專利名稱：一種新型橫向磁通電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)，尤其是涉及一種新型橫向磁通電機(jī)。
背景技術(shù)：
電力推進(jìn)系統(tǒng)以其生命力強(qiáng)、噪聲小、運(yùn)行成本低、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)將逐漸成為未來船舶的首選推進(jìn)方式。推進(jìn)電機(jī)的體積重量和它的輸出轉(zhuǎn)矩成正比，而船舶需要低轉(zhuǎn)速、 大轉(zhuǎn)矩的推進(jìn)系統(tǒng)，推進(jìn)電機(jī)體積重量往往限制了電力推進(jìn)的應(yīng)用。急需開發(fā)一種更緊湊的推進(jìn)電動機(jī)來滿足船舶這種高轉(zhuǎn)矩密度的需求。通常認(rèn)為在低速大轉(zhuǎn)矩的推進(jìn)電機(jī)中， 橫向磁通永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度可達(dá)到常規(guī)電機(jī)的3-6倍。橫向磁通永磁電機(jī)的相與相之間不存在電磁耦合關(guān)系，每相可單獨(dú)供電，這就意味著即使某相發(fā)生故障，可將其切除，而不會影響其他相降功率繼續(xù)運(yùn)行，大大提高了電力推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。然而常見的C型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯一般采用軟鐵經(jīng)機(jī)械加工或由粉末軟磁復(fù)合材料SMC壓制而成，這兩種材料的磁性能都比硅鋼片差，而軟鐵的渦流損耗較高，這限制了橫向磁通電機(jī)的電磁性能的充分發(fā)揮。本發(fā)明中定轉(zhuǎn)子鐵芯均采用疊片結(jié)構(gòu)技術(shù)，可同時滿足高導(dǎo)磁率和低鐵耗，改善了橫向磁通電機(jī)的電磁性能。所以，取消橫向磁通電機(jī)采用的軟鐵或由粉末軟磁復(fù)合材料SMC壓制而成的定轉(zhuǎn)子鐵芯，靈活采用高導(dǎo)磁性能低損耗的定轉(zhuǎn)子硅鋼片結(jié)構(gòu)是高性能橫向磁通電機(jī)研制的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種克服傳統(tǒng)C型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯難以兼顧高導(dǎo)磁和低損耗的不足，同時具有結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活簡單，裝配簡易，導(dǎo)磁材料利用率高，經(jīng)濟(jì)性好，電機(jī)的加工制造方便的一種新型橫向磁通電機(jī)。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的
一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，包括定子機(jī)座以及沿周向均勻固定在所述定子機(jī)座上由若干定子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形定子磁極；還包括轉(zhuǎn)子母板以及沿周向均勻固定在轉(zhuǎn)子母板上由若干轉(zhuǎn)子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。本發(fā)明創(chuàng)造性的提出一種新型橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)技術(shù)，包括定子疊片結(jié)構(gòu)技術(shù)和轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)技術(shù)。定子疊片結(jié)構(gòu)特征在于定子盤由鏤空機(jī)座和多個定子磁極單元構(gòu)成，定子磁極單元由鐵芯、磁極基板、磁極壓板組裝而成。鐵芯采用硅鋼片結(jié)構(gòu)，由不同形狀硅鋼片沿周向疊壓而成，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極層數(shù)為η時，定子磁極硅鋼片種類也為η，定子沖片形狀為在C形鐵心的基礎(chǔ)上，逐層引入過渡鐵心η-1層，如雙層時，定子鐵心為C形和E 形的組合，三層時為C形、E形和！= 形的組合，依次類推。利用特制螺栓通過磁極壓板將定子鐵芯固定在定子磁極基板上，組裝完成的定子磁極單元利用定子磁極基板與鏤空機(jī)座之間的螺栓和鍵槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)初裝的精確定位，然后通過與機(jī)座和固定內(nèi)環(huán)的焊接最終實(shí)現(xiàn)定子鐵芯的周向、徑向和軸向的固定。 轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)特征在于轉(zhuǎn)子盤為雙多層、雙轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子盤主要包括轉(zhuǎn)子母板、硅鋼片、磁鋼、壓環(huán)以及定位固定螺栓。每層的轉(zhuǎn)子疊片鐵芯由形狀不規(guī)則的硅鋼片沿軸向疊壓而成，不同層之間的轉(zhuǎn)子疊片形狀近似、面積逐層減小，疊片通過特制的定位螺栓固定在共用的轉(zhuǎn)子母板兩側(cè)。兩側(cè)的疊片鐵芯互錯90°電角度，磁鋼斜一個極設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯之間，層壓環(huán)用來防止磁鋼軸向的松動，同時層壓環(huán)與轉(zhuǎn)子鐵芯采用合適的配合，也可對松散的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)起到一定的牽制歸整作用。轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)為雙多層內(nèi)置聚磁型斜極結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述的定子磁極單元包括一端與上述定子機(jī)座垂直固定的磁極基板， 以及通過固定螺栓將厚度一定的不同定子鐵芯固定在所述磁極基板的一側(cè)。作為優(yōu)選，所述的磁極基板的兩側(cè)均固定有定子鐵芯，且定子鐵芯和定子鐵芯固定螺栓之間還設(shè)置有一磁極壓板，所述定子鐵芯固定螺栓穿過磁極壓板將定子鐵芯固定在磁極基板的兩側(cè)。作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子磁極單元包括一端通過轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓垂直固定在上述轉(zhuǎn)子母板上的斜極轉(zhuǎn)子疊片鐵芯，所述轉(zhuǎn)子疊片鐵芯之間安裝斜一極的磁鋼，所述磁鋼另一端通過一環(huán)形壓環(huán)將磁鋼固定在轉(zhuǎn)子母板上。作為優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓和轉(zhuǎn)子疊片鐵芯還設(shè)有一鐵芯壓板，所述轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓穿過鐵芯壓板將轉(zhuǎn)子疊片鐵芯固定在上述轉(zhuǎn)子母板上。作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子磁極單元垂直設(shè)置在轉(zhuǎn)子母板的上端面和下端面，所述設(shè)置在上端面的轉(zhuǎn)子磁極單元與設(shè)置在下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元互錯90°電角度裝配固定，所述轉(zhuǎn)子母板的上端面和下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元整體構(gòu)成一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。作為優(yōu)選，所述環(huán)形定子磁極為n+1層，該新型橫向磁通電機(jī)還包括分別與上述定子機(jī)座垂直固定的環(huán)形固定內(nèi)環(huán)和定子盤鏤空機(jī)座，第一層環(huán)形定子磁極貼靠在所述環(huán)形固定內(nèi)環(huán)外壁，第n+1層環(huán)形定子磁極的若干磁極基板通過固定螺栓與所述定子盤鏤空機(jī)座內(nèi)壁固定，所述環(huán)形定子磁極層與層之間設(shè)有間隙構(gòu)成η層環(huán)形槽。作為優(yōu)選，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極為η層。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)克服傳統(tǒng)C型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯難以兼顧高導(dǎo)磁和低損耗的不足，同時具有結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活簡單，裝配簡易，導(dǎo)磁材料利用率高，經(jīng)濟(jì)性好，電機(jī)的加工制造方便。


圖1為本發(fā)明環(huán)形定子磁極的二維結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極的二維結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明定子磁極單元(未含緊固件)的三維結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明多層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極單元的三維結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，圖中， 定子鐵芯固定螺栓1、磁極壓板2、定子盤鏤空機(jī)座3、磁極基板4、定子鐵芯5、轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓 6、轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7、轉(zhuǎn)子母板8、磁鋼9、環(huán)形壓環(huán)10、鐵芯壓板11、定子基座12、環(huán)形固定內(nèi)環(huán)13。實(shí)施例
一種新型橫向磁通電機(jī)，包括定子盤鏤空機(jī)座3以及沿周向均勻固定在所述定子盤鏤空機(jī)座3上由若干定子磁極單元(如圖1、3所示)構(gòu)成的至少一層環(huán)形定子磁極；還包括轉(zhuǎn)子母板8以及沿周向均勻固定在轉(zhuǎn)子母板8上由若干轉(zhuǎn)子磁極單元(如圖2、4所示)構(gòu)成的至少一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。如圖1、圖3所示，定子磁極單元包括定子鐵芯固定螺栓1、磁極壓板2、磁極基板4 和定子鐵芯5。磁極基板4的一端與上述定子盤鏤空機(jī)座3垂直固定，定子鐵芯5通過定子鐵芯固定螺栓1固定在所述磁極基板4的一側(cè)，磁極基板4的兩側(cè)均固定有定子鐵芯5，定子鐵芯5和定子鐵芯固定螺栓1之間還設(shè)置有一磁極壓板2，所述定子鐵芯固定螺栓1穿過磁極壓板2將定子鐵芯5固定在磁極基板4的兩側(cè)，定子鐵芯5由高導(dǎo)磁低損耗的硅鋼片疊壓而成，如DW310，DW290等，磁極基板4和磁極壓板2由不銹鋼板或銅板制作，如銅板 T2Y，不銹鋼板ICrlSNiOTi ；在本實(shí)施例中，環(huán)形定子磁極為n+1層，該新型橫向磁通電機(jī)還包括與上述定子磁極基板4垂直固定的環(huán)形固定內(nèi)環(huán)13，第一層環(huán)形定子磁極貼靠在所述環(huán)形固定內(nèi)環(huán)外壁，第n+1層環(huán)形定子磁極的若干磁極基板4通過固定螺栓與所述定子盤鏤空機(jī)座3內(nèi)壁固定，環(huán)形定子磁極層與層之間設(shè)有間隙構(gòu)成η層環(huán)形槽，將定子磁極單元安裝在機(jī)座之上，通過磁極基板4和鏤空機(jī)座3之間的鍵槽配合，實(shí)現(xiàn)定子疊片鐵芯5的初裝精確定位，然后通過與磁極基板4和固定內(nèi)環(huán)0的焊接最終實(shí)現(xiàn)定子鐵芯的周向、徑向和軸向的固定，在圖1、圖3中，η是2層。焊接裝配完成的定子疊片鐵芯組件內(nèi)圓可根據(jù)需要進(jìn)行精加工，以保證定轉(zhuǎn)子之間的氣隙精度。如圖2、圖4所示，轉(zhuǎn)子磁極單元包括轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓6、轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7、磁鋼9、環(huán)形壓環(huán)10以及鐵芯壓板11。轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7通過轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓6垂直固定在上述轉(zhuǎn)子母板8上，轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7由高導(dǎo)磁低損耗的硅鋼片疊壓而成，如DW310，DW290等。轉(zhuǎn)子母板 8采用不銹鋼板制成，如不銹鋼板ICrlSMOTi等；轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7之間設(shè)置有磁鋼9，所述磁鋼9 一端面與上述轉(zhuǎn)子母板8平行緊挨，另一端面通過一環(huán)形壓環(huán)10將磁鋼9固定在轉(zhuǎn)子母板8上，環(huán)形壓環(huán)10由既不導(dǎo)磁也不導(dǎo)電的材料制成，如環(huán)氧板等；轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓6和轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7還設(shè)有一鐵芯壓板11，所述轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓6穿過鐵芯壓板11將轉(zhuǎn)子疊片鐵芯7固定在上述轉(zhuǎn)子母板8上。轉(zhuǎn)子磁極單元垂直設(shè)置在轉(zhuǎn)子母板8的上端面和下端面， 所述設(shè)置在上端面的轉(zhuǎn)子磁極單元與設(shè)置在下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元互錯90°電角度裝配固定，所述轉(zhuǎn)子母板8的上端面和下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元整體構(gòu)成一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極，環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極為η層，與η層環(huán)形槽相配合，在圖示中，η是2層，環(huán)形壓環(huán)10將磁鋼9軸向固定，同時對整個轉(zhuǎn)子盤起到牽制規(guī)整作用。轉(zhuǎn)子母板8兩端面的轉(zhuǎn)子磁極單元互錯90°電角度裝配。本發(fā)明的新型橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)技術(shù)，可應(yīng)用于對體積效率和功率密度嚴(yán)格要求的低轉(zhuǎn)速大功率電機(jī)場合，尤其是適合船舶推進(jìn)大功率永磁電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，包括定子基座(12)以及沿周向均勻固定在所述定子基座(12)上由若干定子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形定子磁極；還包括轉(zhuǎn)子母板 (8)以及沿周向均勻固定在轉(zhuǎn)子母板(8)上由若干轉(zhuǎn)子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述的定子磁極單元包括一端與上述定子基座(12)垂直固定的磁極基板(4)，以及通過一定子鐵芯固定螺栓 (1)將一片定子鐵芯(5)固定在所述磁極基板(4)的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述的磁極基板(4)的兩側(cè)均固定有定子鐵芯(5)，且定子鐵芯(5)和定子鐵芯固定螺栓(1)之間還設(shè)置有一磁極壓板(2)，所述定子鐵芯固定螺栓(1)穿過磁極壓板(2)將定子鐵芯(5)固定在磁極基板(4) 的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁極單元包括一端通過轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓(6 )垂直固定在上述轉(zhuǎn)子母板(8 )上的轉(zhuǎn)子疊片鐵芯(7 )，所述轉(zhuǎn)子疊片鐵芯(7)旁斜一極設(shè)置有一端與轉(zhuǎn)子母板(8)垂直設(shè)置的磁鋼(9)，所述磁鋼(9)另一端通過一環(huán)形壓環(huán)(10 )將磁鋼(9 )固定在轉(zhuǎn)子母板(8 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓 (6)和轉(zhuǎn)子疊片鐵芯(7)還設(shè)有一鐵芯壓板(11)，所述轉(zhuǎn)子鐵芯螺栓(6)穿過鐵芯壓板(11) 將轉(zhuǎn)子疊片鐵芯(7)固定在上述轉(zhuǎn)子母板(8)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁極單元垂直設(shè)置在轉(zhuǎn)子母板(8)的上端面和下端面，所述設(shè)置在上端面的轉(zhuǎn)子磁極單元與設(shè)置在下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元互錯90°角度裝配固定，所述轉(zhuǎn)子母板(8)的上端面和下端面的轉(zhuǎn)子磁極單元整體構(gòu)成一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述環(huán)形定子磁極為 η層，該新型橫向磁通電機(jī)還包括分別與上述定子基座(12)垂直固定的環(huán)形固定內(nèi)環(huán)(13) 和定子盤鏤空基座(3)，第一層環(huán)形定子磁極貼靠在所述環(huán)形固定內(nèi)環(huán)外壁，第η層環(huán)形定子磁極的若干磁極基板(4)通過固定螺栓與所述定子盤鏤空基座(3)內(nèi)壁固定，所述環(huán)形定子磁極層與層之間設(shè)有間隙構(gòu)成η-1層環(huán)形槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型橫向磁通電機(jī)，其特征在于，所述的環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極為η-1層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)，尤其是涉及一種新型橫向磁通電機(jī)。一種新型橫向磁通電機(jī)，包括定子基座以及沿周向均勻固定在所述定子基座上由若干定子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形定子磁極；還包括轉(zhuǎn)子母板以及沿周向均勻固定在轉(zhuǎn)子母板上由若干轉(zhuǎn)子磁極單元構(gòu)成的至少一層環(huán)形轉(zhuǎn)子磁極。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)克服傳統(tǒng)C型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的橫向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯難以兼顧高導(dǎo)磁和低損耗的不足，同時具有結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活簡單，裝配簡易，導(dǎo)磁材料利用率高，經(jīng)濟(jì)性好，電機(jī)的加工制造方便。
文檔編號H02K1/12GK102522834SQ20121000006
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月1日
發(fā)明者呂長朋, 張立春, 柳長江 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所