專利名稱：永磁疊層電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
永磁疊層電機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種永磁電機，尤其涉及一種軸向磁路的永磁疊層電機。
背景技術(shù)：
[0002]一般發(fā)電機的結(jié)構(gòu)是筒形的，柱形轉(zhuǎn)子和筒形定子同軸，且為輸出方便，一般電樞在外作為定子。這類發(fā)電機的比功率(單位電機重量發(fā)出的功率)約為O. 2kw/kg，航空用的發(fā)電機最高可達O. 5kw/kg。[0003]然而這類現(xiàn)有電機的體積通常很大，在制造上往往需要消耗大量的原材料，而且矽鋼片的利用率不高，因此很不經(jīng)濟；例如專利文獻ZL871083191、ZL201110104458. 8中描述的電機，其中，轉(zhuǎn)子磁體都貼在轉(zhuǎn)子盤兩側(cè)，這就大大增加了電機的體積；而且，常規(guī)的定子繞組都是繞制在矽鋼片上的線槽中的，這就降低了矽鋼片的利用率。[0004]另外，在工業(yè)快速發(fā)展的今天，在很多領(lǐng)域都對電機的比功率提出了更高的要求； 為此，目前迫切需要研發(fā)一種新型的電機以滿足工業(yè)要求。實用新型內(nèi)容[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型旨在提供一種永磁疊層電機，以減輕電機的重量，減小電機的體積，從而提高比功率。[0006]本實用新型所述的一種永磁疊層電機， 其包括[0007]平行設(shè)置的兩塊端板；[0008]可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在兩塊所述端板之間的轉(zhuǎn)軸；[0009]依次交替地緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并軸向壓緊的n+1個轉(zhuǎn)子單元和η個間隔環(huán)；[0010]兩個緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并分別緊貼在最外側(cè)的兩個所述轉(zhuǎn)子單元的外側(cè)面的導(dǎo)磁環(huán)；以及[0011]η個分別對應(yīng)地套設(shè)在一個所述間隔環(huán)外緣的定子單元，每個所述定子單元與相鄰的所述轉(zhuǎn)子單元之間具有相同的軸向氣隙，且η個所述定子單元通過多個安裝螺桿與兩塊所述端板軸向固定連接；[0012]其中每個所述轉(zhuǎn)子單元包括[0013]轉(zhuǎn)子盤，其端面的一分度圓上均布有2ρ個軸向通孔；以及[0014]2ρ個分別緊配合地嵌入所述軸向通孔的磁體，該2ρ個磁體的充磁方向與所述轉(zhuǎn)軸平行，且2ρ個所述磁體的極性沿所述分度圓交替排列；[0015]其中，n+1個所述轉(zhuǎn)子單元中相應(yīng)的磁體沿所述轉(zhuǎn)軸的延伸方向相互對齊，且相互對齊的磁體的磁力線是同方向的，n，P為自然數(shù)。[0016]在上述的永磁疊層電機中，每個所述定子單元包括[0017]由一對平行設(shè)置且互為鏡像的定子基板組成的定子框，其套設(shè)在所述間隔環(huán)外緣；[0018]夾持在一對所述定子基板之間并均布在所述分度圓上的2p個鐵芯；以及繞制在每個所述鐵芯外緣的線圈。在上述的永磁疊層電機中，當取n ^ 2時，每個所述定子單元的2ρ個鐵芯和與其相鄰的定子單元的2ρ個鐵芯的位置從軸向看互相錯開或相互對齊。在上述的永磁疊層電機中，所述定子基板的表面設(shè)有2ρ個均布在所述分度圓上的用于插入繞制有所述線圈的鐵芯的臺階孔。在上述的永磁疊層電機中，所述鐵芯的外緣設(shè)為臺階面，且所述鐵芯兩端的外徑小于其中段的外徑，并與所述定子基板上的臺階孔的小的內(nèi)徑匹配，所述線圈繞制在鐵芯的中段上，且所述線圈的軸向厚度與鐵芯的中段的軸向厚度匹配，所述線圈的外徑與定子基板上的臺階孔的大的內(nèi)徑匹配。在上述的永磁疊層電機中，所述轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有一與該轉(zhuǎn)軸垂直且一體成型的靠板，所述轉(zhuǎn)軸的另一端外緣設(shè)有螺紋，所述導(dǎo)磁環(huán)、轉(zhuǎn)子單元和間隔環(huán)通過一鎖緊螺母與所述靠板軸向壓緊成一整體。在上述的永磁疊層電機中，所述靠板的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的靠板通風孔；所述轉(zhuǎn)子盤的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的轉(zhuǎn)子通風孔；所述導(dǎo)磁環(huán)的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的導(dǎo)磁環(huán)通風孔；所述間隔環(huán)的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的間隔環(huán)軸向通風孔，所述間隔環(huán)的外緣設(shè)有多個與所述間隔環(huán)軸向通風孔連通的間隔環(huán)徑向通風孔；所述端板的端面上均布有多個軸向的端板通風孔。在上述的永磁疊層電機中，所述定子基板的邊緣處設(shè)有多個用于穿設(shè)所述安裝螺桿的基板安裝孔，且每個所述定子單元中的一對定子基板之間與所述基板安裝孔同心地膠粘有框內(nèi)墊圈。在上述的永磁疊層電機中，所述端板的邊緣處設(shè)有多個用于穿設(shè)所述安裝螺桿的端板安裝孔，且所述定子單元與端板之間設(shè)有與所述端板安裝孔同心的間隔件。在上述的永磁疊層電機中，當取η > 2時，每兩個相鄰的所述定子單元之間設(shè)有多個套設(shè)在所述安裝螺桿外緣的間隔件。在上述的永磁疊層電機中，所述磁體和鐵芯的形狀為圓柱形、多棱柱形、橢圓柱形或扇面柱形。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本實用新型電機的比功率遠大于普通筒式電機和盤式電機，且電機的重量減輕，體積縮小，矽鋼片的利用率提高，有效減少了結(jié)構(gòu)材料的消耗，另外，本實用新型自冷卻效果好；特別對大型電機的材料節(jié)約和重量減輕(尤其是對大型風力發(fā)電機)有意義，本實用新型的電機特別適用于交通工具。

圖1是本實用新型一種永磁疊層電機的軸向剖視圖；圖2 (a)是本實用新型中轉(zhuǎn)子單元的結(jié)構(gòu)正視圖；圖2 (b)是本實用新型中轉(zhuǎn)子單元的軸向剖視圖；圖3 (a)是本實用新型中定子基板的結(jié)構(gòu)正視圖；(b)是本實用新型中定子基板的軸向剖視圖 Ca)是本實用新型中定子單元的結(jié)構(gòu)正視圖 (b)是本實用新型中定子單元的軸向剖視圖 Ca)是本實用新型中鐵芯及線圈的結(jié)構(gòu)正視圖；(b)是本實用新型中鐵芯及線圈的軸向剖視圖；Ca)是本實用新型中間隔環(huán)的結(jié)構(gòu)正視圖；(b)是本實用新型中間隔環(huán)的結(jié)構(gòu)仰視圖；(c)是本實用新型中間隔環(huán)的垂直于軸的結(jié)構(gòu)剖視圖 Cd)是本實用新型中間隔環(huán)的軸向剖視圖 Ca)是本實用新型中導(dǎo)磁環(huán)的結(jié)構(gòu)正視圖 (b)是本實用新型中導(dǎo)磁環(huán)的軸向剖視圖(a)是本實用新型中端板的結(jié)構(gòu)正視圖；(b)是圖8(a)的A-A方向的剖視圖；(C)是本實用新型中端板轉(zhuǎn)過90°的結(jié)構(gòu)正視圖；(d)是圖8(c)的B-B方向的剖視圖；(a)是本實用新型中空心的轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；(b)是本實用新型中空心的轉(zhuǎn)軸的軸向剖視圖；圖10 (a)表示第一個定子單元上的鐵芯位置與轉(zhuǎn)子單元的磁體位置差設(shè)為0°，圖10 (b) 表示第二個定子單元上的所有鐵芯的位置沿分度圓轉(zhuǎn)過15°，圖10 (c)表示第三個定子單元上的所有鐵芯的位置沿分度圓轉(zhuǎn)過30°。圖3[0040]圖4[0041]圖4[0042]圖5[0043]圖5[0044]圖6[0045]圖6[0046]圖6[0047]圖6[0048]圖7[0049]圖7[0050]圖8[0051]圖8[0052]圖8[0053]圖8[0054]圖9[0055]圖9[0056]圖10具體實施方式
[0057]
以下結(jié)合附圖，給出本實用新型的較佳實施例，并予以詳細描述。[0058]請參閱圖1-圖10，本實用新型，即一種永磁疊層電機，其主要包括平行設(shè)置的兩塊端板15、16，通過兩個軸承2、3可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在兩塊端板15、16之間的轉(zhuǎn)軸1、依次交替地緊固套裝在轉(zhuǎn)軸I外緣的n+1個轉(zhuǎn)子單元和η個間隔環(huán)、兩個緊固套裝在轉(zhuǎn)軸I外緣并分別貼靠在最外側(cè)的兩個轉(zhuǎn)子單元的外側(cè)面的導(dǎo)磁環(huán)6、7以及η個分別對應(yīng)地套設(shè)在一個間隔環(huán)外緣的定子單元，其中，每個定子單元與相鄰轉(zhuǎn)子單元之間具有相同的軸向氣隙40， 且定子單元的邊緣通過若干安裝螺桿與兩塊端板15、16軸向固定連接，η為自然數(shù)。[0059]在本實施例中，取η=3 (這是為了與常規(guī)的三相發(fā)電機或三相電動機一致)，即間隔環(huán)和定子單元的數(shù)量均為3個，在附圖中表示為間隔環(huán)8、9、10，以及定子單元37、38、39 ;由此可知，η+1=4，即轉(zhuǎn)子單元的數(shù)量為4個，在附圖中表示為轉(zhuǎn)子單元11、12、13、14。[0060]下面分別對上述部件進行詳細說明。[0061]轉(zhuǎn)軸I的一端設(shè)有一與該轉(zhuǎn)軸I垂直且一體成型的靠板4，該靠板4端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的靠板通風孔；如圖9 (a)所示，在本實施例中，靠板4上設(shè)有3個靠板通風孔87、88、89 ;如圖9 (b)所示，為了減輕重量，本實施例中的轉(zhuǎn)軸I是空心的。通過鎖緊螺母5與轉(zhuǎn)軸I另一端上的螺紋配合，只要擰緊該鎖緊螺母5，即可使導(dǎo)磁環(huán) 6、7、轉(zhuǎn)子單元11、12、13、14以及間隔環(huán)8、9、10軸向壓緊成堅實的整體，其中導(dǎo)磁環(huán)6緊靠靠板4。由于靠板4的平面垂直于轉(zhuǎn)軸1，從而可以使各個轉(zhuǎn)子單元11、12、13、14在旋轉(zhuǎn)時軸向晃動減至最小，從而可減小氣隙，以增加氣隙磁通密度；靠板4和鎖緊螺母5的另一個重要作用是阻止各定子單元37、38、39和間隔環(huán)8、9、10在轉(zhuǎn)軸I上軸向滑動；具體來說，由于轉(zhuǎn)子上的磁體對定子鐵芯的兩邊吸力是不可能完全平衡的，因此這種軸向滑動是必然存在的，而且是必須阻止的，否則定子單元和轉(zhuǎn)子單元吸合在一起，轉(zhuǎn)子集成(即所有運動部件之和，包括轉(zhuǎn)子單元、間隔環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)、轉(zhuǎn)軸、軸承和鎖緊螺母)將無法旋轉(zhuǎn)。為了進一步阻止這種滑動，轉(zhuǎn)軸I的外緣上設(shè)有鍵槽90，導(dǎo)磁環(huán)6、7、轉(zhuǎn)子單元11、12、13、14和間隔環(huán)8、9、10也都有相應(yīng)的鍵槽(圖中未示)，并通過鍵(圖中未示)與轉(zhuǎn)軸I的鍵槽90配合；轉(zhuǎn)軸I兩端各設(shè)有分別靠住軸承2、3內(nèi)緣的轉(zhuǎn)軸臺階91、92，其作用是阻止轉(zhuǎn)軸I與軸承2、3間的軸向滑動，另外，由于軸承2、3受到一定的軸向力，所以采用深溝軸承2、3。如圖2 (a)、(b)所示，以轉(zhuǎn)子單元11為例，每個轉(zhuǎn)子單元包括轉(zhuǎn)子盤25以及緊密鑲嵌在該轉(zhuǎn)子盤25上并均布在分度圓49上的2p個磁體，其中，鑲嵌磁體的轉(zhuǎn)子盤25采用有較高機械強度的低密度絕緣材料或高電阻材料，例如環(huán)氧板，其形狀為圓盤形，中央有軸孔和鍵槽，用于與轉(zhuǎn)軸I固定連接，在其分度圓49上開設(shè)有2p個軸向通孔，用于在其中緊配合地嵌入2p個磁體，2p個磁體的充磁方向與轉(zhuǎn)軸I平行，且2p個磁體的極性沿分度圓49交替排列，各轉(zhuǎn)子單元上相應(yīng)的磁體沿轉(zhuǎn)軸I的方向相互對齊，且相對齊的磁體的磁力線是同方向的，P為自然數(shù)。在本實施例中，取2p=8,即每個轉(zhuǎn)子單元上的磁體數(shù)量為8個,這表示轉(zhuǎn)子磁極對的數(shù)量為4對；在附圖中，表示為轉(zhuǎn)子單元11中的磁體21、轉(zhuǎn)子單元12中的磁體22、轉(zhuǎn)子單元13中的磁體23和轉(zhuǎn)子單元14中的磁體24。磁體的形狀可以是圓柱形，多棱柱形，橢圓柱形或扇面柱形。由于磁體是鑲嵌在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)的，因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)中將磁體貼在基板的兩側(cè)面而言(例如專利文獻ZL871083191、ZL201110104458. 8)，本實用新型縮短了磁路，減少了漏磁，并且減小了磁阻和電機體積，同時，現(xiàn)有技術(shù)中的這種轉(zhuǎn)子基板過薄，則強度不夠，過厚則重量過重，而本實用新型則不存在這樣的問題。另外，為了散熱和減輕重量，每片轉(zhuǎn)子盤25端面上都設(shè)有多個均布在同一圓周上(該圓周位于分度圓49內(nèi))的軸向的轉(zhuǎn)子通風孔，如圖2 (a)中的轉(zhuǎn)子通風孔17、18、19。如圖1所示，導(dǎo)磁環(huán)6、7分別貼靠在兩個轉(zhuǎn)子單元11、14的外側(cè)面，其中央有軸孔和鍵槽，用于與轉(zhuǎn)軸I固定連接，其直徑以完全覆蓋轉(zhuǎn)子單元上的磁體為準；導(dǎo)磁環(huán)6、7采用高導(dǎo)磁材料，由于磁體的吸引，導(dǎo)磁環(huán)6、7會自動緊貼在兩端的轉(zhuǎn)子單元11、14上。導(dǎo)磁環(huán)6、7可以使磁力線經(jīng)導(dǎo)磁環(huán)在相鄰的兩磁體間返回形成低磁阻的閉合回路，因此，磁阻主要在定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間的氣隙40中產(chǎn)生，這樣磁路就很短，磁阻很小，也就是說，在本實用新型的磁力線的回路中，除工作氣隙外，磁力線全在低磁阻的材料中通過，這相較于現(xiàn)有技術(shù)中無導(dǎo)磁環(huán)而使磁力線在空氣或定子中返回的電機而言，顯著提高了氣隙中的磁通密度(在本實用新型已做成的樣機中，測得工作氣隙中磁通密度大于1. 2T，這是一個很高的值)。另外，為了散熱和減輕重量，導(dǎo)磁環(huán)6、7端面上也設(shè)有多個均布在同一圓周上(該圓周位于分度圓49內(nèi))的軸向的導(dǎo)磁環(huán)通風孔，如圖7 Ca)中的導(dǎo)磁環(huán)通風孔71、72、73。間隔環(huán)8、9、10的材質(zhì)采用低密度塑料或環(huán)氧板，形狀為圓餅形，中央有軸孔和鍵槽，用于與轉(zhuǎn)軸I固定連接；間隔環(huán)8、9、10的作用是使相鄰兩轉(zhuǎn)子單元之間留出固定空間，以便插入定子單元37、38、39 ;同樣，為了通風和減輕重量，在間隔環(huán)(如圖6 (a)- (d)中以間隔環(huán)8為例)端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的間隔環(huán)軸向通風孔84、85、86，以及在間隔環(huán)外緣設(shè)有多個與間隔環(huán)軸向通風孔84、85、86連通的間隔環(huán)徑向通風孔81、82、83。如圖4 (a)、(b)所示，每個定子單元包括由一對平行設(shè)置且互為鏡像的定子基板組成的定子框(如圖1中定子單元37的定子基板31、32，定子單元38的定子基板33、34，定子單元39的定子基板35、36)、夾持在定子基板之間并均布在分度圓49上的2p個鐵芯以及繞制在各個鐵芯外緣的線圈，其中，P為自然數(shù)。在本實施例中，取2p=8，即每個定子單元中的鐵芯和線圈數(shù)量與每個轉(zhuǎn)子單元中的磁體數(shù)量相同，均為8個，在附圖中，表示為定子單元37中的鐵芯46和線圈41，定子單元38中的鐵芯47和線圈42，定子單元39中的鐵芯48和線圈43。每一定子基板的形狀是中央有一圓孔30的多邊形，該圓孔30的直徑比間隔環(huán)8、9、10的外徑略大，以旋轉(zhuǎn)時間隔環(huán)8、9、10不碰擦定子框為度，定子單元37、38、39的軸向厚度小于間隔環(huán)8、9、10的軸向厚度(間隔環(huán)的軸向厚度等于定子單元的軸向厚度加兩倍氣隙40的厚度之和)，從而使定子單元與相鄰轉(zhuǎn)子單元之間存在氣隙40，該氣隙40的大小以旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子單元不碰擦定子單元為度；鐵芯和轉(zhuǎn)子單元上的磁體相對應(yīng)，鐵芯的軸線平行于轉(zhuǎn)軸I。如圖3 (a)、(b)所示，在本實施例中，以定子基板31為例，其為方形結(jié)構(gòu)，且材料為有較高機械強度的絕緣體或高電阻率材料；該定子基板31表面設(shè)有8個均布在分度圓49上的用于插入鐵芯46和線圈41的臺階孔50 ;在定子基板31的四個角上分別設(shè)有基板安裝孔26、27、28、29。每個定子單元中的一對定子基板之間與基板安裝孔同心地膠粘有四個框內(nèi)墊圈(如圖1中定子單元37的框內(nèi)墊圈61，定子單元38的框內(nèi)墊圈62，定子單元39的框內(nèi)墊圈63);因此，通過4根安裝螺桿(以圖1中的安裝螺桿74、75為代表)穿過這些基板安裝孔和上述框內(nèi)墊圈，即可將各定子單元緊固。由于每個鐵芯的兩端緊鄰磁體，且兩端的磁體吸力不可能完全相等，因此每個鐵芯可能受到很大的軸向力，從而容易造成鐵芯的軸向竄動，而這種竄動也是必須阻止的。為了防止鐵芯的軸向竄動，如圖5 (a)、(b)所示，在實施例中，以鐵芯46和線圈41為例，鐵芯46的外緣設(shè)為臺階面20，且鐵芯46兩端的外徑小于其中段的外徑，并與定子基板上的臺階孔50的較小內(nèi)徑匹配，線圈41繞制在鐵芯46的外徑較大的中段上，且線圈41的軸向厚度與該中段的軸向厚度匹配，線圈41的外徑與定子基板上的臺階孔50的較大內(nèi)徑匹配，從而有效阻止了鐵芯的軸向竄動，也為定子框提供了足夠的軸向剛度。本實施例中，鐵芯46、47、48均采用柱狀矽鋼片鐵芯，這種鐵芯在磁路中利用率高，即所有的鐵芯均可參與導(dǎo)磁；為最大程度地減少渦流，矽鋼片的平面平行于轉(zhuǎn)軸1，即矽鋼片平面的法線垂直于轉(zhuǎn)軸I ;另外，為了提供盡量大的繞線空間，將線圈41、42、43直接繞制在鐵芯46、47、48上，且線圈和鐵芯之間僅用薄絕緣層(圖中未示)隔開，相較于現(xiàn)有技術(shù)中線圈繞制在鐵芯矽鋼片的徑向線槽中，本實用新型中的這種線圈和鐵芯不僅大大提高了矽鋼片的利用率，還簡化了矽鋼片的加工工藝，降低了矽鋼片的報廢率和制造成本；同時，由于定子基板組成的定子框代替了傳統(tǒng)定子結(jié)構(gòu)的骨架，從而減輕了電機重量和體積，并獲得了盡量多的線圈匝數(shù)，保證了定子單元的軸向抗彎強度，且便于散熱。[0074]由于本實用新型中每個定子單元中電動勢的產(chǎn)生是在各個獨立的線圈中的，這與一般的電機不同；在本實施例中，設(shè)每個線圈的兩個端頭為Ag和Bg (g=l，2，3…2p，2p=8), 各線圈的串聯(lián)接法為[0075]Al—B1B2—A2A3—B3B4—A4A5—B5B6—A6A7—B7B8—A8[0076]這時，從端頭Al和端頭A8之間輸出的電動勢為單個線圈中的電動勢的2p倍，SP 8個線圈中的電動勢之和，內(nèi)阻也是8個線圈的內(nèi)阻之和。[0077]上述結(jié)構(gòu)的定子單元可達到以下四個目的有足夠的繞線空間；減輕重量；便于通風冷卻；有足夠的軸向抗彎強度。[0078]在本實施例中，采用三個定子單元37、38、39，可以形成通常的相互之間位相差為 120°的三相電。具體來說，為了獲得三相電，各定子單元37、38、39的臺階孔50的位置互相錯開(各定子基板上的基板安裝孔位置不錯開)，如圖10所示，設(shè)定子單元37上的所有鐵芯46的位置與轉(zhuǎn)子單元的磁體位置重疊，即兩者在分度圓49上的位置差為0°，則定子單元38的所有鐵芯47的位置沿分度圓49轉(zhuǎn)過(360° /2p) X (l/n)=15°，定子單元39的所有鐵芯48的位置沿分度圓49轉(zhuǎn)過(360° /2p) X (2/n)=30° ;也可以是定子單元38 的所有鐵芯47的位置沿分度圓49轉(zhuǎn)過(360° /p) X (l/n)=30°，定子單元39的所有鐵芯48的位置沿分度圓49轉(zhuǎn)過(360° /p)X (2/n)=60° ;上述兩者的效果是一樣的既可以獲得普通的互相差120°的三相電，也可以大大減小電機啟動時的齒槽扭矩，使電機啟動更為容易。如圖8 (a) - (d)所不,端板15、16選用輕質(zhì)材料,其端面中心均設(shè)有用于嵌置軸承2、3的軸承座55，從而使轉(zhuǎn)軸I在端板15、16的軸承座55中旋轉(zhuǎn)；端板15、16上還均布有多個軸向的端板通風孔，如圖8 (a)中的端板通風孔51、52、53、54。端板15、16的四個角上設(shè)有與定子單元的基板安裝孔26、27、28、29位置對應(yīng)的端板安裝孔56、57、58、59，利用4 根安裝螺桿(以圖1中的安裝螺桿74、75為代表)、定子單元37、39分別與端板15、16之間的8個長墊圈(以圖1中的長墊圈64、65為代表)、定子單元37、38、39之間的8個框間墊圈 (以圖1中的框間墊圈66、67為代表)，以及8個安裝螺母(以圖1中的安裝螺母76、77、78、 79為代表)，以將定子集成(即所有不運動部件之和，包括定子單元、端板、安裝螺桿、框內(nèi)墊圈、框間墊圈和長墊圈)鎖緊成堅實的整體，電機的外形為多棱柱形，且無外殼，這與現(xiàn)有技術(shù)中具有圓柱形外殼的筒形電機相比減輕了重量。[0080]當轉(zhuǎn)子集成轉(zhuǎn)動時，空氣從端板15上的端板通風孔51、52、53、54吸入，穿過靠板 4的靠板通風孔87、88、89，再穿過導(dǎo)磁環(huán)6的導(dǎo)磁環(huán)通風孔71、72、73，接著經(jīng)轉(zhuǎn)子單元11 上的轉(zhuǎn)子通風孔17、18、19進入間隔環(huán)8。一部分的空氣在轉(zhuǎn)子單元11、12及間隔環(huán)8的離心力作用下沿徑向流出冷卻線圈41和鐵芯46，一部分的空氣通過轉(zhuǎn)子單元12的轉(zhuǎn)子通風孔進入中央的間隔環(huán)9冷卻線圈42和鐵芯47 ;同理，從端板16進入的空氣的作用類似，冷卻線圈43、42和鐵芯48、47。由此可見,本實用新型中的轉(zhuǎn)子集成自身形成離心風扇，能起到冷卻作用，從而提高比功率。[0081]上述各定子單元上的鐵芯的位置在軸向成與轉(zhuǎn)軸I平行的一直線，不錯開，從而可以獲得單相電；但這種結(jié)構(gòu)的齒槽扭矩較大，在電機啟動上不如定子單元錯開的情況方便。[0082]另外，在本實用新型中還可以用調(diào)節(jié)螺母代替長墊圈和框間墊圈，從而可以使定子單元的位置以及定子單元和轉(zhuǎn)子單元之間的間隙可調(diào)，并進而可使轉(zhuǎn)子集成的軸向力幾乎為零。除3以外，本實用新型的定子單元的數(shù)量也可以是任意數(shù)，即n=l，2，4，5，6···，轉(zhuǎn)子磁極對的數(shù)量也可以是除4以外的任意數(shù)，即p=l，2，3，5，6，7···，電機的其他結(jié)構(gòu)均與實施例I相同。綜上所述，本實用新型作為發(fā)電機用時，轉(zhuǎn)子單元旋轉(zhuǎn)，在定子單元的線圈中產(chǎn)生單相或多相交流電；作為電動機用時，定子單元的線圈中通入多相交流電，則轉(zhuǎn)子單元同步旋轉(zhuǎn)。本實用新型電機的優(yōu)點是功率重量比大、體積小、機構(gòu)緊湊、矽鋼片的利用率超過95%。一般發(fā)電機的功率重量比為200瓦/千克，航空用發(fā)電機可達500瓦/千克，而本實用新型的實際功率重量比已超過800瓦/千克，這不但節(jié)省銅材和鐵材，而且對海陸空交通特別有意義。以上所述的，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限定本實用新型的范圍，本實用新型的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本實用新型申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本實用新型專利的權(quán)利要求保護范圍。本實用新型未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種永磁疊層電機,其特征在于,所述電機包括 平行設(shè)置的兩塊端板； 可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在兩塊所述端板之間的轉(zhuǎn)軸； 依次交替地緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并軸向壓緊的n+1個轉(zhuǎn)子単元和η個間隔環(huán)；兩個緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并分別緊貼在最外側(cè)的兩個所述轉(zhuǎn)子單元的外側(cè)面的導(dǎo)磁環(huán)；以及 η個分別對應(yīng)地套設(shè)在一個所述間隔環(huán)外緣的定子単元，每個所述定子単元與相鄰的所述轉(zhuǎn)子単元之間具有相同的軸向氣隙，且η個所述定子單元通過多個安裝螺桿與兩塊所述端板軸向固定連接； 其中姆個所述轉(zhuǎn)子單元包括 轉(zhuǎn)子盤，其端面的一分度圓上均布有2ρ個軸向通孔；以及 2ρ個分別緊配合地嵌入所述軸向通孔的磁體，該2ρ個磁體的充磁方向與所述轉(zhuǎn)軸平行，且2ρ個所述磁體的極性沿所述分度圓交替排列； 其中，n+1個所述轉(zhuǎn)子單元中相應(yīng)的磁體沿所述轉(zhuǎn)軸的延伸方向相互對齊，且相互對齊的磁體的磁力線是同方向的，n，P為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁疊層電機，其特征在于，每個所述定子単元包括 由ー對平行設(shè)置且互為鏡像的定子基板組成的定子框，其套設(shè)在所述間隔環(huán)外緣； 夾持在ー對所述定子基板之間并均布在所述分度圓上的2p個鐵芯；以及 繞制在每個所述鐵芯外緣的線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁疊層電機，其特征在于，當取η> 2時，每個所述定子單元的2ρ個鐵芯和與其相鄰的定子単元的2ρ個鐵芯的位置從軸向看互相錯開或相互對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永磁疊層電機，其特征在于，所述定子基板的表面設(shè)有2ρ個均布在所述分度圓上的用于插入繞制有所述線圈的鐵芯的臺階孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁疊層電機，其特征在于，所述鐵芯的外緣設(shè)為臺階面，且所述鐵芯兩端的外徑小于其中段的外徑，并與所述定子基板上的臺階孔的小的內(nèi)徑匹配，所述線圈繞制在鐵芯的中段上，且所述線圈的軸向厚度與鐵芯的中段的軸向厚度匹配，所述線圈的外徑與定子基板上的臺階孔的大的內(nèi)徑匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1_3、5中任意一項所述的永磁疊層電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有一與該轉(zhuǎn)軸垂直且一體成型的靠板，所述轉(zhuǎn)軸的另一端外緣設(shè)有螺紋，所述導(dǎo)磁環(huán)、轉(zhuǎn)子單元和間隔環(huán)通過ー鎖緊螺母與所述靠板軸向壓緊成一整體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁疊層電機,其特征在于， 所述靠板的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的靠板通風孔； 所述轉(zhuǎn)子盤的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的轉(zhuǎn)子通風孔； 所述導(dǎo)磁環(huán)的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的軸向的導(dǎo)磁環(huán)通風孔； 所述間隔環(huán)的端面上設(shè)有多個均布在同一圓周上的間隔環(huán)軸向通風孔，所述間隔環(huán)的外緣設(shè)有多個與所述間隔環(huán)軸向通風孔連通的間隔環(huán)徑向通風孔； 所述端板的端面上均布有多個軸向的端板通風孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、3或5所述的永磁疊層電機，其特征在于，所述定子基板的邊緣處設(shè)有多個用于穿設(shè)所述安裝螺桿的基板安裝孔，且每個所述定子單元中的一對定子基板之間與所述基板安裝孔同心地膠粘有框內(nèi)墊圏。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁疊層電機，其特征在干，所述端板的邊緣處設(shè)有多個用于穿設(shè)所述安裝螺桿的端板安裝孔，且所述定子単元與端板之間設(shè)有與所述端板安裝孔同心的間隔件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁疊層電機，其特征在干，當取η> 2時，每兩個相鄰的所述定子単元之間設(shè)有多個套設(shè)在所述安裝螺桿外緣的間隔件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1_3、5、7、9、10中任意一項所述的永磁疊層電機,其特征在于,所述磁體和鐵芯的形狀為圓柱形、多棱柱形、橢圓柱形或扇面柱形。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁疊層電機，其包括平行設(shè)置的兩塊端板；可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述兩塊端板之間的轉(zhuǎn)軸；依次交替地緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并軸向壓緊的n+1個轉(zhuǎn)子單元和n個間隔環(huán)；兩個緊固套裝在所述轉(zhuǎn)軸外緣并分別緊貼在最外側(cè)的兩個所述轉(zhuǎn)子單元的外側(cè)面的導(dǎo)磁環(huán)；以及n個分別對應(yīng)地套設(shè)在一個所述間隔環(huán)外緣的定子單元，所述每個定子單元與相鄰的所述轉(zhuǎn)子單元之間具有相同的軸向氣隙，且所述n個定子單元通過多個安裝螺桿與所述兩塊端板軸向固定連接。本實用新型電機的重量減輕，體積縮小，矽鋼片的利用率提高，有效減少了結(jié)構(gòu)材料的消耗，電機比功率遠大于普通筒式電機和盤式電機，另外，本實用新型自冷卻效果好。本實用新型已研制出樣機已達到了上述效果。
文檔編號H02K16/00GK202840876SQ20122044815
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者魏樂漢, 陳墨泉, 張冰毅 申請人:魏樂漢