專利名稱：一種軸向磁通電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁設(shè)備，尤其是適合于具有一個殼體和設(shè)置在該殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸所構(gòu)成的軸向磁通電機(jī)。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，在電機(jī)的種類中，基本包括直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種。其中，直流電機(jī)由可產(chǎn)生靜止磁場的主磁極即定子，和可產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電勢的轉(zhuǎn)子構(gòu)成；而交流電機(jī)是由可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子和產(chǎn)生感生電流的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。傳統(tǒng)的電機(jī)無論是產(chǎn)生靜止磁場的直流電機(jī)還是可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的交流電機(jī)，其主磁場的方向總是保持與轉(zhuǎn)動軸的軸向相垂直，所以它決定了電樞繞組必須要按垂直于磁場的方向纏繞，以便在繞組中電磁轉(zhuǎn)距和感生電流，進(jìn)而完成機(jī)電之間的能量轉(zhuǎn)換。然而，這種纏繞電樞繞組的方式其繞組必定要延伸出轉(zhuǎn)子鐵芯的兩端，由于繞組只是雙邊勵磁系統(tǒng)，所以，繞組延伸出鐵芯的部分含有不能勵磁的氣隙，而氣隙會使磁力線發(fā)生形變，進(jìn)而使其產(chǎn)生渦流損耗及磁滯損耗；其次，由于傳統(tǒng)電機(jī)的機(jī)殼通常采用鑄鐵制成，而鑄鐵又是導(dǎo)磁體，同時它又接受了來自徑向的勵磁，因而在電樞轉(zhuǎn)動時殼體也在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生渦流，這種渦流損耗不但使電機(jī)的溫度升高，而且還使能量得不到充分轉(zhuǎn)換而浪費(fèi)電能。
另一種結(jié)構(gòu)的電機(jī)是可提供軸向磁通的電機(jī)，它沿轉(zhuǎn)動軸的方向設(shè)置有固定在機(jī)殼上的可提供軸向磁通的主磁極，和用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩且徑向地設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸上的電樞。該種電機(jī)基本解決了在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生磁渦流及定子繞組上的氣隙問題。但該種結(jié)構(gòu)的電機(jī)，其組成主磁極的N和S兩極均設(shè)在機(jī)殼的同一端，而機(jī)殼的另一端通常設(shè)置有阻磁材料或由阻磁材料構(gòu)成的阻磁壁，使機(jī)殼一端所發(fā)出的磁力線經(jīng)該阻磁壁后反回，以形成磁回路。但由于主磁極安裝在殼體的一端，使電樞上轉(zhuǎn)動軸的重心外移，當(dāng)電樞高速轉(zhuǎn)動時，特別是電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時其穩(wěn)定性很差，為此，該種結(jié)構(gòu)的電機(jī)通常要附加有與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換無關(guān)的可使其輸出穩(wěn)定的部件，這無疑會增加電機(jī)的成本；其次，這種結(jié)構(gòu)的主磁極所發(fā)出的磁力線在機(jī)殼內(nèi)無磁極的一端呈彎曲弧形，其內(nèi)的磁通量相對同型號的電機(jī)來說相對較少，輸出功率也相對較低。
上述軸向磁通電機(jī)上的轉(zhuǎn)子鐵芯均采用片狀的硅鋼片重疊地安裝在轉(zhuǎn)動軸上，并采用如鉚釘?shù)冗B接件將其固定，可見，該種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵芯首先反應(yīng)出來的問題是運(yùn)轉(zhuǎn)的速度受到限制，即在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中易使硅鋼片間分離，另一個問題是加工過程較為復(fù)雜，使電機(jī)的成本提高。
再有，公知的軸向磁通電機(jī)上的電樞繞組除有一部分是徑向可切割磁力線以外，其“過度”的部分均與磁力線的方向平行，而這一部分不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，使其輸出功率無法提高。特別是在制作大功率電機(jī)時，通常在電樞鐵芯上置有徑向孔，然后在該孔中鑲嵌有可產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)電條。由于這種鑲嵌的導(dǎo)電條不很堅(jiān)固，它不適應(yīng)于高速旋轉(zhuǎn)，同時也無法提高其輸出功率。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種軸向磁通的電機(jī)，該電機(jī)靠自身的結(jié)構(gòu)就可解決運(yùn)行過程中的穩(wěn)定和高速旋轉(zhuǎn)及發(fā)熱問題，使其能最大限度地完成機(jī)電之間的能量轉(zhuǎn)換，以克服上述不足之處。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明所述的軸向磁通電機(jī)在殼體內(nèi)設(shè)置有可產(chǎn)生與所述轉(zhuǎn)動軸方向相平行磁場的主磁極和依賴于該主磁極的磁場而產(chǎn)生相對運(yùn)動的電樞，所述主磁極或電樞由沿所述轉(zhuǎn)動軸的徑向迭卷而成的導(dǎo)體和按預(yù)定規(guī)律設(shè)置在該導(dǎo)體上的導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l構(gòu)成，或所述的主磁極直接由永磁材料構(gòu)成。由于主磁極或電樞的導(dǎo)磁部分即導(dǎo)體均采用徑向迭卷的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可使導(dǎo)磁部分形成一個整體，在其上可很方便地設(shè)槽或孔，以利于在其上設(shè)置導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l。
所述主磁極可固定在殼體的兩端，以形成電機(jī)的定子，而所述電樞可軸向排列地安裝在轉(zhuǎn)動軸上，以形成電機(jī)的轉(zhuǎn)子。如果所述主磁極采用永磁材料，也可將其直接安裝在轉(zhuǎn)動軸上，而將所述的電樞安裝在殼體軸向的兩端。
所述主磁極或電樞上的導(dǎo)體可由沿轉(zhuǎn)動軸的徑向迭卷的硅鋼片構(gòu)成，且在其上設(shè)置有徑向凹槽或孔槽，且每一個凹槽或孔槽內(nèi)均設(shè)置有導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l。對于導(dǎo)體繞組是沿所述導(dǎo)體的切線和徑向或徑向槽繞制的以形成封閉的導(dǎo)電路徑；而對于主磁極或電樞上安裝的導(dǎo)電條由設(shè)置在導(dǎo)體內(nèi)徑和外徑上的環(huán)形導(dǎo)電條，及兩端分別與兩個環(huán)形導(dǎo)電條相接的可組成封閉導(dǎo)電路徑的徑向?qū)щ姉l構(gòu)成。且所述的導(dǎo)體內(nèi)徑上設(shè)置的導(dǎo)電條可直接固定在所述轉(zhuǎn)動軸上。
所述的轉(zhuǎn)動軸是一個空心軸，且在該轉(zhuǎn)動軸內(nèi)安裝有扇葉形葉片。
由于本發(fā)明所述的主磁極和電樞上的導(dǎo)體是由徑向迭卷的硅鋼片構(gòu)成，在其上設(shè)置的導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l即可方便安裝，同時又很穩(wěn)固，且沒有氣隙，所以，該種電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換率相當(dāng)高，并且導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l可承受高速旋轉(zhuǎn)，適合于制作大功率電機(jī)；其次，由于主磁極可設(shè)置在殼體的兩端，這種結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的認(rèn)為主磁極只能設(shè)置在殼體一端的技術(shù)偏見，使電機(jī)即使帶負(fù)載運(yùn)行時也會非常平穩(wěn)；此外，該電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸采用的是中空軸，且在其內(nèi)設(shè)置有扇葉葉片，該葉片一方面可以使散出電機(jī)所產(chǎn)生的熱量，另一方面該葉片還可兼作如水泵等設(shè)備。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
附

圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是圖1中構(gòu)成主磁極或電樞的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1和圖2，這兩個附圖基本給出了本發(fā)明所提出的軸向磁通電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，該種電機(jī)由殼體1、轉(zhuǎn)動軸3、主磁極6和電樞9，以及軸承2幾部分組成。
電機(jī)的殼體1由通常是中空的圓柱體構(gòu)成，殼體1可由普通的反或其它剛性材料制成，殼體1的兩端設(shè)置有可將其封閉的端蓋4，且在該端蓋4的中部安裝有通過軸承2限定的轉(zhuǎn)動軸3。本實(shí)施例中所給出的轉(zhuǎn)動軸3是一個中空軸，其中空部位31安裝有兩個扇葉形葉片32，該葉片32在為電機(jī)散熱同時還可兼作如水泵等設(shè)備。
主磁極6可采用與電樞9相同的結(jié)構(gòu)，所以，附圖2中只給出電樞9的結(jié)構(gòu)，下面僅對電樞9的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。
構(gòu)成電樞9導(dǎo)體91通常是由硅鋼片沿著所述轉(zhuǎn)動軸3的徑向緊密地迭卷構(gòu)成，它是一個整體結(jié)構(gòu)，基本不包含如鉚釘?shù)冗B接部件，所以它即可適于高速轉(zhuǎn)動需要，又非常適合于在其內(nèi)或表面上設(shè)置用于纏繞導(dǎo)體繞組94的凹槽或孔槽。如在電樞9上設(shè)置導(dǎo)體繞組94的結(jié)構(gòu)，可事先在沿導(dǎo)體91的切線或徑向方向上設(shè)置有切線凹槽92和徑向凹槽93，導(dǎo)體繞組94可依次按照切向凹槽92轉(zhuǎn)接軸向凹槽(圖中沒有給出)，然后再轉(zhuǎn)接徑向槽凹93這樣多次重復(fù)地繞制，并且能形成一個封閉的導(dǎo)電路徑。而對于導(dǎo)體91上直接安裝導(dǎo)電條的結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)在導(dǎo)體91的徑向設(shè)置有預(yù)定數(shù)目的徑向孔槽，然后在該孔槽內(nèi)安裝的導(dǎo)電條，且使該導(dǎo)電條的兩端與設(shè)置在導(dǎo)體內(nèi)徑和外徑上的環(huán)形導(dǎo)電條相連通，以形成封閉的導(dǎo)電路徑所述導(dǎo)體內(nèi)徑上安裝的環(huán)形導(dǎo)電條可直接固定在轉(zhuǎn)動軸3上。
所述的主磁極6完全可以采用上述電樞9的結(jié)構(gòu)，在組裝電機(jī)時，主磁極6可設(shè)置兩個，且分別固定在兩個端蓋4的內(nèi)側(cè)，以形成電機(jī)的定子，而所述電樞9可軸向排列地安裝在轉(zhuǎn)動軸3上，以形成電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
但所述主磁極6還可直接采用永磁材料如永磁鐵構(gòu)成，當(dāng)其直接采用永磁材料時，可將其直接安裝在所述轉(zhuǎn)動軸3上，以形成一個旋轉(zhuǎn)的不變電場，而將上述結(jié)構(gòu)的電樞9安裝在殼體1兩端的端蓋4的內(nèi)表面上。該種結(jié)構(gòu)的電機(jī)也同樣可以完成本發(fā)明的任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種軸向磁通電機(jī)，具有一個殼體和安裝在該殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸，其特征在于所述的殼體內(nèi)設(shè)置有可產(chǎn)生與所述轉(zhuǎn)動軸方向相平行磁場的主磁極和依賴于該主磁極的磁場而產(chǎn)生相對運(yùn)動的電樞，所述主磁極或電樞由沿所述轉(zhuǎn)動軸的徑向迭卷而成的導(dǎo)體和按預(yù)定規(guī)律設(shè)置在該導(dǎo)體上的導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l構(gòu)成，或所述的主磁極直接由永磁材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于所述主磁極可固定在殼體的兩端，以形成電機(jī)的定子，而所述電樞可軸向排列地安裝在轉(zhuǎn)動軸上，以形成電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于所述主磁極如采用永磁材料，也可將其直接安裝在轉(zhuǎn)動軸上，而將所述的電樞安裝在殼體軸向的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于所述主磁極或電樞上的導(dǎo)體可由沿轉(zhuǎn)動軸的徑向迭卷的硅鋼片構(gòu)成，且在其上設(shè)置有徑向凹槽或孔槽，且每一個凹槽或孔槽內(nèi)均設(shè)置有導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)體繞組是沿所述導(dǎo)體的切線和徑向或徑向槽繞制的以形成封閉的導(dǎo)電路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于所述主磁極或電樞上安裝的導(dǎo)電條由設(shè)置在導(dǎo)體內(nèi)徑和外徑上的環(huán)形導(dǎo)電條，及兩端分別與兩個環(huán)形導(dǎo)電條相接的可組成封閉導(dǎo)電路徑的徑向?qū)щ姉l構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)體內(nèi)徑上設(shè)置的導(dǎo)電條可直接固定在所述轉(zhuǎn)動軸上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動軸是一個空心軸，且在該轉(zhuǎn)動軸內(nèi)安裝有扇葉形葉片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向磁通電機(jī)，該種電機(jī)的殼體內(nèi)設(shè)置有可產(chǎn)生與所述轉(zhuǎn)動軸方向相平行磁場的主磁極和依賴于該主磁極的磁場而產(chǎn)生相對運(yùn)動的電樞，所述主磁極或電樞由沿所述轉(zhuǎn)動軸的徑向迭卷而成的導(dǎo)體和按預(yù)定規(guī)律設(shè)置在該導(dǎo)體上的導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l構(gòu)成，或所述的主磁極直接由永磁材料構(gòu)成。該種電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換率相當(dāng)高，并且導(dǎo)體繞組或?qū)щ姉l可承受高速旋轉(zhuǎn)，適合于制作大功率電機(jī)，同時該電機(jī)即使帶負(fù)載運(yùn)行時也會非常平穩(wěn)。
文檔編號H02K1/17GK1395353SQ0112791
公開日2003年2月5日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者翁韶 申請人:翁韶