CN201018377Y - 一种横向磁场永磁电机 - Google Patents
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Abstract
一种横向磁场永磁电机,包括轴、引出线、左、右轴承、左、右端盖、边墙、电枢绕组、挡板、支架和顶紧螺母、C形硅钢片磁轭和永磁体;其中,C形硅钢片磁轭由硅钢片分组叠压而成,p个磁轭沿圆周均匀分布并,各相磁轭在轴向依次排列,在周向错开360°/N电角度;永磁体为轴向磁化的p对极的磁环,并衔于各C形硅钢片磁轭之中,两侧气隙均匀;永磁体的p对极周向对齐,轴向等间距分布;C形硅钢片磁轭或永磁体的磁环为等分的二部分构成的整体。本实用新型采用横向磁场工作原理,设计成N相电机;C形硅钢片磁轭和电枢绕组在空间上相互垂直;用永磁体磁环替代分散安装的永磁体;本电机各相定转子均相互独立,可组合式安装;可灵活选择配套的控制系统。
Description
技术领域
本实用新型属于永磁电机技术领域,具体地说,它涉及一种永磁体轴向磁化的横向磁场电机,这种电机尤其适用于电动车和舰船的直接驱动。
技术背景
横向磁场永磁电机由德国的H.Weh教授最早提出。该电机的定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直,电机中的主磁通沿着电机的轴向流通,因而定子尺寸和通电线圈的大小相互独立,突破了普通永磁电机齿槽相互制约的制约,可获得较高的转矩和功率密度。在此基础上,德国的G.Henneberger教授设计了单边定子的平板式磁场结构横向磁场永磁电机(G.Hennerberger,M.Bork.Development of a New Transverse FluxMotor.New Topologies for Permanent Magnet Machines(Digestno:1997/090),1997,(1):1-6.)。该电机中的永磁体均匀地贴在转子表面,相邻永磁体分别被充磁成不同的极性。U形的定子铁心模块以整倍极距均匀分布在整个圆周上,其两个齿步对应的永磁体极性相反,并在相邻的两个定子铁心之间放置由软铁材料制成的辅助定子磁路,形成闭合磁回路,以减少邻近磁极对工作主磁极的影响。但该电机结构复杂,加工十分困难,且为了减少漏磁,贴在转子表面沿轴向相邻的永磁体之间需留有足够的间距,轴向尺寸较大。因此,该电机在中小功率领域,特别是要求薄形安装的场合,存在很大局限性,难以广泛应用。
发明内容
为克服上述电机的缺陷,本实用新型提供的一种横向磁场永磁电机,该电机结构简单,加工容易,且轴向尺寸较小。
本实用新型提供的一种横向磁场永磁电机,包括轴、引出线、左、右轴承、左、右端盖、边墙、电枢绕组、挡板、支架和顶紧螺母、C形硅钢片磁轭和永磁体;其中,同心线圈绕制在C形硅钢片磁轭中构成电枢绕组,各相绕组引出线分别从中空结构的轴中引出;永磁体固定于边墙和左、右端盖之间;左、右轴承套在轴上,左、右端盖分别与左、右轴承相连,左、右端盖、永磁体和边墙共同组成电机转子,支架与轴固定连接,它们与电枢绕组、C形硅钢片磁轭一起组成电机定子;其特征在于:
C形硅钢片磁轭由C形硅钢片分组叠压而成,每相有p个,p≥1,p个C形硅钢片磁轭沿圆周均匀分布并固定在支架上,各相磁轭在轴向依次排列,并在周向依次错开360°/N电角度,其中当N=2时,相间错开90°电角度对称分布,N为电机相数,N≥2;永磁体为轴向磁化的p对极的磁环,并衔于各C形硅钢片磁轭之中,两侧气隙均匀;永磁体的p对极周向对齐,各相永磁体相互独立,轴向等间距分布;
其中C形硅钢片磁轭或永磁体磁环为等分的二部分构成的整体。
本实用新型电机采用横向磁场工作原理,可设计成N(N≥2)相电机;电机C形硅钢片磁轭和电枢绕组在空间位置上相互垂直;永磁体被轴向磁化;永磁体衔于C形硅钢片磁轭之中;用永磁体磁环替代分散安装的永磁体;本电机各相定转子在电磁上和结构上均相互独立,可组合式安装;可灵活选择配套的控制系统。具体而言,本实用新型的具有以下优点有:
(1)电机定子齿槽结构和电枢线圈在空间位置上相互垂直,定子尺寸和电枢线圈不会互相制约,可在一定范围内任意选取。
(2)改永磁体径向磁化为轴向磁化,使得每相永磁体块数减半,大大缩短电机轴向尺寸,并简化了电机结构。
(3)用轴向磁化的永磁体磁环替代2p个分散安装的永磁体,进一步简化电机结构和加工工艺,缩短装配时间,降低了成本。
(4)构成磁轭的硅钢片只需简单地固定在支架上,且各相磁环间不需辅助连接机构,进一步节约空间,增大转矩密度。
(5)电枢绕组形状规整,容易安装且无端部损耗。
(6)电机各相定转子电磁和结构上均相互独立,可组合式安装。
(7)能在宽广的转速和功率范围内大转矩和高效运行。
附图说明
图1为本实用新型的纵向剖面结构示意图(仅以两相结构为例);
图2为本实用新型的C形硅钢片磁轭、永磁体磁环及电枢绕组的局部立体结构示意图(其中,分界线表示各磁极,箭头表示磁化方向)。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步详细的说明:
如图1所示,横向磁场永磁电机包括轴1、引出线2、左、右轴承3和14、左端盖4、边墙8、右端盖10、C形硅钢片磁轭5、永磁体6、电枢绕组7、挡板11、支架12和顶紧螺母13。
C形硅钢片磁轭5由C形硅钢片分组叠压而成,每相有p个,p≥1。p个C形硅钢片磁轭5沿圆周均匀分布并固定在支架12上,各相磁轭在轴向依次排列,并在周向依次错开360°/N电角度,其中当N=2时,相间错开90°电角度对称分布,N为电机相数,N≥2。各相C形硅钢片磁轭通过挡板11和顶紧螺母13固定其轴向位置。如图2所示,同心线圈绕制在C形硅钢片磁轭5中构成电枢绕组7。支架12与轴1固定连接,它们与电枢绕组7、C形硅钢片磁轭5一起组成电机定子。轴1为中空结构,各相绕组引出线2分别从轴1中引出。永磁体6为轴向磁化的p对极的磁环,被固定于边墙8和左、右端盖4、10之间,永磁体6的p对极周向对齐,各相永磁体6相互独立,轴向等间距分布。永磁体6衔于各C形硅钢片磁轭5之中,两侧气隙均匀。左、右轴承3、14套在轴1上,左、右端盖4、10分别与左、右轴承3、14相连,左、右端盖4、10、永磁体6和边墙8共同组成电机转子。
这种结构的电机各相完全独立,可方便做成p对极N相,n≥2。引出线2从轴1的空心部分引出,并与控制器相接。控制器既可采用传统方式,也可采用先进的DSP技术构建。
在具体实施过程中又可分为二种方案:一、C形硅钢片磁轭对分,而永磁体为整体磁环方案。如图1中所示。此时,电机各相磁轭对分为两层,共2N层,先固定左侧的磁轭和电枢绕组,然后放置磁环,再安装右侧磁轭,接着依次安装下一相,直至安装完毕。二、永磁体磁环对分,而C形硅钢片磁轭为一整体。此时,首先将各相C形硅钢片磁轭通过支架与轴固定一起,然后将电枢绕组绕制在C形槽中,整个定子先制作完毕。接着,依次将电机外壳和各相永磁体磁环(已对分成两块)固定。
不管采用何种方案,本电机各相定转子在电磁上和结构上均相互独立,可组合式安装,极大降低了电机装配难度,增加了设计的灵活性。
此外,本实用新型还可在位于C形硅钢片磁轭5上接近永磁体磁极6的位置设置霍尔位置传感器9,对电机进行闭环控制。其中位置传感器也可采用其他种类,如光电编码器、旋转变压器等等,只要能够灵敏地检测电机转子位置即可。
Claims (2)
1.一种横向磁场永磁电机,包括轴(1)、引出线(2)、左、右轴承(3、14)、左、右端盖(4、10)、边墙(8)、电枢绕组(7)、挡板(11)、支架(12)和顶紧螺母(13)、C形硅钢片磁轭(5)和永磁体(6);其中,同心线圈绕制在C形硅钢片磁轭(5)中构成电枢绕组(7),各相绕组引出线(2)分别从中空结构的轴(1)中引出;永磁体(6)固定于边墙(8)和左、右端盖(4、10)之间;左、右轴承(3、14)套在轴(1)上,左、右端盖(4、10)分别与左、右轴承(3、14)相连,左、右端盖(4、10)、永磁体(6)和边墙(8)共同组成电机转子,支架(12)与轴(1)固定连接,它们与电枢绕组(7)、C形硅钢片磁轭(5)一起组成电机定子;其特征在于:
C形硅钢片磁轭(5)由C形硅钢片分组叠压而成,每相有p个,p≥1,p个C形硅钢片磁轭(5)沿圆周均匀分布并固定在支架(12)上,各相磁轭在轴向依次排列,并在周向依次错开360°/N电角度,其中当N=2时,相间错开90°电角度对称分布,N为电机相数,N≥2;永磁体(6)为轴向磁化的p对极的磁环,并衔于各C形硅钢片磁轭(5)之中,两侧气隙均匀;永磁体(6)的p对极周向对齐,各相永磁体(6)相互独立,轴向等间距分布;
其中C形硅钢片磁轭(5)或永磁体(6)的磁环为等分的二部分构成的整体。
2.根据权利要求1所述的横向磁场永磁电机,其特征在于:在位于C形硅钢片磁轭(5)上接近永磁体磁极(6)的位置设置有霍尔位置传感器(9)。
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CN102075041A (zh) * | 2010-11-25 | 2011-05-25 | 西安交通大学 | 一种带有流体强制冷却的v形气隙横向磁场力矩电机 |
CN103187814A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 华锐风电科技(集团)股份有限公司 | 永磁横向磁通电机 |
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