[發明專利]一種橫向磁場永磁電機

無效

• 申請號: 200710051870.1
• 申請日: 2007-04-13
• 公開（公告）號: CN101075771A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 辜承林;褚文強
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K29/08
• 分類號: H02K29/08;H02K1/27
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于永磁電機技術領域，具體地說，它涉及一種永磁體軸向磁化的橫向磁場電機，這種電機尤其適用于電動車和艦船的直接驅動。

技術背景

橫向磁場永磁電機由德國的H.Weh教授最早提出。該電機的定子齒槽結構和電樞線圈在空間位置上相互垂直，電機中的主磁通沿著電機的軸向流通，因而定子尺寸和通電線圈的大小相互獨立，突破了普通永磁電機齒槽相互制約的制約，可獲得較高的轉矩和功率密度。在此基礎上，德國的G.Henneberger教授設計了單邊定子的平板式磁場結構橫向磁場永磁電機(G.Hennerberger，M.Bork.Development?of?a?New?Transverse?FluxMotor.New?Topologies?for?Permanent?Magnet?Machines(Digestno：1997/090)，1997，(1)：1-6.)。該電機中的永磁體均勻地貼在轉子表面，相鄰永磁體分別被充磁成不同的極性。U形的定子鐵心模塊以整倍極距均勻分布在整個圓周上，其兩個齒步對應的永磁體極性相反，并在相鄰的兩個定子鐵心之間放置由軟鐵材料制成的輔助定子磁路，形成閉合磁回路，以減少鄰近磁極對工作主磁極的影響。但該電機結構復雜，加工十分困難，且為了減少漏磁，貼在轉子表面沿軸向相鄰的永磁體之間需留有足夠的間距，軸向尺寸較大。因此，該電機在中小功率領域，特別是要求薄形安裝的場合，存在很大局限性，難以廣泛應用。

發明內容

為克服上述電機的缺陷，本發明提供的一種橫向磁場永磁電機，該電機結構簡單，加工容易，且軸向尺寸較小。

本發明提供的一種橫向磁場永磁電機，包括軸、引出線、左、右軸承、左、右端蓋、邊墻、電樞繞組、擋板、支架和頂緊螺母、C形硅鋼片磁軛和永磁體；其中，同心線圈繞制在C形硅鋼片磁軛中構成電樞繞組，各相繞組引出線分別從中空結構的軸中引出；永磁體固定于邊墻和左、右端蓋之間；左、右軸承套在軸上，左、右端蓋分別與左、右軸承相連，左、右端蓋、永磁體和邊墻共同組成電機轉子，支架與軸固定連接，它們與電樞繞組、C形硅鋼片磁軛一起組成電機定子；其特征在于：

C形硅鋼片磁軛由C形硅鋼片分組疊壓而成，每相有p個，p≥1，p個C形硅鋼片磁軛沿圓周均勻分布并固定在支架上，各相磁軛在軸向依次排列，并在周向依次錯開360°/N電角度，其中當N＝2時，相間錯開90°電角度對稱分布，N為電機相數，N≥2；永磁體為軸向磁化的p對極的磁環，并銜于各C形硅鋼片磁軛之中，兩側氣隙均勻；永磁體的p對極周向對齊，各相永磁體相互獨立，軸向等間距分布；

其中C形硅鋼片磁軛或永磁體磁環為等分的二部分構成的整體。

本發明電機采用橫向磁場工作原理，可設計成N(N≥2)相電機；電機C形硅鋼片磁軛和電樞繞組在空間位置上相互垂直；永磁體被軸向磁化；永磁體銜于C形硅鋼片磁軛之中；用永磁體磁環替代分散安裝的永磁體；本電機各相定轉子在電磁上和結構上均相互獨立，可組合式安裝；可靈活選擇配套的控制系統。具體而言，本發明的具有以下優點有：

(1)電機定子齒槽結構和電樞線圈在空間位置上相互垂直，定子尺寸和電樞線圈不會互相制約，可在一定范圍內任意選取。

(2)改永磁體徑向磁化為軸向磁化，使得每相永磁體塊數減半，大大縮短電機軸向尺寸，并簡化了電機結構。

(3)用軸向磁化的永磁體磁環替代2p個分散安裝的永磁體，進一步簡化電機結構和加工工藝，縮短裝配時間，降低了成本。

(4)構成磁軛的硅鋼片只需簡單地固定在支架上，且各相磁環間不需輔助連接機構，進一步節約空間，增大轉矩密度。

(5)電樞繞組形狀規整，容易安裝且無端部損耗。

(6)電機各相定轉子電磁和結構上均相互獨立，可組合式安裝。

(7)能在寬廣的轉速和功率范圍內大轉矩和高效運行。

附圖說明

圖1為本發明的縱向剖面結構示意圖(僅以兩相結構為例)；

圖2為本發明的C形硅鋼片磁軛、永磁體磁環及電樞繞組的局部立體結構示意圖(其中，分界線表示各磁極，箭頭表示磁化方向)。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明作進一步詳細的說明：

如圖1所示，橫向磁場永磁電機包括軸1、引出線2、左、右軸承3和14、左端蓋4、邊墻8、右端蓋10、C形硅鋼片磁軛5、永磁體6、電樞繞組7、擋板11、支架12和頂緊螺母13。