專(zhuān)利名稱(chēng)：軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)及裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī),尤其是一種電負(fù)荷和磁負(fù)荷可以獨(dú)立設(shè)置的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)及裝配方法。
背景技術(shù)：
目前電機(jī)是通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行電能和機(jī)械能之間能量轉(zhuǎn)換的裝置，電機(jī)的電負(fù)荷和磁負(fù)荷是電機(jī)中兩個(gè)最重要的參數(shù)之一，其大小不但影響到電機(jī)經(jīng)濟(jì)性，更影響到其性能。目前通用電機(jī)電磁負(fù)荷的選取互相制約，這無(wú)疑降低了電機(jī)電、磁負(fù)荷的選擇空間，影響到電機(jī)經(jīng)濟(jì)性和性能的優(yōu)化。軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)兼具軸向磁場(chǎng)電機(jī)和永磁電機(jī)的綜合性能優(yōu)勢(shì)，具有高效、高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度、高功率因數(shù)及高轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的性能特點(diǎn)和短形盤(pán)式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。每個(gè)齒中套一個(gè)線(xiàn)圈的分?jǐn)?shù)槽集中繞組結(jié)構(gòu)在內(nèi)周繞組空間遠(yuǎn)小于外周繞組空間的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)中具有巨大優(yōu)越性，不但降低了繞組端部，降低了電機(jī)的電阻及銅耗和用銅量，降低了電機(jī)軛部鐵心厚度，而且電機(jī)的電負(fù)荷的選取不受內(nèi)部空間的限制，對(duì)電機(jī)的性能優(yōu)化有利，再者，由于每個(gè)齒上只有一個(gè)線(xiàn)圈，即當(dāng)某一線(xiàn)圈出故障后，可以只更換該線(xiàn)圈，但各個(gè)線(xiàn)圈的磁路還是相互耦合，因此該種電機(jī)只是具有一定的容錯(cuò)能力。單定子盤(pán)雙轉(zhuǎn)子盤(pán)軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)(兩邊轉(zhuǎn)子盤(pán)中間定子盤(pán))和雙定子盤(pán)單轉(zhuǎn)子盤(pán)軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)(兩邊定子盤(pán)中間轉(zhuǎn)子盤(pán))對(duì)降低電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和消除軸向磁拉力具有重要意義。所有這些方法，提高了軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)的性能，擴(kuò)大了該種電機(jī)的應(yīng)用。但目前通用的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)還具有以下缺陷(I)電機(jī)電、磁負(fù)荷的選取互相制約，這為電機(jī)的設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)性和性能的優(yōu)化帶來(lái)了難度；(2)疊片鐵心制造工藝復(fù)雜；(3)各繞組組成線(xiàn)圈磁路并不獨(dú)立，因此電機(jī)的容錯(cuò)能力低。目前，橫向磁通永磁電機(jī)是目前唯--種可以進(jìn)行電負(fù)荷和磁負(fù)荷獨(dú)立設(shè)置的電
機(jī)，該種電機(jī)即可以是普通徑向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，也可以是軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)。當(dāng)橫向磁通型式應(yīng)用于軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)時(shí)，便得到了電、磁負(fù)荷獨(dú)立設(shè)置的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)。但橫向磁通電機(jī)很大的漏磁、極為復(fù)雜的定子鐵心及轉(zhuǎn)子磁體結(jié)構(gòu)，使其很難得到實(shí)際應(yīng)用，特別是橫向磁通軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，不但沒(méi)有得到應(yīng)用而且很少涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型結(jié)構(gòu)和原理的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)及裝配方法，其具有電、磁負(fù)荷獨(dú)立設(shè)置、定子疊片鐵心制作簡(jiǎn)單及定子繞組各組成線(xiàn)圈磁路互相獨(dú)立的優(yōu)點(diǎn)，有利于降低電機(jī)的設(shè)計(jì)難度、降低電機(jī)的制造成本、提高電機(jī)的性能。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、下端蓋和上端蓋，轉(zhuǎn)子位于定子中心，定子包括若干個(gè)定子C型鐵心及設(shè)于其上的繞組線(xiàn)圈；轉(zhuǎn)子包括不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)、永磁體及轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)中心裝有轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周邊均勻嵌設(shè)有若干塊永磁體，若干個(gè)定子C型鐵心嵌于上、下端蓋的槽中；若干定子C型鐵心均勻環(huán)繞分布在不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周，而且定子C型鐵心的上、磁極面與不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)的永磁體相對(duì)應(yīng)，以保證定子C型鐵心上的線(xiàn)圈通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好與轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)正。
所述定子C型鐵心采用疊片鐵心疊壓而成，或者采用整塊導(dǎo)磁材料構(gòu)成；在采用疊片鐵心時(shí)，定子C型鐵心各處截面形狀相同都是矩形，且截面積都相同；在采用整塊導(dǎo)磁材料時(shí)，定子C型鐵心各處截面形狀及截面積不相同；所述每個(gè)定子C型鐵心根據(jù)作用和部位不同分成5部分，即C型開(kāi)口的對(duì)面為極身、定子C型鐵心的上下兩部分分別為上極軛和下極軛，C型開(kāi)口處上下兩部分為上磁極和下磁極，下磁極面和上磁極面均與不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)相對(duì)。所述每個(gè)定子C型鐵心上均有一個(gè)繞組線(xiàn)圈，或者間隔一個(gè)定子C型鐵心放置一個(gè)繞組線(xiàn)圈，繞組線(xiàn)圈放置于定子C型鐵心的極身位置，或者將一個(gè)定子C型鐵心上的一個(gè)繞組線(xiàn)圈等分成兩部分，分別放置于定子C型鐵心的上下磁極上；所有繞組線(xiàn)圈相互串聯(lián)或并聯(lián)組成定子的m相對(duì)稱(chēng)繞組，m為自然數(shù)。所述定子C型鐵心上的繞組線(xiàn)圈是成型線(xiàn)圈或非成型線(xiàn)圈；如果每個(gè)定子C型鐵心上放置一個(gè)成型線(xiàn)圈，則在制作定子C型鐵心時(shí)，將定子C型鐵心分成兩部分，再將成型線(xiàn)圈套入定子C型鐵心的極身后，再將兩部分鐵心成型為定子C型鐵心；在采用非成型線(xiàn)圈時(shí)，則直接制作整體定子C型鐵心，將非成型線(xiàn)圈嵌繞在定子C型鐵心的極身上；如果定子C型鐵心的上下磁極上分別放置繞組線(xiàn)圈，則無(wú)論采用成型線(xiàn)圈還是非成型線(xiàn)圈，都是制作整體定子C型鐵心。所述轉(zhuǎn)子的不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)是圓盤(pán)形，在其同一個(gè)圓周上均勻開(kāi)若干個(gè)槽，所述若干個(gè)槽中放置沿軸向充磁、極性交錯(cuò)排列的永磁體，組成電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁極。所述轉(zhuǎn)子永磁體中心線(xiàn)與定子C型鐵心上、下磁極中心線(xiàn)位置對(duì)齊。所述定子C型鐵心塊數(shù)、定子繞組相數(shù)m及轉(zhuǎn)子磁體數(shù)滿(mǎn)足常規(guī)電機(jī)定子槽數(shù)、繞組相數(shù)及極數(shù)之間的關(guān)系。所述的上端蓋和下端蓋完全相同，上、下端蓋的圓盤(pán)部分中心放置與轉(zhuǎn)子軸相接的軸承，上、下端蓋的圓筒部分在側(cè)邊均勻開(kāi)出與定子C型鐵心上、下極軛相同尺寸的槽，用以將定子C型鐵心上、下極軛安裝固定于上、下端蓋上。一種軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)的裝配方法，首先將若干繞組線(xiàn)圈分別放置于若干定子C型鐵心上，同時(shí)將若干塊永磁體按照N、S交替排列的方式裝到轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)上，再將電機(jī)轉(zhuǎn)軸裝到不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)上；然后將電機(jī)的下端蓋安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端，這樣電機(jī)下端蓋與電機(jī)不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)的相對(duì)位置固定好；再將所有的定子C型鐵心的下極軛安裝到下端蓋側(cè)面均勻分布的槽中；將上端蓋安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端，上端蓋側(cè)面均勻分布的槽正好卡在定子C型鐵心的上極軛，最后，根據(jù)需要放置一個(gè)機(jī)殼，將上下兩個(gè)端蓋固定在一起。電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的大小與電機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)2p、定子C型鐵心塊數(shù)Ns及相數(shù)m有關(guān)，2p、Ns、m越大(p、Ns、m均為自然數(shù))，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)就越小，因此本發(fā)明電機(jī)可以通過(guò)增加電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)的直徑，在保持永磁體及定子C型鐵心的尺寸不變時(shí)，達(dá)到增加永磁體極數(shù)2p、定子C型鐵心塊數(shù)Ns和相數(shù)m的目的，從而降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
電機(jī)的電負(fù)荷和磁負(fù)荷對(duì)電機(jī)性能影響很大，在普通電機(jī)中，放置線(xiàn)圈的槽面積與電機(jī)的電負(fù)荷有關(guān)，槽面積越大，電負(fù)荷也就越大，齒面積與磁負(fù)荷有關(guān)，齒面積越大磁負(fù)荷也就越大，顯然槽型面積和齒面積是彼此制約的，因此電、磁負(fù)荷互相制約，一個(gè)大另一個(gè)必須小。本發(fā)明電機(jī)中，放置線(xiàn)圈的窗口面積可以任意增大或縮小，與C型鐵心上下極的截面積無(wú)關(guān)，因此本發(fā)明電機(jī)電、磁負(fù)荷沒(méi)有制約關(guān)系，可以獨(dú)立設(shè)置，這對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的方便。電機(jī)的鐵心磁路與普通電機(jī)不同，本發(fā)明所述的電機(jī)磁路只是C型鐵心，鐵心磁路很短，因此電機(jī)的鐵心損耗很低?？梢钥闯?，各個(gè)線(xiàn)圈磁路在磁上沒(méi)有聯(lián)系，如果不考慮各線(xiàn)圈每相之間的連接在電上也是彼此獨(dú)立的，因此電機(jī)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力，電機(jī)的其中一相出故障，可以切除該相，其他各相可以正常工作。通過(guò)增加電機(jī)的相數(shù)，從而保證一相切除后電機(jī)的性能影響不大，因此本發(fā)明電機(jī)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力。如果電機(jī)的一個(gè)線(xiàn)圈短路或絕緣方面的故障，可以只更換該線(xiàn)圈即可，不影響其他線(xiàn)圈，這對(duì)電機(jī)的維修有利。通常的盤(pán)式電機(jī)定子鐵心如果采用疊片鐵心，必須有特殊的制造工藝，本電機(jī)定子鐵心制作極為簡(jiǎn)單，成本低廉。本發(fā)明電機(jī)線(xiàn)圈都相同，制作簡(jiǎn)單，可以是成型線(xiàn)圈也可以不是成型線(xiàn)圈。本電機(jī)與普通雙定子盤(pán)單轉(zhuǎn)子盤(pán)軸向磁場(chǎng)永磁電機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子盤(pán)主要材料為不導(dǎo)磁材料，可以采用鋁材，降低了電機(jī)質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子盤(pán)較大時(shí)，可以對(duì)其均勻開(kāi)孔的方式進(jìn)一步降低電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明電機(jī)可以當(dāng)做正弦波永磁無(wú)刷電機(jī)用，此時(shí)Ns或Ns/2個(gè)線(xiàn)圈組成的定子2p極的m相對(duì)稱(chēng)繞組通入m相對(duì)稱(chēng)交流電流,就會(huì)在電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)和定子C型鐵心極面間產(chǎn)生2p極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子2p極的磁體也會(huì)產(chǎn)生與該磁場(chǎng)極數(shù)相同、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度都相同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用就可以進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，電能變?yōu)闄C(jī)械能時(shí)，本發(fā)明電機(jī)當(dāng)作電動(dòng)機(jī)，機(jī)械能變?yōu)殡娔軙r(shí)本發(fā)明電機(jī)當(dāng)作發(fā)電機(jī)。本發(fā)明電機(jī)也可以當(dāng)作方波永磁無(wú)刷電機(jī),這時(shí)相電流是對(duì)稱(chēng)的120°方波電流，m相對(duì)稱(chēng)繞組在轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生平頂寬度120°的梯形波永磁電動(dòng)勢(shì)，這一方波電流和梯形波電動(dòng)勢(shì)相互作用產(chǎn)生電磁功率，而進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的有益效果是(I)電機(jī)磁路由定子C型鐵心、兩氣隙和轉(zhuǎn)子盤(pán)厚組成，與轉(zhuǎn)子直徑無(wú)關(guān)，因此可以通過(guò)增加轉(zhuǎn)子盤(pán)外徑來(lái)增加電機(jī)極數(shù)、定子C形鐵心數(shù)或相數(shù)，有利于降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；(2)鐵心磁路只包括路徑很短的定子C型鐵心，具有很低的鐵耗；(3)轉(zhuǎn)矩是電磁力和半徑的乘積，因此在其他結(jié)構(gòu)尺寸不變的前提下，可以只通過(guò)增加轉(zhuǎn)子盤(pán)直徑就可增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩；同時(shí)，電負(fù)荷的選取與磁負(fù)荷無(wú)關(guān)，可以通過(guò)增加導(dǎo)體線(xiàn)規(guī)來(lái)提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率及降低銅耗，而對(duì)磁路沒(méi)有影響；(4)所有的定子C型鐵心在磁上相互獨(dú)立，在電上，如果不考慮每相之間的連接也是彼此獨(dú)立的，因此該電機(jī)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力；
(5)所有定子C型鐵心和線(xiàn)圈都相同，制作簡(jiǎn)單；特別是，作為軸向磁場(chǎng)電機(jī)的作用原理，不需要通常盤(pán)式電機(jī)復(fù)雜的疊片鐵心制作工藝；(6)轉(zhuǎn)子盤(pán)材料為不導(dǎo)磁材料，可以采用鋁材，降低了電機(jī)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且可采用對(duì)轉(zhuǎn)子盤(pán)均勻挖孔的方式進(jìn)一步降低電機(jī)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。


圖I為3相12定子C型鐵心10轉(zhuǎn)子永磁磁極電機(jī)示意圖；圖2為12個(gè)定子C型鐵心、12個(gè)線(xiàn)圈位置結(jié)構(gòu)圖；圖3為整體轉(zhuǎn)子示意圖；圖4為定子C型鐵心示意圖；圖5為定子C型鐵心組成部分示意圖；圖6由疊片鐵心構(gòu)成的定子C型鐵心示意圖；圖7為定子C型鐵心及其上的一個(gè)定子線(xiàn)圈示意圖；圖8為定子C型鐵心和其上的兩個(gè)線(xiàn)圈示意圖；圖9為轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)及其上的永磁體；圖10為端蓋結(jié)構(gòu)圖；圖11為整體轉(zhuǎn)子盤(pán)與下端蓋的裝配圖；圖中，I為定子C型鐵心，2為繞組線(xiàn)圈，3為下端蓋，4為上端蓋，5為轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)，6為轉(zhuǎn)子永磁體，7為轉(zhuǎn)軸，11為極身，12為下極軛，13為上極軛，14為下磁極(下極)，15為上磁極(上極)，21為下線(xiàn)圈，22為上線(xiàn)圈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明?！N新型軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子由Ns個(gè)定子C型鐵心I及其上的繞組線(xiàn)圈2、下端蓋3及上端蓋4構(gòu)成；轉(zhuǎn)子由不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)5、永磁體6及轉(zhuǎn)軸7構(gòu)成。圖I為3相12定子C型鐵心10轉(zhuǎn)子永磁磁極本發(fā)明電機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖，為了方便表示，只是將電機(jī)的下端蓋3與定子C型鐵心I扣在一起，電機(jī)的上端蓋4并沒(méi)有扣在電機(jī)的定子C型鐵心上。圖2為電機(jī)12個(gè)定子C型鐵心及其上線(xiàn)圈的位置結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為整體轉(zhuǎn)子盤(pán)示意圖。定子C型鐵心I如圖4所示，定子C型鐵心I根據(jù)各組成部分的作用和位置不同分為極身11、下極軛12、上極軛13、下磁極(簡(jiǎn)稱(chēng)下極)14和上磁極(簡(jiǎn)稱(chēng)上極)15，如圖5所示。定子C型鐵心I可以由疊片導(dǎo)磁鐵心疊壓而成，如圖6所示疊片的疊壓方向，也可以由整體導(dǎo)磁材料構(gòu)成。如果采用疊片鐵心疊壓而成，則定子C型鐵心各部分截面形狀相同，都是矩形，而且截面積都相同；如果由整體導(dǎo)磁材料構(gòu)成，則下極軛12和上極軛13截面形狀相同且截面積相同，下極14和上極15截面形狀相同且截面積相同，但他們都可以與機(jī)身11具有不同的截面形狀和截面積。繞組線(xiàn)圈2 —般套在定子C型鐵心的極身上，如圖7所示。圖7中的一個(gè)繞組線(xiàn)圈2可以等分成兩個(gè)線(xiàn)圈(即上線(xiàn)圈22和下線(xiàn)圈21)分別放置到定子C型鐵心的下極14和上極15上，如圖8所示，圖7中的一個(gè)線(xiàn)圈和圖8中的兩個(gè)線(xiàn)圈具有完全相同的作用。繞組線(xiàn)圈2可以是成型線(xiàn)圈也可以不是成型線(xiàn)圈，如果采用成型線(xiàn)圈，同時(shí)一個(gè)定子C型鐵心上套一個(gè)線(xiàn)圈，則在制作定子C型鐵心時(shí)，將定子C型鐵心截成兩部分制作，即一個(gè)極軛和一個(gè)磁極做成一體，定子C型鐵心的兩外3部分做成一體，這樣首先將成型線(xiàn)圈套在極身上，然后將定子C型鐵心相連成型；如果采用成型線(xiàn)圈，同時(shí)一個(gè)定子C型鐵心上套兩個(gè)等分線(xiàn)圈，則直接制作好定子C型鐵心和兩個(gè)等分成型線(xiàn)圈，將兩個(gè)等分成型線(xiàn)圈套在定子C型鐵心的兩個(gè)極上即可；如果采用非成型線(xiàn)圈，則無(wú)論一個(gè)定子C型鐵心上有一個(gè)線(xiàn)圈還是兩個(gè)等分線(xiàn)圈，都是制作定子C型鐵 心，然后將線(xiàn)圈嵌繞在鐵心上即可。以下以圖7所示的一個(gè)線(xiàn)圈說(shuō)明。由所有Ns個(gè)定子C型鐵心I與其上的繞組線(xiàn)圈2組成電機(jī)定子的主體部分，如圖2所示的12個(gè)定子C型鐵心I及其上的12個(gè)繞組線(xiàn)圈2，各個(gè)繞組線(xiàn)圈2相互串聯(lián)或并聯(lián)組成對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子永磁磁極數(shù)2p的m相對(duì)稱(chēng)繞組，定子C型鐵心I塊數(shù)Ns、轉(zhuǎn)子磁極個(gè)數(shù)2p及定子相數(shù)m三者之間滿(mǎn)足通常永磁無(wú)刷電機(jī)中定子槽數(shù)、極數(shù)及相數(shù)之間的關(guān)系。由于通常電機(jī)定子槽中可以采用雙層繞組也可以采用單層繞組，因此在本發(fā)明的定子C型鐵心中可以間隔放置繞組線(xiàn)圈2，也就是說(shuō)，Ns個(gè)定子C型鐵心只有Ns/2繞組線(xiàn)圈2。圖2中為12個(gè)定子C型鐵心，每個(gè)定子C型鐵心都放置一個(gè)繞組線(xiàn)圈2，共12個(gè)繞組線(xiàn)圈2，12個(gè)繞組線(xiàn)圈2對(duì)應(yīng)10個(gè)轉(zhuǎn)子永磁磁極，按照通常電機(jī)的繞組排列組成3相對(duì)稱(chēng)繞組；圖2中可以間隔一個(gè)定子C型鐵心放置一個(gè)繞組線(xiàn)圈2，因此只有6個(gè)繞組線(xiàn)圈2，這6個(gè)繞組線(xiàn)圈2相互連接組成對(duì)應(yīng)10轉(zhuǎn)子永磁磁極的3相對(duì)稱(chēng)繞組。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)5、永磁體6和轉(zhuǎn)軸組成。在不導(dǎo)磁盤(pán)5的周邊均勻開(kāi)偶數(shù)槽，用以放置永磁體6，當(dāng)作永磁磁極。永磁體沿軸向充磁，而且磁極極性交錯(cuò)排列，如圖9所示的具有10個(gè)永磁磁極的轉(zhuǎn)子盤(pán)，10個(gè)永磁磁極的極性是N、S交錯(cuò)排列的。10個(gè)永磁磁極的轉(zhuǎn)子整體盤(pán)如圖3所示。由于轉(zhuǎn)子整體盤(pán)需要放置到所有定子C型鐵心I內(nèi)部，并且永磁體6與定子C型鐵心I的下極12和上極13的極面對(duì)正，因此在制作轉(zhuǎn)子盤(pán)的永磁體槽時(shí)，需要保證開(kāi)槽的位置。圖10為端蓋的形狀，下端蓋3和上端蓋4完全相同，在其一側(cè)圓盤(pán)中心開(kāi)孔，用于同轉(zhuǎn)軸7相固定，另一側(cè)圓環(huán)均勻開(kāi)槽，用以將定子C型鐵心I的極軛插入該槽中定位和固定定子C型鐵心I (定子C型鐵心的下極軛插入下端蓋對(duì)應(yīng)槽中，定子C型鐵心的上極軛插入上端蓋的對(duì)應(yīng)槽中)。圖10中的端蓋用于12個(gè)定子C型鐵心電機(jī)中，因此端蓋圓環(huán)側(cè)均勻開(kāi)有12個(gè)與定子C型鐵心極軛相同尺寸的槽。電機(jī)在裝配時(shí)，首先將Ns個(gè)繞組線(xiàn)圈2分別放置于Ns個(gè)定子C型鐵心I上，或?qū)s/2個(gè)繞組線(xiàn)圈2間隔放置到Ns個(gè)定子C型鐵心I上，同時(shí)將2p塊永磁體6按照N、S交替排列的方式裝到轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)5上，再將電機(jī)轉(zhuǎn)軸7裝到轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)5上。然后將電機(jī)的下端蓋3安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸7的一端,這樣電機(jī)下端蓋3與電機(jī)轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁盤(pán)5的相對(duì)位置固定好。再將所有的定子C型鐵心I的下極軛12安裝到下端蓋3側(cè)面均勻分布的槽中。接著將上端蓋4安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸7的另一端，上端蓋4側(cè)面均勻分布的槽正好卡在定子C型鐵心I的上極軛13上，最后，根據(jù)需要可以放置一個(gè)機(jī)殼，將上下兩個(gè)端蓋固定在一起。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修 改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、下端蓋和上端蓋，轉(zhuǎn)子位于定子中心，其特征是，定子包括若干個(gè)定子C型鐵心及設(shè)于其上的繞組線(xiàn)圈；轉(zhuǎn)子包括不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)、永磁體及轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)中心裝有轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周邊均勻嵌設(shè)有若干塊永磁體，若干個(gè)定子C型鐵心嵌于上、下端蓋的槽中；若干定子C型鐵心均勻環(huán)繞分布在不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周，而且定子C型鐵心的上、磁極面與不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)的永磁體相對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求I所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述定子C型鐵心采用疊片鐵心疊壓而成，或者采用整塊導(dǎo)磁材料構(gòu)成；采用疊片鐵心時(shí)，定子C型鐵心各處截面形狀相同都是矩形，且截面積都相同；采用整塊導(dǎo)磁材料時(shí)，定子C型鐵心各處截面形狀及截面積不相同。
3.如權(quán)利要求I或2所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述每個(gè)定子C型鐵心根據(jù)作用和部位不同分成5部分，即C型開(kāi)口的對(duì)面為極身、定子C型鐵心的上下兩部分分別為下極軛和上極軛，C型開(kāi)口處上下兩部分為下磁極和上磁極，下磁極面和上磁極面均與不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)相對(duì)。
4.如權(quán)利要求3所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述每個(gè)定子C型鐵心上均有一個(gè)繞組線(xiàn)圈，或者間隔一個(gè)定子C型鐵心放置一個(gè)繞組線(xiàn)圈，繞組線(xiàn)圈放置于定子C型鐵心的極身位置，或者將一個(gè)定子C型鐵心上的一個(gè)繞組線(xiàn)圈等分成兩部分，分別放置于定子C型鐵心的上下磁極上；所有繞組線(xiàn)圈相互串聯(lián)或并聯(lián)組成定子的m相對(duì)稱(chēng)繞組，m為自然數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述定子C型鐵心上的繞組線(xiàn)圈是成型線(xiàn)圈或非成型線(xiàn)圈；如果每個(gè)定子C型鐵心上放置一個(gè)成型線(xiàn)圈，則在制作定子C型鐵心時(shí)，將定子C型鐵心分成兩部分，在將成型線(xiàn)圈套入定子C型鐵心的極身后，再將兩部分鐵心成型為定子C型鐵心；在采用非成型線(xiàn)圈時(shí)，則直接制作整體定子C型鐵心，將非成型線(xiàn)圈嵌繞在定子C型鐵心的極身上；如果定子C型鐵心的上下磁極上分別放置繞組線(xiàn)圈，則無(wú)論采用成型線(xiàn)圈還是非成型線(xiàn)圈，都是制作整體定子C型鐵心。
6.如權(quán)利要求5所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述轉(zhuǎn)子的不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)是圓盤(pán)形，在其同一個(gè)圓周上均勻開(kāi)若干個(gè)槽，所述若干個(gè)槽中放置沿軸向充磁、極性交錯(cuò)排列的永磁體，組成電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁極。
7.如權(quán)利要求6所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述轉(zhuǎn)子永磁體中心線(xiàn)與定子C型鐵心上、下磁極中心線(xiàn)位置對(duì)齊。
8.如權(quán)利要求7所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述定子C型鐵心塊數(shù)、定子繞組相數(shù)m及轉(zhuǎn)子磁體數(shù)滿(mǎn)足常規(guī)電機(jī)定子槽數(shù)、繞組相數(shù)及極數(shù)之間的關(guān)系。
9.如權(quán)利要求I所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，其特征是，所述的上端蓋和下端蓋完全相同，上、下端蓋的圓盤(pán)部分中心放置安裝與轉(zhuǎn)子軸相接的軸承，上、下端蓋的圓筒部分在側(cè)邊均勻開(kāi)出與定子C型鐵心上、下極軛相同尺寸的槽，用以將定子C型鐵心上、下極軛安裝固定于上、下端蓋上。
10.一種權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)的裝配方法，其特征是，步驟如下 首先將若干繞組線(xiàn)圈分別放置于若干定子C型鐵心上，同時(shí)將若干塊永磁體按照N、S交替排列的方式裝到轉(zhuǎn)子不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)上，再將電機(jī)轉(zhuǎn)軸裝到不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)上；然后將電機(jī)的下端蓋安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端，這樣電機(jī)下端蓋與電機(jī)不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)的相對(duì)位置固定好； 再將所有的定子C型鐵心的下極軛安裝到下端蓋側(cè)面均勻分布的槽中； 將上端蓋安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端，上端蓋側(cè)面均勻分布的槽正好卡在定子C型鐵心的上極軛，最后，根據(jù)需要放置一個(gè)機(jī)殼，將上下兩個(gè)端蓋固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軸向磁場(chǎng)永磁無(wú)刷電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、下端蓋和上端蓋，轉(zhuǎn)子位于定子中心，其特征是，定子包括若干個(gè)定子C型鐵心及設(shè)于其上的繞組線(xiàn)圈；轉(zhuǎn)子包括不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)、永磁體及轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)中心裝有轉(zhuǎn)軸，不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周邊均勻嵌設(shè)有若干塊永磁體，若干個(gè)定子C型鐵心嵌于上、下端蓋的槽中；若干定子C型鐵心均勻環(huán)繞分布在不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)圓周，而且定子C型鐵心的上、磁極面與不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子盤(pán)的永磁體相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明同時(shí)還公開(kāi)了該電機(jī)的裝配方法。其具有電、磁負(fù)荷獨(dú)立設(shè)置、定子疊片鐵心制作簡(jiǎn)單及定子繞組各組成線(xiàn)圈磁路互相獨(dú)立的優(yōu)點(diǎn)，有利于降低電機(jī)的設(shè)計(jì)難度、降低電機(jī)的制造成本、提高電機(jī)的性能。
文檔編號(hào)H02K1/12GK102624183SQ20121008507
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者徐衍亮 申請(qǐng)人:山東大學(xué)