轴承或者其他形式的轴承等。电机引线在定子轴的长条形的出线槽中引出，霍尔元件的引线也在此引出，引到电机内孔中，与外界对接。定子轴的定位凹槽用来和第二侧板内圆伸出的定位块进行圆周定位，该定位凹槽可以存在一个或者多个。

示例三：

本示例如图18-24所示，第一侧板207和第二侧板208的中间部分向定子轴的中间部分凹陷，第一侧板207通过第三组螺栓224固定在定子轴201上，第二侧板208通过轴套225固定在定子轴201上，定子轴201的外表面与定子轭环204的内圆之间具有间隔空间。

第一侧板207在凹陷处开设有第五组螺栓孔226，定子轴201上设置有多块凸起的片状结构227，片状结构227上开设有第六组螺栓孔228，第三组螺栓224穿过第五组螺栓孔226和第六组螺栓孔228将第一侧板207固定在定子轴201上。

轴套225焊接在第二侧板208的内圆上，轴套225与定子轴201通过键连接的方式固定。

定子轴201为空心轴，定子轴201上开设有出线孔220，定子轴201的两端上开设有定位键槽232。

本示例中，第一侧板和第二侧板采用内凹结构来节省一部分轴向空间，这样轴承可以安装在凹陷内，轴承的安装位置可以更偏向于内层，使得电机的结构要尽可能的紧凑。

定子轴与外界对接可以采用如图20所示的两端设计有定位键槽的形式，也可以是其他形式，如花键以及示例一、二所述的定位平面和螺纹等方式。整体组装后定子轭环内圆不与任何结构件(定子轴外表面)进行配合，进一步减少对定子轭环的压力。

前述的定子轭环204的整体为环状结构，如图10所示，定子轭环204的外表面上设置有环形台阶凸起234，两块定子齿板分别设置在定子轭环的两侧，形成定子磁路。磁通流经环形台阶凸起之外的部分形成主磁路，环形台阶凸起辅助导磁。在定子轭环与定子齿板的连接处应保证定子齿板硅钢片中的磁通完全导通到定子轭环内，在设计公差配合上要考虑定子齿板叠压后的厚度尺寸与定子轭环留给定子齿板的导磁衔接是否合适，应当使得定子齿板的内环在厚度方向上完全与定子轭环接触。

并且，定子轭环204的外表面上开设有定位槽235，定子齿板203的内圆上设置有向内的定位凸起236。定位槽和定位凸起实现定子齿板的周向定位，保证两个定子齿板相差180°电角度。定位槽和定位凸起的形状优选为方形结构，也可以是其他形状的结构。

前述的定子轭环采用SMC等三维导磁材料制作，可用模压和加工的方式来制得定子轭环。如果定子轭环模压的截面积过大，压机的压力值不能达到模压的要求时，可以将定子轭环分割成不同的小块分别进行模压，最后拼接成一个整体，并且分块的定子轭环块要保证连接的两个定子齿板相互之间定位的准确。

线圈与定子齿板以及定子轭环之间可以设置有绝缘材料，保证绝缘效果。

定子轭环204的内圆上开设有出线口242，使得线圈可以在定子轭环内圆中引出，出线口的尺寸可以根据导线的线径尺寸来确定，并需要保留出绝缘的空间。

为使得电机的每相磁场互相隔离，来避免定子各相中的磁场相互干扰，需要将相邻两相定子模块间隔一定的距离，在其中一个示例中，相邻两相定子模块202之间通过垫片237间隔开。

定子齿板203上位于第一半孔212处设置有垫片定位槽238，定子轭环204上位于第二半孔213处设置有垫片安装槽239，垫片237包括垫片本体240和与垫片本体240垂直的定位板241，垫片本体240设置在垫片安装槽239内，定位板241设置在垫片定位槽238内。

定子相邻两相间通过第一组螺栓连接，通过垫片间隔并限位，垫片定位槽和垫片上的定位板可以保证相邻两相间定子齿板的特定电角度间隔。并且垫片安装槽应该具有足够的凹陷，来保证第一组螺栓的应力不集中在定子轭环上。

本发明中，硅钢片通过焊接的方式叠压制成定子齿板203，定子齿板203上具有焊接口243。

为减轻定子总成的重量，可以在定子齿板203上开设槽孔244，具体的，槽孔开设在定子齿板中间磁密较低的位置。

前述的定子总成可以进行灌胶密封，因为电机运行时会产生轴向力，可以根据轴向力的大小来决定灌胶还是不灌胶。

本发明的相邻两个磁钢都是相互排斥的，在磁钢的定位上存在一定难度，为定位磁钢和转子轭块，转子外壳101内表面上开设有轴向的第一组半圆形孔104，转子轭块103外表面上开设有轴向的第二组半圆形孔105，第一组半圆形孔104和第二组半圆形孔105组成轴向的定位圆孔106，定位圆孔中106的一部分或全部内设置有定位圆柱107，定位圆柱可以沿圆周方向分布较少的数量，起到定位作用即可。

同时，转子轭块外表面上的第二组半圆形孔具有在一定程度的增大外部磁阻的作用。

转子外壳101内表面上开设有轴向的第二组半圆形孔108，第二组半圆形孔内108和定位圆孔中107的另一部分(即内部未设置定位圆柱的部分)形成灌胶空间，内部灌胶封装。

为减小相间漏磁，转子外壳101内表面上位于相邻两排的磁钢102和转子轭块103之间存在一定的间隙，间隙内设置有由非导磁材料制成的间隔垫圈109。

转子外壳采用非导磁材料，如果电机外壳较薄，外围漏磁场较大，需要在转子外壳101外表面上设置有由导磁材料制成的屏蔽层110。屏蔽层可提前焊接到转子外壳上，屏蔽层的数量可与相数相同，也可做成一个整体。

外转子总成100还包括固定连接在转子轭环101两个侧面的两个电机端盖113，转子外壳101的两个侧面上设置有用于与电机端盖配合的止口结构111以及用于固定电机端盖的端盖螺栓孔112，用于连接电机端盖。电机端盖113内设置有轴承室114、对接止口115、螺栓孔116等。其中一个电机端盖的一侧设置有测速制动系统300。

转子外壳101和的材质优选为铝合金，转子轭块103的材质优选为软磁复合材料。

本发明不限制电机的相数，可以是三相、六相等等，优选的，电机为三相，相应的，多相定子模块201为三相，磁钢102和转子轭块103的排数为三排。

多相定子模块201的相数为三相时，相邻两相定子模块201相差120°电角度，即三相定子中A相与B相定子齿中心线相差120度电角度，B相与C相同理，该120度电角度采用硅钢片加工成不同规格角度来实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种横向磁通外转子电机，其特征在于，包括外转子总成和设置在所述外转子总成内部的定子总成，其中：

所述定子总成包括定子轴和固定在所述定子轴上的多相定子模块，每相定子模块包括两个由硅钢片沿轴向叠压而成的圆环形定子齿板和一个由软磁复合材料制成的定子轭环；

所述定子齿板的外周上设置有若干个定子齿，同一相定子模块的两个定子齿板相差180°电角度，所述定子轭环位于同一相定子模块的两个定子齿板的内圆中并与两个定子齿板固定连接，同一相定子模块的两个定子齿板之间设置有以轴向为中心绕制的线圈；

所述外转子总成包括由非导磁材料制成的环形转子外壳，所述转子外壳的内表面上设置有沿周向互相交替排列的若干磁钢和转子轭块，所述磁钢的充磁方向为切向，同一转子轭块两侧的两个磁钢的磁场方向相反；

所述磁钢和转子轭块具有沿轴向分布的多排，其排数与定子模块的相数相同，每一排的转子轭块数量为一个定子齿板上的定子齿数量的2倍，相邻排相邻的磁钢和转子轭块在周向上的位置均相同，相邻排相同位置的磁钢的磁场方向相同；

所述多相定子模块的两侧分别设置有第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板上均开设有第一组螺栓孔，所述定子齿板与定子轭环的接触面处开设有第二组螺栓孔，第一组螺栓穿过所述第一组螺栓孔和第二组螺栓孔将所述第一侧板、第二侧板和多相定子模块固定在一起，所述第一侧板和第二侧板与所述定子轴固定在一起；

所述第二组螺栓孔中的每个孔均包括位于定子齿板上的第一半孔和位于定子轭环上的第二半孔，所述第一半孔的圆心角大于180°，所述第二半孔的圆心角小于180°。

2.根据权利要求1所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板的形状对称，所述第一侧板和第二侧板上均开设有第三组螺栓孔，所述定子轴上设置有多块凸起结构，所述凸起结构的外表面与所述定子轭环的内圆接触，所述凸起结构的两个侧面上开设有第四组螺栓孔，第二组螺栓穿过所述第三组螺栓孔和第四组螺栓孔将所述第一侧板和第二侧板分别与所述凸起结构的两个侧面固定连接；

所述第一侧板和第二侧板的一侧压在所述定子齿板上，另一侧上开设有减重凹槽，所述第一侧板和第二侧板的内圆上设置有向内的凸块，所述第三组螺栓孔开设在所述凸块上；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线孔。

3.根据权利要求1所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述第一侧板与定子轴为一体结构，所述定子轴的外表面与所述定子轭环的内圆接触；所述第二侧板的一侧压在所述定子齿板上，另一侧上开设有减重凹槽，所述第二侧板的内圆上设置有向内的定位块，所述定子轴上开设有定位凹槽；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线槽。

4.根据权利要求1所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板的中间部分向所述定子轴的中间部分凹陷，所述第一侧板通过第三组螺栓固定在所述定子轴上，所述第二侧板通过轴套固定在所述定子轴上，所述定子轴的外表面与所述定子轭环的内圆之间具有间隔空间；

所述第一侧板在凹陷处开设有第五组螺栓孔，所述定子轴上设置有多块凸起的片状结构，所述片状结构上开设有第六组螺栓孔，所述第三组螺栓穿过所述第五组螺栓孔和第六组螺栓孔将所述第一侧板固定在所述定子轴上；

所述轴套焊接在所述第二侧板的内圆上，所述轴套与所述定子轴通过键连接的方式固定；所述定子轴为空心轴，所述定子轴上开设有出线孔。

5.根据权利要求1-4任一所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述定子轭环的外表面上设置有环形台阶凸起，所述定子轭环的外表面上开设有定位槽，所述定子齿板的内圆上设置有向内的定位凸起。

6.根据权利要求5所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，相邻两相定子模块之间通过垫片间隔开，所述定子齿板上位于所述第一半孔处设置有垫片定位槽，所述定子轭环上位于所述第二半孔处设置有垫片安装槽，所述垫片包括垫片本体和与垫片本体垂直的定位板，所述垫片本体设置在所述垫片安装槽内，所述定位板设置在所述垫片定位槽内。

7.根据权利要求1-4任一所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述转子外壳内表面上开设有轴向的第一组半圆形孔，所述转子轭块外表面上开设有轴向的第二组半圆形孔，所述第一组半圆形孔和第二组半圆形孔组成轴向的定位圆孔，所述转子外壳内表面上开设有轴向的第二组半圆形孔，所述定位圆孔中的一部分或全部内设置有定位圆柱，所述第二组半圆形孔内和所述定位圆孔中的另一部分内灌胶。

8.根据权利要求7所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述转子外壳内表面上位于相邻两排的磁钢和转子轭块之间设置有由非导磁材料制成的间隔垫圈；所述转子外壳外表面上设置有由非导磁材料制成的屏蔽层。

9.根据权利要求8所述的横向磁通外转子电机，其特征在于，所述外转子总成还包括固定连接在所述转子外壳两个侧面的两个电机端盖，所述转子外壳的两个侧面上设置有用于与电机端盖配合的止口结构以及用于固定电机端盖的端盖螺栓孔；所述电机端盖内设置有轴承室，其中一个电机端盖的一侧设置有测速制动系统。

Images