多相横向磁通电机及其制造方法技术

一种横向磁通电机，它具有多个定子相绕组，这些绕组通过电子控制被转换，从而产生一个旋转磁通，以驱动一个位于定子（７）外部的永磁转子（２）。定子（７）由两个互补的面对件（８，９）构成，每个件（８，９）带有定子磁极（１２，１３）的一半，推荐后者具有爪形磁极结构。定子绕组（１１）被夹在定子件（８，９）之间并缠绕在芯（１０）周围，芯（１０）将两个定子件相互导磁连接。推荐电机相数（Ｐ）选取２，３，…，Ｎ，每相的绕组数（Ｗ）选取１，２，…，Ｍ，每个绕组的磁极数（ＰＷ）选取２，４，…，Ｌ；则定子磁极数（ＳＰ）等于乘积Ｐ×Ｗ×ＰＷ且转子磁极数等于ＳＰ＋或－Ｗ。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多相横向磁通直流电机，并且尤其是指，但不仅限于，“内定子外转子”式电机，其中转子在定子的外部旋转。横向磁通电机的优点已广为人知。横向磁通电机能够产生比传统电机大若干倍的功率密度。其原因在于横向磁通电机的几何结构，这种几何结构允许采用较多的磁极数目，同时能够使每个磁极保持与传统电机相同的磁动势(MMF)。过去，横向磁通电机难以实现，这是因为标准的铁芯叠压技术很难实现横向磁通电机中所需的三维磁通流。通过使用粉末烧结铁芯，这种困难正在被克服。该粉末烧结铁芯可通过一种压缩模制技术被加工而成。迄今公开的大多数横向磁通电机的结构都是单相电机。美国专利5,773,910(Lange)就公开了其中一个例子。多相电机的建议方案通常包括复杂的几何结构，这就带来了加工上的困难。例如美国专利5,117,142(Von Zueygbergk)、5,633,551(Weh)和5,854,521(Nolle)。因此本专利技术的一个目的是提供一种便于加工的多相横向磁通直流电机。对本专利技术的公开相应地，一方面本专利技术主要在于一种多相横向磁通直流电机，其包括一个转子，该转子在其周围具有交替的磁极极性；和一个定子，该定子与所述转子共轴线安装，以便在其间提供至少一个气隙，所述定子包括一个第一定子件，它具有数个沿周向布置并相互隔开的爪形磁极，这些磁极沿一个轴向伸出，一个与所述第一定子件互补的第二定子件，所述第二定子件与所述第一定子件共轴线安装并相互面对，从而使二者之间存在一个轴向间隙，同时它们绕公共轴线的取向使第二磁极件的爪形磁极沿周向与第一磁极件的爪形磁极相互交错；数个导磁的桥接芯，它们位于定子轴线周围并靠近所述爪形磁极，同时位于所述第一和第二定子件之间，以便在二者之间提供磁通路径，至少一个所述定子件在所述桥接芯的位置之间设置有高磁阻的区域，和被置于每个桥接芯周围的定子绕组，每个绕组当通有一个激励电流时都将产生流过所述第一和第二磁极件中的定子爪形磁极的磁通，这些磁极靠近相应的桥接芯，从而在与这些爪形磁极相邻的所述气隙中产生磁通，每个绕组或一组选定的绕组构成了数个电机相之一的绕组，在使用中，这些相在电子控制下被转换，从而在所述气隙中产生一个绕定子轴线旋转的磁通。在另一方面，本专利技术主要在于一种多相横向磁通直流电机，其包括一个转子，该转子具有数个沿周向布置并且被导磁材料隔开的永磁体，以便在其周围提供交替的磁极极性，所述磁体被沿周向磁化；和一个定子，该定子与所述转子共轴线安装，以便在其间提供至少一个气隙，所述定子包括一个第一定子件，它具有数个沿周向布置并相互隔开的爪形磁极，这些磁极沿一个轴向伸出，一个与所述第一定子件互补的第二定子件，所述第二定子件与所述第一定子件共轴线安装并相互面对，从而使二者之间存在一个轴向间隙，同时它们绕公共轴线的取向使第二磁极件的爪形磁极沿周向与第一磁极件的爪形磁极相互交错，数个导磁的桥接芯，它们位于定子轴线周围并靠近所述爪形磁极，同时位于所述第一和第二定子件之间，以便在二者之间提供磁通路径，至少一个所述定子件在所述桥接芯的位置之间设置有高磁阻的区域，和被置于每个桥接芯周围的定子绕组，每个绕组当通有一个激励电流时都将产生流过所述第一和第二磁极件中的定子爪形磁极的磁通，这些磁极靠近相应的桥接芯，从而在与这些爪形磁极相邻的所述至少一个气隙中产生磁通，每个绕组或一组选定的绕组构成了数个电机相之一的绕组，在使用中，这些相在电子控制下被转换，从而在所述气隙中产生一个绕定子轴线旋转的磁通。在另一方面，本专利技术主要在于一种用于加工多相横向磁通直流电机的定子的方法，该方法包括以下步骤加工一个第一定子件，该第一定子件具有数个沿周向布置并相互隔开的爪形磁极，这些磁极沿一个轴向伸出，加工一个与所述第一定子件类似且互补的第二定子件，设置数个导磁的桥接芯，所述桥接芯围绕定子轴线布置并靠近所述爪形磁极，同时位于所述第一和第二定子件之间，以便在二者之间提供磁通路径，在所述第一和第二定子件之一或二者中，在所述桥接芯的位置之间设置高磁阻的区域，将定子绕组置于每个桥接芯周围，以共轴线安装并相互面对的关系组装所述第一和第二定子件，同时所述第一和第二定子件被所述桥接芯沿轴向隔开，并且所述第二定子件绕公共轴线的取向能使所述第二磁极件的爪形磁极沿周向与所述第一磁极件的爪形磁极相互交错；每个所述绕组或一组选定的所述绕组构成了数个电机相之一的绕组，从而在使用中，当通有一个激励电流时，所述绕组将产生磁通，所述磁通将流过所述第一和第二磁极件中的靠近相应桥接芯的爪形磁极。在另一方面，本专利技术主要在于一种转子，该转子具有数个沿周向布置并且被高导磁材料段隔开的永磁体，以便形成转子磁极，一个定子，该定子与所述转子共轴线安装，以便在其间提供至少一个气隙，所述定子具有数个沿周向布置并相互隔开的磁极，每相至少具有一个定子绕组，当通有一个激励电流时，所述绕组将产生磁通，所述磁通将流过靠近该绕组的定子磁极，从而在靠近所述磁极的所述气隙中产生一个磁通，所述绕组在使用中在电子控制下被转换，从而在所述气隙中产生一个绕定子轴线旋转的磁通，改进之处表现为下述关系，即如果电机相数(P)选取2，3，...，N，每相的绕组数(W)选取1，2，...，M，与每个绕组相关联的磁极数(PW)选取2，4，...，L；则定子磁极数(SP)等于乘积P×W×PW且转子磁极数等于SP±W。对附图的简要说明附图说明图1表示了一台根据本专利技术的电机的沿直径方向的横剖示意图，图2表示了图1中的电机定子的零件分解图，其中图2A表示了一个第一定子件，图2B表示了一个第二互补定子件，图2C表示了6个定子绕组中的4个，图3表示了定子的外围的局部视图，示出了一条由单一绕组产生的典型磁通路径，图4表示了一个安装有一块电子线路板的定子件，图5表示了具有优选结构的转子的一个局部视图，同时表示了穿过该转子的磁通流，图6表示了另一种转子结构，图7示意性地表示了该电机的一个三相整流电路，图8表示了用于加工电机的一个定子件的两件体铸模中的一件，和图9是一个定子件的局部视图，表示了另一种磁极结构。本专利技术的优选实施方式在本专利技术的一个优选实施例中，转子2被置于定子7的外部，如图1所示。如下文所述，也可以采用各种现有的转子结构。图中所示的转子2包含一个由沿轴向取向的磁性材料件3A构成的圆环，该圆环中交错布置有结构类似的永磁体3B(图1中未示出)。永磁体3B沿圆周方向被磁化，并且相邻的磁体被磁化带有相反的极性。该磁性元件的圆环由一个圆柱形非磁性支持壁4进行支撑，推荐支持壁4由一种塑料材料制成，并与一个底座5和一个承载着转子轴6的毂加工为一体。该转子轴由一个轴承进行支撑，该轴承被以传统方式安装在一个支撑定子的壳体中，或者被安装在该电机所驱动的设备中。美国专利5,150,589公开了后一种安装方式的一个例子，其中轴承被安装在了一个洗衣机中。图6表示了另一种转子结构。在该结构中，转子200包含一个可磁化和可导磁材料的圆环，该圆环在定子外部旋转。在该结构的一个实施例中，数个沿轴向取向的磁体202被置于转子内周的周围。永磁体202沿径向被磁化，极性相互交替，并且紧靠一个圆形软磁材料返回通路204，从而形成完整的磁路。磁性元件的圆环由一个圆柱形支持壁206本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相横向磁通直流电机，其包括：一个转子，该转子具有数个沿周向布置并且被导磁材料隔开的永磁体，以便在其周围提供交替的磁极极性，所述磁体被沿周向磁化；和一个定子，该定子与所述转子共轴线安装，以便在其间提供至少一个气隙，所述定子包括： 一个第一定子件，它具有数个沿周向布置并相互隔开的爪形磁极，这些磁极沿一个轴向伸出，一个与所述第一定子件互补的第二定子件，所述第二定子件与所述第一定子件共轴线安装并相互面对，从而使二者之间存在一个轴向间隙，同时它们绕公共轴线的取向使第 二磁极件的爪形磁极沿周向与第一磁极件的爪形磁极相互交错，数个导磁的桥接芯，它们位于定子轴线周围并靠近所述爪形磁极，同时位于所述第一和第二定子件之间，以便在二者之间提供磁通路径，至少一个所述定子件在所述桥接芯的位置之间设置有高磁阻的区 域，和被置于每个桥接芯周围的定子绕组，每个绕组当通有一个激励电流时都将产生流过所述第一和第二磁极件中的定子爪形磁极的磁通，这些磁极靠近相应的桥接芯，从而在与这些爪形磁极相邻的所述至少一个气隙中产生磁通，每个绕组或一组选定的绕组构成了数个 电机相之一的绕组，在使用中，这些相在电子控制下被转换，从而在所述气隙中产生一个绕定子轴线旋转的磁通。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安约翰韦德詹尼，小约翰H博伊德，
申请(专利权)人：菲舍尔和佩克尔应用有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]