具有至少两个将定子和转子扇形体分开的轴向气隙的旋转电动机制造技术

一种电动机具有一个定子和一个转子。定子是由多个与转动轴同轴安放的、多个分开的电磁铁铁心扇形体组成。这些铁心扇形体互相之间没有铁磁性接触，固定于一个非铁磁性的支承结构上。转子的构造为一种环形圈，该环形圈至少部分的包围环形的定子以确定位于定子和转子之间的两个平行的轴向的气隙，这两个气隙各自位于定子相反的轴侧。永久磁铁分布于转子环形圈的每一个面对气隙的侧面。优选地，每一个定子电磁铁铁心扇形体有一对通常平行于转动轴方向排列的磁极，磁极的磁极面通常与转动轴垂直。线圈形成在连接着磁极的铁心部分上，当受到激励时，在磁极面上产生相反的极性的磁极。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及旋转电动机，特别涉及具有多个的永久磁铁转子元件和磁性绝缘的定子元件的电动机，在定子元件和转子元件之间有多个的气隙。
技术介绍
电子系统的不断进步，如基于微控制器和微处理器应用的电动机控制与改良的便携式电源的实用性一样，已经给予更有效率的电动机驱动的发展以无法抗拒的挑战。电动机线圈的电子控制脉冲激励为电动机特性提供了更为灵活控制的前景。通过对适当的定子线圈的脉冲宽度，占空比以及电池电源的开关应用的控制，事实上可以达到与交流同步电动机的运行无差别的功能多样性。与这样的线圈结合在一起的永久磁铁的使用对于限制电流的消耗是有利的。上述涉及马斯洛夫等的共同的美国专利申请，序号09/826,423，确定并指出了对于一种能够简化加工和具有高效灵活的操作特性的性能改善的电动机的需要。当电动机以最小的耗电量维持一个高的转矩输出能力的时候，在一个宽的速度范围内获得平滑的运转是非常理想的。涉及的美国共同的申请将电磁铁磁极合成一个独立的能够导磁的构造为环形圈的结构，这种结构在径向较薄，以提供有益的效果。通过这样的排列，磁通量能够被集中，与现有的技术的实施例相比，磁通量在电磁铁的铁心处实际上没有损失或没有有害的变压器干涉效应。虽然相关申请中确定的结构在转矩的特性和效率方面已经取得了进步，但仍需要改进。马斯洛夫等的申请认识到电磁铁组的隔离使得电磁铁组的磁心处的磁通量各自集中，与其它的电磁铁元之间有低的磁通量损失并没有有害的变压器干涉效应。运转的优势可以通过构造一个单独的磁极对作为一个独立的电磁铁组来获得。当磁极对线圈的激励被转变的时候，从其他磁极组隔离出来的单独的磁极对的磁路隔离消除了相邻组的一种磁通量变压器效应。涉及马斯洛夫等的共同的美国专利申请，序号09/966,101描述了从电动机结构的三维空间方面的利用上所获得的好处。从材料的使用上，如软导磁介质可以被制成各种各样的形状认识到(这样做的)优点，比如说铁心材料可以用Fe，SiFe，SiFeCo，SiFeP粉末的软磁铁类材料制作，每种材料都有自己独特的能耗、磁导率和磁性饱和度。带有一定公差的定子元件的铁心形状和铁心尺寸能被制成，而不需制成迭片结构和因此来优化产生于转子永久磁铁的磁极对和定子电磁铁之间的磁位梯度。公开的一种结构构造，其中轴向排列的定子磁极和轴向排列的转子磁铁提供了高度集中的磁通量分布。与传统的具有相同气隙直径的电动机相比，这样的结构为大量的磁极提供有相同的各自活动的气隙表面面积和/或更多的活动气隙表面面积的总量。总之，磁通量的集中，磁通量的最大化，磁通量损失和变压器效应影响的最小化，是获取具有高转矩能力的高效电动机运转的有益因素。以多磁极的轴向排列来提供高转矩输出的高效运转的电动机的结构构造，在上述的相关申请中已经有所描述。由于大量的定子铁心元件和转子磁极占据了相对大的体积，所以这样的安排在空间和重量因素不是非常宝贵的环境下使用是有优势的。象尺寸和形状的经济节约一样，对于那些能够提供电动机改进特性的电动机结构构造的需要也是持续的。
技术实现思路
本专利技术加强了上面所描述的对现有技术的需要，并为如上面所提到的马斯洛夫等的申请中所描述的独立的单个磁极对排列的结构提供了附加的优势。本专利技术的优势在于，至少部分的，通过电动机结构构造的进一步开发来增加了跨越多个气隙的相对的定子磁极和转子磁极的表面积。在磁通量能被集中的相对更大的表面积促进了高的转矩能力。本专利技术的一种这样结构的结构特征在一种电动机里被具体化，该发动机包括一个转子和一个定子，定子包括多个分离的与转动轴同轴安放的电磁铁铁心扇形体。定子的铁心扇形体形成一个环形的由内径和外径所限制的定子环。铁心扇形体固定于一种非铁磁性的支承结构上，互相之间没有铁磁性接触。转子被安装于一个环形圈中，至少部分的包围环形的定子以确定位于定子和转子之间的两条平行的轴向气隙，这两条气隙分别位于定子相反的轴侧。永久磁铁分布于转子环形圈的每一边，面对一个气隙。每一个定子电磁铁铁心扇形体包含一对通常与转动轴平行方向排列的磁极对，磁极对的磁极面通常垂直于转动轴。线圈被制作在连接着磁极的铁心上，当受到激励时，在磁极面上产生相反的极性的磁极。电流方向的一次改变产生磁极性的一次翻转。在一个优选的实施例中，转子环形圈有一个U型横截面，横截面有两个由铁磁材料加工成的侧面部分并通过一个十字架部分联系起来。这个十字架部分也可以由铁磁性材料制成。永久磁铁互相之间被隔开并沿着侧面部分的内表面分布。转子的十字架部分径向地与定子的外径分离。每一对相对平直的永久磁铁是一对磁偶极子，它的一个磁极性位于磁偶极子的面向气隙的表面，与之相反的磁极性位于磁偶极子安装在侧面部分的它的表面。永久磁铁因此具有轴向的磁极性定向。在每一侧面部分上的永久磁铁沿转子环连续的改变极性并且相互之间没有直接接触。在两个侧面部分的永久磁铁的数量彼此之间是相同的，各自沿轴向排列并具有相反的磁极性，通过相反地磁化定子磁极对的两个极面来使得相应的电动机产生互感。在相邻的轴向定位的永久磁铁之间的空间中，通过提供被安装在侧面部分的附加永久磁铁，磁通量的分布能够被提高地更多。径向附加的磁铁的厚度尺寸与电动机驱动器永久磁铁的规格相同。附加的永久磁铁的磁极性定向与轴向垂直。附加的永久磁铁的作用在于通过驱动器磁铁的磁路聚集磁通量，从而当减小背铁的尺寸时最小化偏离的磁通量。对本领域的技术人员来说，本专利技术的其他优点将从下面详细的描述中显露出来，其中只有本专利技术的优选实施例通过简单的预期能够实施本专利技术的最好的模式的图表方式被显示和描述。如其所望，这个专利技术能够适用于其他的和不同的实施例，并且它的一些细节能够在各种不同的显而易见的方面修改。所有这些都与该专利技术不可分。因此，这些图与描述实际上都将被认作是解释性的而非限制性的。附图说明本专利技术是结合附图通过例子进行解释，而不仅限于此，附图中的相同附图标记指的是同一元件，这里图1是一个本专利技术电动机部件的分解视图。图2是图1中装配状态下的电动机元件的三维透视图。图3是图2中布置的定子环支承结构的三维透视图。图4是与本专利技术中支承结构结合在一起的定子铁心元件的三维透视图。图5是图2中沿虚线5-5剖开的横截面图。图6是参照本专利技术转子侧面部分的平面图。具体实施例方式图1是解释本专利技术电动机组成的分解视图。与装配成的电动机结构相结合的部件如图2所示。为了解释的简单化，对了解本专利技术不必要的元件没有进行解释。请参考上述的相关申请以获得对于此类特征的详细描述。括弧20所指的这些元件，当被装配时，组成一个定子环形圈，该环形圈以转动轴为中心。定子环由多个铁磁性隔离的有铁心部分22的电磁铁所组成，在铁心部分上制成线圈24。非铁磁性环26是那些单个的电磁铁的支承结构。关于定子环结构的更详细的解释如图4中所示。转子包括两个端面32和永久磁铁34，当装配时，形成以转动轴为轴心的环形圈，该环形圈至少部分的包围定子环。装配状态下，定子环和转子环的三维透视图如图2所示。每个转子的端面32有一个通常呈环形盘状的外端部，该外端部有内径和外径并与转动轴同轴。外端部伸出管状边缘构件的外径，通过一个法兰部分装配在上面。一个类似的法兰部分从每一转子端部的管状边缘构件内部的轴侧伸出。在两个法兰部分的靠近外围处分布有通孔。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电动机，包括：转子，它以关于转动轴的环形圈结构安放，并包括多个永久磁铁元件；和定子，它包括多个分离的、与转动轴同轴安放的电磁铁铁心扇形体，以形成由内径和外径所限制的环形的定子环；其中环形的转子环至少部分的包围 环形的定子以确定位于定子和转子之间的两个轴向气隙，所述气隙分别位于定子相反的轴侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：博里斯A马斯洛夫，亚历山大V平季科夫，
申请(专利权)人：波峰实验室责任有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]