轴向间隙类型电机制造技术

提供了一种串级耦合同步轴向间隙类型的电机，其中转子和定子在作为主轴的旋转轴的轴向方向中以所需的空气间隙交替堆叠。转子固定到旋转轴，并且定子被安置为不与旋转轴互锁。多个旋转场体绕轴附连到每个转子，并且使多个电枢线圈以一定的空气间隙面对旋转场体，并且绕轴附连到每个定子，由此它们的磁通量方向被导向轴向方向。电枢线圈具有空芯，或者具有芯部件，其由附连到其的磁体组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种轴向间隙类型的电机，具体地，涉及一种串级耦合同步高输出电机，其适于用作交通工具、船舶等的驱动源，特别适用于推进大型船舶，诸如政府和公共办公船舶或者客运船舶。
技术介绍
传统上，作为电机，存在径向间隙类型的电机和轴向间隙类型的电机。径向间隙类型的电机是广泛和通常使用的电机，其中在具有环形截面的定子的中空构件中提供转子，由此线圈的磁通量方向被导向径向方向。同时，轴向间隙类型的电机，如日本未经审查的专利申请公开No.2004-140937中公开的，被配置为，定子被安置为在转子的轴向方向中相互面对，并且线圈的磁通量方向被导向为轴向方向。在传统的轴向间隙类型的电机中，需要高输出。因此，在串级耦合同步轴向间隙类型的电机中，其中转子和定子被交替安置为在轴向方向中具有所需要的空气间隙，难于提供转子和定子之间的预定的空气间隙以高精度地配置它们，这变为制造中的瓶颈。即，电枢线圈，其被提供用于自定子朝向转子凸出，绕铁芯缠绕并且附连到铁芯，并且铁芯自电枢线圈的尖端凸出。因此，如果将永磁体安置在转子的旁边，则永磁体和铁芯将在组装过程中相互吸引。结果，耗费时间和精力提供转子和定子之间的所需的空气间隙。而且，操作员的手指有被卡在永磁体和铁芯之间的危险。结果，有必要增加定子和转子之间的空气间隙，由此自电枢线圈凸出的铁芯的尖端和永磁体的尖端不会相互干扰，并且不允许接近配置。因此，几乎不能获得高输出，并且将使电机自身在旋转轴的轴向方向中是巨大的。特别地，在串级耦合同步轴向间隙类型的电机中，其中转子和定子被交替安置为在轴向方向中具有所需的空气间隙，有必要交替配置多个转子和定子，使其之间具有大的空气间隙。因此，有必要解决上述的问题。专利文献1未经审查的日本专利申请公开No.2004-140937
技术实现思路
待由本专利技术解决的问题考虑到上文的问题做出了本专利技术。因此，本专利技术的目的在于提供一种串级耦合同步轴向间隙类型的电机，其可以减小定子和转子之间的间距，以使电机小型化并获得高输出，并且利用定子和转子之间所需的小的间隙，简单地实现组装。用于解决该问题的手段为了解决上文的问题，根据本专利技术，提供了一种串级耦合同步轴向间隙类型的电机，其包括旋转轴，其作为主轴，以及转子和定子，其在旋转轴的轴向方向中以所需的空气间隙交替堆叠，其中转子固定到旋转轴，定子被安置为不与旋转轴互锁，多个旋转场体绕轴附连到每个转子，使多个电枢线圈以一空气间隙面对旋转场体，并且绕轴附连到每个定子，由此它们的磁通量方向被导向轴向方向，并且电枢线圈具有空芯，或者具有由附连到其的磁体组成的芯部件(在下文中被称为“通量收集器”)。在具有上文设置的电机中，通量收集器用作芯部件，在将电枢线圈的中空构件推送到空芯或磁场中时，其生成磁矩。因此，即使面对的转子和定子之间的分隔距离(空气间隙)是小的，仍可以抑制和防止组装过程中的干扰。结果，附连到定子和转子的电枢线圈和场体被安置为相互接近，由此可以实现高效率，并且可以实现电机的小型化。此外，在电枢线圈未绕通量收集器缠绕的情况中，电枢线圈接合并固定到定子，或者按压装配到在定子中提供的通孔或凹入构件。另外，将电枢线圈封装在待描述的容器中，并且使该容器可拆卸地附连到定子。优选地，用作电枢线圈和/或旋转场体的磁场线圈是由超导材料形成的。如果磁线圈是以该方式由超导线圈形成的，则可以施加大电流，并且可以减小电机的尺寸和重量，同时增加电机扭矩输出。基于铋或者基于钇的高温超导材料适于用作该超导材料。而且，如果在定子和转子被交替安置为具有小的空气间隙的情况中，将由超导材料制成的磁线圈用作旋转场体，那么即使通量收集器附连到磁线圈，也可以防止其相互吸引，并且可以将其定位和配置为具有优良的可使用性、小的空气间隙和高的精度。而且，旋转场体可由高温超导块体磁体形成。即使使用高温超导块体磁体，仍可以形成大的磁场，并且可以增加电机的输出。该高温超导块体磁体是由高温超导锭制成的磁体，其是通过使非超导相态在RE-Ba-Cu-O高温超导体中分散以使该相态熔化和生长而获得的，并且其能够捕获和磁化比高性能永磁体更大的磁场。而且，旋转场体可由永磁体形成。在该情况中，附连到定子的电枢线圈可以具有空芯，或者由磁物质制成的芯部件附连到定子，同时无需从电枢线圈的尖端凸出。优选地，定子的电枢线圈和面对电枢线圈的旋转场体之间的空气间隙被设定为0.1～1mm。如上文提及的，如果电枢线圈具有空芯或者由通量收集器组成的芯部件，并且超导线圈而非永磁体用作旋转场体，则电枢线圈和旋转场体之间的间隙可被设定为如上文提及的小的范围，并且可以使电机小型化。间隙距离的范围被设定为0.1mm～1mm的原因如下。即，如果间隙距离小于0.1mm，则在任何转子由于振动等原因而偏离旋转轴的轴向方向中的位置时，场体和电枢线圈可能相互接触。而且，如果间隙距离大于1mm，则转子和定子之间的间距变得过大。结果，降低了磁化力，降低了输出，并且使电机在轴向方向中是大的。可以将电枢线圈附连到定子，即定子配备有轴向通孔，将电枢线圈固定装配到通孔中，并且使电枢线圈的两个末端从定子的两个末端表面凸出，并使其在定子两侧面对固定到转子的旋转场体。如果采用该设置，则没有必要将电枢线圈分别附连在定子的两个末端表面上，并且可以提高可使用性。而且，本专利技术的轴向间隙类型的电机优选地被设置为，以旋转轴作为主轴，定子和转子交替堆叠，背轭仅安置在轴向方向中的两个末端，并且轴向末端处的定子通过螺旋连接可拆卸地同背轭组合。这样，背轭仅安置在轴向方向中的两个末端，并且未在每个定子中提供背轭。因此，组装变得容易，可以高密的安置定子和转子，并且可以在不增加轴向方向中的尺寸的情况下获得高输出。因此，可以使电机更加紧凑和轻重量。而且，在轴向间隙类型的电机中，其中磁通量方向被导向轴向方向，背轭安置在轴向方向中的两个末端。因此，可以屏蔽穿透定子的磁场，防止其泄漏到外部，并且可以增强磁场，以实现高扭矩输出。而且，最终沿旋转轴交替组装的定子和转子可拆卸地连接到背轭，其固定在将定子固定在两个轴向末端的固定部件前面，由此可以容易地执行组装和分解。此外，任何背轭均未附连到两个轴向末端，但是可以使两个轴向末端处的定子是厚的，并且定子可以可拆卸地通过螺钉等附连到固定部件。以旋转轴作为主轴交替堆叠的定子和转子，例如，被设置为，旋转轴穿过并且固定到每个转子的中心孔，安置在转子的轴向两侧的定子以一定的间距通过连接工具连接在一起，并且将转子装配到两个定子之间的空气间隙中。在通过连接工具将定子连接在一起时，特别地，优选的是，每个经由连接工具连接在一起的定子在位置上分为上定子和下定子，旋转轴夹在其中，上定子通过上连接工具连接在一起，并且用作上拆分部件，下定子通过下连接工具连接在一起，并且用作下拆分部件，并且固定到旋转轴的转子夹在并且装配在上和下拆分部件之间。如上文提及的，如果安置在转子两侧的定子通过连接工具顺序连接在一起，则仅通过将以一定间隔固定的转子插入到相邻定子之间的旋转轴，可以以内建的方式简单地组装许多个交替堆叠的转子和定子，同时精确地保持每个转子和每个定子之间的间隙。而且，仅通过利用螺旋连接将两个轴向末端处的转子固定到背轭，可以将所有定子固定配置在预定位置，并且可以简单地制造串级耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串级耦合同步轴向间隙类型的电机，其包括：旋转轴，其作为主轴，以及转子和定子，其在旋转轴的轴向方向中以所需的空气间隙交替堆叠，其中转子固定到旋转轴，定子被安置为不与旋转轴互锁，多个旋转场体绕轴附连到每个转子，使多个电枢线圈以一空气间隙面对旋转场体，并且绕轴附连到每个定子，由此它们的磁通量方向被导向轴向方向，并且电枢线圈具有空芯，或者具有由附连到其的磁体组成的芯部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-12-24 374796/20041.一种串级耦合同步轴向间隙类型的电机，其包括旋转轴，其作为主轴，以及转子和定子，其在旋转轴的轴向方向中以所需的空气间隙交替堆叠，其中转子固定到旋转轴，定子被安置为不与旋转轴互锁，多个旋转场体绕轴附连到每个转子，使多个电枢线圈以一空气间隙面对旋转场体，并且绕轴附连到每个定子，由此它们的磁通量方向被导向轴向方向，并且电枢线圈具有空芯，或者具有由附连到其的磁体组成的芯部件。2.如权利要求1所述的轴向间隙类型的电机，其中两个轴向末端处的定子通过螺旋连接可拆卸地同背轭对组合。3.如权利要求1或2所述的轴向间隙类型的电机，其中定子配备有轴向通孔，电枢线圈固定装配到通孔，并且使电枢线圈的两个末端从定子的两个末端表面凸出，并且使其面对固定到定子两侧的转子的旋转场体。4.如权利要求1～3的任何一个所述的轴向间隙类型的电机，其中用作电枢线圈和/或旋转场体的磁场线圈由超导材料形成。5.如权利要求1～3的任何一个所述的轴向间隙类型的电机，其中旋转场体由永磁体形成，附连到定子的电枢线圈具有空芯，或者由磁物质制成的芯部件附连到定子，同时无需从电枢线圈的尖端凸出。6.如权利要求1～5的任何一个所述的轴向间隙类型的电机，其中旋转场体和电枢线圈之间的空气间隙被设定为0.1mm～1mm。7.如权利要求1～6的任何一个所述的轴向间隙类型的电机，其中旋转轴穿过并且固定到每个转子的中心孔，安置在转子的轴向两侧的定子以一间距通过连接工具连接在一起，并且转子装配到两定子之间的空气间隙中。8.如权利要求7所述的轴向间隙类型的电机，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎彻，大桥绅悟，杉本英彦，竹田敏雄，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]