[發(fā)明專利]軸流電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380046066.8
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN104604100B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 戴維.里鮑爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 戴維.里鮑爾特
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K3/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳金林

一種2p個極的軸流電機，包括由至少一對導體層組成的定子，其中以半相將印刷相布置到所述導體層上。

技術領域

本發(fā)明涉及一種軸流電機。

背景技術

電機是將電功率變換為機械功率的設備。描述將限于旋轉(zhuǎn)機器。本領域技術人員可容易地將本發(fā)明轉(zhuǎn)換為線性機器。

電機由兩個部分組成：稱為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部分和稱為定子的固定部分。由在定子與轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的扭矩引起轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)并向被驅(qū)動的設備提供機械功率。

電機在工業(yè)中和在諸如洗衣機或石英表的公共產(chǎn)品中具有許多應用。這些應用之一是電動汽車的推進。

圖1示出由例如鋰/離子/聚合物類型的電池16提供電能的電動汽車的圖。所謂的控制電子器件10連接至電力電子器件11，繼而連接至電機12。電機12通過傳動裝置14將其機械功率傳送至機動車輪13。此傳動裝置可以通過電機軸、鏈條或傳動帶實現(xiàn)。可以在電機與傳動裝置之間插入變速箱。

在無刷電機的情況下，控制電子器件10適配注入到電機12中的電流的相位以使得其鎖到由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)相位上。例如連接到控制電子器件10的光學位置傳感器15、或霍爾效應傳感器可用于測量轉(zhuǎn)子相對于定子的旋轉(zhuǎn)角度，此測量被集成到控制環(huán)中。

本領域技術人員知道存在一個或多個電池、具有一個或多個傳動裝置的一個或多個電機以及一個或多個機動車輪的許多可能組合用于產(chǎn)生這樣的設備的。

在一些情況下，可以通過將電機22集成到如圖2中所示的機動車輪中而省略傳動裝置，。在此情況下，該機動車輪附接至電機的轉(zhuǎn)子。此設備消除了機械損失以及傳動系統(tǒng)的耗損件的更換成本。

電機的歷史揭示第一臺機器是軸流式的(專利US 405858N，特斯拉，1889年)。此類型的電機然后被充分利用以獲得徑向流電機的益處，直到最近高能磁鐵的開發(fā)為止，諸如，重新喚起對此類型的機器的興趣的稱為《稀土》(于1983年首次公布)的NdFeB類型的磁鐵。

軸流電機的特性是磁場的方向平行于電機的旋轉(zhuǎn)軸。在徑向上布置電流所經(jīng)過的導體。

圖3示出集成到車輪中的配置中的軸流電機30和永久磁鐵(用于軸向磁通永久磁鐵的AFPM)的示意部分。轉(zhuǎn)子集成了永久磁鐵31，其磁化和布置在軸向上產(chǎn)生交替磁場。磁化方向在兩個連續(xù)極之間交替。在轉(zhuǎn)子的完整旋轉(zhuǎn)期間倒轉(zhuǎn)磁化方向的次數(shù)稱為極數(shù)。因為此數(shù)目是成對的，所以這是說電機具有2p個極點，p為整數(shù)。

定子由使得導體33跨過由轉(zhuǎn)子形成的縫隙的繞組32構(gòu)成，并且當電流穿過它們時產(chǎn)生扭矩。電流相對于由轉(zhuǎn)子31的磁鐵產(chǎn)生的磁場的取向穿過縫隙中的導體的方向?qū)τ谟梢惶砑拥膶w的每段產(chǎn)生的扭矩來說是必須的。

交替地(alternatively)激活的、平均且有角度地分布的幾個相產(chǎn)生恒定扭矩，而與轉(zhuǎn)子相對于定子的位置角度無關。定子的相數(shù)目由m指定。在大多數(shù)情況下，m＝3。在三相定子的情況下，可以以星形或三角形組裝(assemble)定子，星形配置是最常見的。

可以有利地使用印刷電路技術來制造軸流電機的定子和永久磁鐵。

印刷電路包括交替的導電層和絕緣層的堆疊(stack)。用作絕緣基板的材料通常是以玻璃纖維加固的環(huán)氧樹脂的復合材料。此基板提供用于支撐由得到的扭矩產(chǎn)生的應力所必須的機械阻力。所使用的導體通常是諸如銅或鋁的金屬。

圖4示出兩層印刷電路40的示意部分。通過化學光刻來蝕刻絕緣基板42上的導電層41，以再現(xiàn)優(yōu)選圖案(pattern)。金屬化孔43在同一印刷電路的兩個或多個導電層的圖案之間形成電接觸。在制造工藝完成時施加絕緣漆44。