具有單元式分層鐵芯的軸向磁場永磁電動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機，特別是一種具有單元式分層鐵芯的軸向磁場永磁電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]軸向磁場電動機，目前有兩種典型結(jié)構(gòu)。一種是，用帶材邊沖孔邊卷繞，最后形成有孔、有槽、有軛的定子鐵芯；另一種，先用帶材卷成獨立的柱狀體，然后以緊固件與支承部件結(jié)合成完整的定子鐵芯。前者，硅鋼帶上任何相鄰孔的孔距都不相等，要求加工精度高，工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，單機造價不菲，成為推廣的瓶頸。后者，結(jié)構(gòu)和工藝都很簡單，單機造價較為低廉，但是在性能上，遠遠滿足不了使用上的要求。因為定子繞組線圈，是直接繞在柱狀鐵芯上，為了放置繞組線圈，每個柱狀鐵芯之間，需要留有足夠的間隔，造成槽口與槽寬相等，氣隙的有效截面積大大減小了，增大了氣隙磁通的磁阻，磁勢損耗較大。更主要的是，引起較大的定位力矩及槽口效應(yīng)，導(dǎo)致大的振動和噪音。另外，線圈直接繞在柱狀鐵芯上而成為全節(jié)距繞組，定子電流會產(chǎn)生方波磁勢，造成一系列的氣隙高次諧波，再度引起振動及噪音等，增大了電機的附加損耗，降低電機性能。由于運行質(zhì)量和效率低下，一般只能在功率不大，要求不高的場合下使用，這樣，結(jié)構(gòu)簡單造價低廉的優(yōu)點，便失去了實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種具有單元式分層鐵芯的軸向磁場永磁電動機，可保留結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉優(yōu)點的同時，有效解決運行質(zhì)量及效率低下的問題。
[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括分層鐵芯和軸向充磁的永磁體，分層鐵芯固定在定子板上，構(gòu)成定子，永磁體固定在轉(zhuǎn)子軛上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子均設(shè)置在軸上，定子與軸緊固在一起，轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子軸向相對設(shè)置，定子和轉(zhuǎn)子之間形成氣隙，構(gòu)成軸向磁場結(jié)構(gòu)，所述的分層鐵芯包括內(nèi)鐵芯、繞裝在內(nèi)鐵芯外周上的內(nèi)線圈、套裝在內(nèi)線圈外周上的外鐵芯和套裝在外鐵芯外周上的套筒，套筒的兩端設(shè)置有向外的凸沿，兩端的凸沿之間在套筒的外周上繞裝有外線圈。
[0005]所述的定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)的比為:m: (m+1)，其中m為相數(shù)。
[0006]本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎獨特，簡單合理，增大氣隙有效截面，減少主磁勢在氣隙中的損耗，減少高次諧波及其造成的振動和噪音，提高電機運行質(zhì)量及機電轉(zhuǎn)換效率，易生產(chǎn)，壽命長，使用方便，效果好，是軸向磁場永磁電動機上的創(chuàng)新。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子、單定子軸向磁場永磁電動機的剖視圖。
[0008]圖2為本發(fā)明雙定子、單轉(zhuǎn)子軸向磁場永磁電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明單定子、單轉(zhuǎn)子軸向磁場永磁電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為本發(fā)明分層鐵芯的剖視圖。
[0011]圖5為本發(fā)明設(shè)置有中間繞組(I層)的分層鐵芯的剖視圖。
[0012]圖6為本發(fā)明定子布置示意圖(極數(shù)為6，相數(shù)為3)。
[0013]圖7為本發(fā)明轉(zhuǎn)子布置示意圖(極數(shù)為8，相數(shù)為3)。
[0014]圖8為本發(fā)明套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0016]由圖1-7給出，本發(fā)明包括分層鐵芯和軸向充磁的永磁體，分層鐵芯I固定在定子板4上，構(gòu)成定子，永磁體2固定在轉(zhuǎn)子軛3上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子均設(shè)置在軸5上，定子與軸5緊固在一起，轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子軸向相對設(shè)置，定子和轉(zhuǎn)子之間形成氣隙7，構(gòu)成軸向磁場結(jié)構(gòu)，所述的分層鐵芯I包括內(nèi)鐵芯11、繞裝在內(nèi)鐵芯11外周上的內(nèi)線圈12、套裝在內(nèi)線圈12外周上的外鐵芯13和套裝在外鐵芯13外周上的套筒14，套筒的兩端設(shè)置有向外的凸沿141，兩端的凸沿之間在套筒的外周上繞裝有外線圈15。
[0017]分層鐵芯I的加工方法為:將內(nèi)線圈12密排繞在內(nèi)鐵芯11上，而后套上外鐵芯13 (包括套筒14)，再繞制外線圈15，注膠固化成為完整的單元式分層鐵芯。再一方法為:將內(nèi)鐵芯、內(nèi)線圈、外鐵芯(包括套筒)、外線圈，按設(shè)計的形狀、尺寸、匝數(shù)加工完畢，依上述順序，依次套入，注膠固化成為一體的單元式分層鐵芯。
[0018]為保證使用效果，所述的內(nèi)線圈12和外鐵芯13之間設(shè)置有一層或多層中間鐵芯16，中間鐵芯16上繞裝有中間線圈17，最內(nèi)側(cè)的中間鐵芯套裝在內(nèi)線圈12的外周上，外鐵芯13套裝在最外側(cè)中間線圈的外周上，形成至少是三層同心式繞組，進而減少繞組磁勢的高次諧波，降低了振動和噪音，提高電機性能和運行質(zhì)量；
所述的定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)的比為(m+1)，其中m為相數(shù)；以三相的電動機為例，即相數(shù)m=3，則定子和轉(zhuǎn)子極數(shù)的比應(yīng)滿足:定子極數(shù):轉(zhuǎn)子極數(shù)=3:4，也就是說，定子極數(shù)為3的倍數(shù)，相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子極數(shù)應(yīng)為4的倍數(shù)且滿足上述比例關(guān)系，如若定子極數(shù)為6時(如圖6所示)，轉(zhuǎn)子極數(shù)應(yīng)為8 (如圖7所示);這樣定子極數(shù)始終少于轉(zhuǎn)子極數(shù)，而且定、轉(zhuǎn)子極數(shù)，隨相數(shù)的增加，越來越接近，定子結(jié)構(gòu)越簡單，尤其對于多極低轉(zhuǎn)速大力矩電機和中高頻發(fā)電機提供更多方便。另外，當(dāng)使用這種比例關(guān)系時，若某相獲得最大感生電勢時，該相每個定子極正好與相鄰的兩個轉(zhuǎn)子極同時相對，這一位置即可確定其繞組系數(shù)為I。
所述的凸沿141的端面與內(nèi)鐵芯11的端面平齊，相鄰兩分層鐵芯的套筒凸沿之間構(gòu)成槽口 8，從而增大定子端面有效截面積，減小槽口寬度，消除定位力矩；
所述的轉(zhuǎn)子軛3經(jīng)軸承6裝在固定軸5上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子繞固定軸的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0019]所述的分層鐵芯呈圓周均布在定子板4上，其具體是通過套筒的凸沿固定在非導(dǎo)磁材料制成的定子板上，構(gòu)成定子，永磁體2呈極性交替圓周均布固定在導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子軛3上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子，永磁體2為軸向充磁的平板磁鋼，轉(zhuǎn)子軛上裝有軸承6，并通過軸承繞不動的軸旋轉(zhuǎn)，定子居中，轉(zhuǎn)子有2個，分別設(shè)置在定子的兩側(cè)，定子和轉(zhuǎn)子之間形成雙氣隙，構(gòu)成雙轉(zhuǎn)子、單定子軸向磁場永磁電動機(如圖1所示);
所述的分層鐵芯呈圓周均布在導(dǎo)磁材料制成的定子軛41上，構(gòu)成定子，永磁體2呈極性交替圓周均布在嵌放非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子板31上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子，永磁體2為軸向充磁的平板磁鋼，轉(zhuǎn)子居中，定子有2個，分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，定子和轉(zhuǎn)子之間形成雙氣隙，構(gòu)成雙定子、單轉(zhuǎn)子軸向磁