电机制造技术

一种电机，包括具有永磁体的转子和具有线圈的定子，线圈缠绕在定子线棒上以穿过限定在转子与定子之间的气隙与磁体相互作用。每个线棒具有设置在每个线棒每端处的极靴，极靴将通过线棒的磁通与磁体相联接，并且线棒和极靴彼此独立形成，并且极靴或线棒的至少一部分通过模制软铁颗粒形成，以使得颗粒具有配置成分别横切极靴或线棒的磁阻平面的短尺寸，磁阻平面是磁阻最小的平面，并且装配极靴和线棒，以使得线棒的磁阻平面平行于线棒的纵向轴线，且极靴的磁阻平面横切纵向轴线。横切磁阻平面的颗粒的短尺寸的对准使得每个磁阻平面具有最小磁阻。

【技术实现步骤摘要】
电机本申请是于2011年10月13日进入中国国家阶段的国际申请号为PCT/GB2010/050237的申请日为2010年2月12日、申请号为201080016548.5、专利技术名称为“电机-磁通”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术涉及包括定子和被旋转支承以在定子中旋转的转子的永磁电机。定子设置有缠绕上的线圈，且转子设置有穿过定子与转子之间的气隙与线圈配合操作的永磁体。电机可以是电动机或发电机，且在众多实施方式中为轴向磁通电机。本专利技术特别它涉及无轭铁分段电枢机，下文称为“Y型机”。
技术介绍
Woolmer和McCulloch[I]说明了 Y型机的布局，讨论了定子内的还原铁能提高转矩密度这一优势。该Y型机包括一系列缠绕在线棒周围的线圈，所述线圈围绕定子沿周向间隔设置，理想的为轴向设置(即，平行于转子的旋转轴线)。转子具有两个级，两个极包括设置有面对定子的每个线圈的两端的永磁体的盘。两级的操作磁路均为:经过第一线圈进入转子的第一级上的第一磁体；穿过转子的背铁到达第一级上的相邻第二磁体；经过定子的与第一线圈相邻的第二线圈；进入转子的第二级上的与第一级上第二磁体对准的第一磁体；穿过第二级的背铁到达第二级上的与第一级上的第一磁体对准的第二磁体；以及经过第一线圈完成回路。电机面临的一个问题通常是提供足够的冷却。这是具有高转矩密度的Y型机的一个特定问题，高转矩下在线圈中产生大量热量，并且这些热量经常是可采用的转矩的限制因素，至少对于较长时间是如此。电机面临的另一个问题通常是由嵌齿(cogging)引起的转矩波动。这对Y型机来讲又是一个特定问题，因为离散线圈不重叠并且事实上依靠磁分离，不仅依靠定子上的相邻线圈之间的磁分离，而且依靠转子上的相邻磁体之间的磁分离。显然通过在转子上设置不同数量的永磁体并相对地在定子上提供不同数量的线圈，可一定程度上减轻该问题，但是因为磁体由于相邻磁体之间的“嵌齿”与相邻线圈之间的对应“嵌齿”啮合而相互对准，所以不可避免地会产生转矩脉动。线圈与永磁体之间的磁性连接取决于通过线圈产生的(在发电机的情况下由磁体产生或电动机的情况下由线圈本身产生)强磁场，并且磁路中的磁导率应该尽可能地低，以允许最大磁通密度通过线圈。为此，提供了高磁导率的铁芯或线棒，线圈缠绕在所述铁芯或线棒周围。然而，优选地，线棒是层压的，或者将其布置为降低线棒内涡流的发生。另外，优选地，线棒设置有极靴，以在气隙中散布磁通并降低气隙的磁通密度一该气隙具有高磁阻，并且扩大其区域来降低该磁阻，这表示可以用较少的永磁体材料。期望的是将这类材料的量降低到最小值。W0-A-2006/066740披露了一种Y型机，其包括具有内部安装定子线圈的圆柱形套筒的壳体，该套筒是中空的，冷却介质由此流通。然而，线圈嵌入在导热材料中以将热量带到定子壳体。转子可旋转地旋转支承在壳体中。定子线棒呈现为层压状，如也披露了 Y型机的GB-A-2379093和W0-A-03/094327中所述的那样。US-A-6720688披露了一种Y型机，其中转子用作叶片泵以使流体在由定子壳体限定的腔室内循环，支撑在壳体内的轴承上并承载转子的转子轴延伸穿过定子壳体。流体冷却定子线圈。US-A-2005/0035676披露了另一种Y型机，其特别适用于车轮的无齿轮驱动。US-A-2007/0046124披露了一种Y型机，其中转子具有两排沿周向排列的永磁体和铁磁性极片的交替区段。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面提供了一种电机，包括具有永磁体的转子和具有线圈的定子，所述线圈缠绕在定子线棒上以穿过限定在转子与定子之间的气隙与磁铁磁性相互作用，其中转子具有各自布置在线棒两端的两个级，并且其中线棒具有在每个线棒的每端处的极靴，所述极靴将通过线棒的磁通与每个级上所述磁体相联接，并且其中面对转子的相同级的相邻极靴之间具有高磁阻极靴间隙，并且转子的每个级上的相邻磁体之间具有高磁阻磁体间隙，其中极靴和磁体间隙相对于彼此对准，以使得转子旋转时它们逐步接合，并且其中每个线圈的一侧上的面对所述两个级中的第一级的极靴相对于相应线圈的另一侧上的面对所述两个级中的第二级的极靴偏斜。承载极靴的线棒的两端的相邻极靴之间的所述极靴间隙可以穿过在转子相对于定子的相同旋转位置处的磁体间隙。即，从电机的轴向方向看，线棒的两端处的极靴间隙限定X形，使得当穿过磁体间隙时两端的极靴间隙组合扫过的区域与其中之一单独扫过的区域相同。然而，不需要用这种方式，极靴间隙更能够限定V形，由此，两端的极靴间隙组合扫过的区域是每个极靴间隙单独扫过的区域的2倍。在后一种情况中，虽然给定线棒上的线圈和转子级上的磁体对是对准的，但是一端处的线圈在接合另一磁体之前先开始接合磁体对的第一磁体。优选地，这种偏斜使得每个线棒的每端的高磁阻间隙的磁通方向不对准。优选地，当从相对于转子的旋转轴线的轴向方向上看去，所述极靴是四边的，内侧边和外侧边为中心在所述旋转轴线上的的圆的弧或切线，并且所述其他侧边为极靴的前缘和后缘，其中所述前缘和后缘为所述圆的其中一个的弦，该圆的与每个弦以及该圆相交的每个半径与各个弦形成相同的角度。根据本专利技术的第二方面提供了包括转子和定子的轴向磁通电机，其中转子具有旋转轴线以及具有围绕所述轴线在转子的第一和第二级上沿周向间隔设置的永磁体，并且定子设置于所述级之间并且具有围绕所述轴线设置的多个线圈，每个线圈缠绕在定子线棒上以穿过限定在转子与定子之间的气隙与磁体磁性相互作用，其中每个线棒在线棒每端具有极靴，所述极靴将通过线棒的磁通与每个级上的所述磁体相联接，并且其中，面对每个级的极靴是一圈连接的极靴，以使得磁体经历连续磁阻，该连续磁阻根据转子位置而至少90%地恒定。90%是某种任意限制，表明很可能仍存在一些剩余的磁阻变化，但只是少量的。优选地，连接极靴的所述圈在两个整体环形部件上，一个环形部件包括定子的一些或所有线棒、这些线棒的一些部分或所有部分，且另一个环形部件包括定子的任何余下的线棒，或这些线棒的部分，在环形部件连接到一起以完成所述定子的构造之前，将所述线圈设置在线棒上。事实上，所述环形部件可以(优选地)为在模具中从软铁颗粒压制以形成软铁复合物。替换地，每个所述环形部件可以由层压环形成，所述层压环上已经切割出限定所述线棒的插槽。当然，该层压环的卷绕是围绕转子旋转轴线的。在任何情况下，优选地，环形部件是相同的。它们可以包括有助于所述环形部件的连接的界面。所述界面可以包括立柱和插座，其中，一个部件的每个线棒上的立柱与另一部件上的相面对线棒的插座接合。因此，在环形部件相同的情况下，它们可以配合以连接在一起，并且将界面布置成使得可完成这一配合。优选地，在每个部件的每个极靴之间设置高磁阻间隙，所述间隙包括每个极靴之间连接的减薄。这些间隙防止线圈的磁短路，但是它们必然会在很小程度上损害平稳的、无嵌齿的运行，从而折中方法是必要的。根据本专利技术的第三方面，提供了一种电机，其包括具有永磁体的转子和具有线圈的定子，所述线圈缠绕在定子线棒上用于穿过限定在定子线棒之间的气隙与磁体相互作用，其中线棒具有将通过线棒的磁通和所述磁体相联接的极靴，且其中线棒和极靴互相独立形成，每个线棒和极靴的至少一部分通过软铁颗粒模制而成，因此颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机，包括具有永磁体的转子和具有线圈的定子，所述线圈缠绕在定子线棒上以穿过限定在所述转子与所述定子之间的气隙与所述磁体相互作用，其中每个线棒具有设置在每个线棒每端处的极靴，所述极靴将通过所述线棒的磁通与所述磁体相联接，并且其中所述线棒和极靴彼此独立形成，并且所述极靴或所述线棒的至少一部分通过模制软铁颗粒形成，以使得所述颗粒具有配置成分别横切所述极靴或所述线棒的磁阻平面的短尺寸，所述磁阻平面是磁阻最小的平面，并且装配所述极靴和线棒，以使得所述线棒的所述磁阻平面平行于所述线棒的纵向轴线，且所述极靴的所述磁阻平面横切所述纵向轴线。

【技术特征摘要】
2009.02.13 GB 0902390.41.一种电机，包括具有永磁体的转子和具有线圈的定子，所述线圈缠绕在定子线棒上以穿过限定在所述转子与所述定子之间的气隙与所述磁体相互作用，其中每个线棒具有设置在每个线棒每端处的极靴，所述极靴将通过所述线棒的磁通与所述磁体相联接，并且其中所述线棒和极靴彼此独立形成，并且所述极靴或所述线棒的至少一部分通过模制软铁颗粒形成，以使得所述颗粒具有配置成分别横切所述极靴或所述线棒的磁阻平面的短尺寸，所述磁阻平面是磁阻最小的平面，并且装配所述极靴和线棒，以使得所述线棒的所述磁阻平面平行于所述线棒的纵向轴线，且所述极靴的所述磁阻平面横切所述纵向轴线。2.根据权利要求1所述的电机，其中，至少所述线棒的所述颗粒具有单一纵向尺寸，并且所述颗粒还被对准以使其纵向尺寸平行于所述磁阻平面中的磁阻方向，所述线棒的所述磁阻方向平行于所述线棒的所述纵向轴线。3.根据权利要求1或2所述的电机，其中，所述软铁颗粒的所述模制通过在横切于所述磁阻平面的方向上压制圆形软铁颗粒来进行，从而所述颗粒展平以产生所述短尺寸。4.根据权利要求1或2所述的电机，其中，所述模制是已经展平的颗粒的模制，或者是已经拉长颗粒的模制。5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述拉长颗粒在模制前利用磁场对准。6.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其中，所述转子具有以在所述线棒的两端各一个的方式布置的两个级，并且极靴设置在每个线棒的每端。7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其中，电机是轴向磁通电机，并且所述线棒平行于所述转子旋转 轴线布置。8.根据前述权利要求中任一项所述的电机，其中，所述线棒包括铁磁材料的轧制板，所述轧制板的卷的轴线布置为平行于所述纵向轴线。9.根据权利要求8所述的电机，其中，所述卷围绕成形的软铁压制颗粒芯部设置，由此所述线棒的垂直于所述纵向轴线的横截面为基本上梯形的。10.根据权利要求8所述的电机，其中，所述卷为压制软铁颗粒的成形环状物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·沃尔梅尔，
申请(专利权)人：ISIS创新有限公司，
类型：发明
国别省市：