[发明专利]横向磁通永磁电机及其定子制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构新颖的永磁电机，确切地说，涉及一种横向磁通永磁电机及其定子制造方法，属于永磁电机技术领域。 

背景技术

随着机器人技术和航空航天领域的科技发展，人们对高功率密度、高转矩密度或直接驱动的电机的要求日益迫切和强烈。 

在传统的电机结构中，磁通经过的齿部和电枢绕组所在的凹槽位于同一截面，磁力线所在平面平行于电机的旋转方向，凹槽的宽度与齿部宽度互相制约。如果需要流经较大的电流，就要有较大的线圈截面空间，齿的宽度就受到影响(且因磁饱和的作用，会使磁通减小)；反之亦然。如果齿宽和凹槽宽度同时增大，则会增大电机的半径，使电机的转矩密度降低。如此，输出转矩难以得到根本的提高。因此，如何在不增大电机外径尺寸的前提下，进一步提高电机的转矩密度而提高其驱动力，就成为业内科技人员关注的新焦点。 

近年来，逐渐成为研究热点的横向磁通永磁电机，成为解决上述现有技术缺陷的突破，该电机的结构组成独特、巧妙，具有较高的功率和转矩密度。在高功率、低速大转矩的应用领域受到业内的深切关注。 

参见图1，介绍目前国内外研制的横向磁通永磁电机的定子结构，其基本上都是采用U形铁心在圆周方向均匀分布的方式，每两个定子铁心之间存在较大的间隙，因而在一定程度上浪费了U形铁心之间的空间，增加了电机的体积。这个不足之处急需改进和提高。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种定子铁心结构新颖的横向磁通永磁电 机及其定子制造方法，本发明电机的定子铁心采用一体化结构，通过计算选择合适的齿形与壁厚，使得磁力线所通过的面积近似相等，这样就能够减小该电机的外径和体积，进一步增加电机的转矩密度。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种横向磁通永磁电机，设有定子、转子、电机轴、壳体和端盖，其中定子包括用硅钢片制成的定子铁心和线圈绕组；由定子与转子组成的多相电磁感应部件沿着电机的轴向设置；其特征在于： 

该电机的定子铁心是由左、中、右三部分装配组成，该三部分定子铁心的接合面是以电机轴为对称轴的圆锥面；其中左、右两个部分的定子铁心采用多个外径相等的圆环形硅钢片叠加再经加工制成，该两个定子铁心中间为周边设有对称齿形的通孔，外部形状为一个向中间倾斜、半径逐渐减小的圆锥体面；中间部分的定子铁心是用一个相等宽度的硅钢片沿轴向缠绕组成的薄壁圆筒状构件再经加工制成，其中间通孔两端设有与左、右两个部分的定子铁心外径圆锥体面相吻合的内圆锥体面； 

该电机的转子包括转子铁心和多个条状钕铁硼永磁体，转子铁心为外径设有多个U型凹槽的薄壁圆筒状构件，多个条状永磁体均匀地紧固在转子铁心外径的各个U型凹槽中，组成表面式结构的转子，与该电机的定子相配合，有效减小电机的外径和体积，提高电机的转矩密度； 

该电机设有两相或三相沿轴向分布的定子线圈绕组，每相定子线圈绕组嵌固在其定子铁心内，各相定子之间在圆周方向相差相同的电角度；沿着电机轴向设置的各相转子是藉由电机轴上的键槽定位的。 

所述紧固在转子铁心外径的各个U型凹槽内的条状永磁体，彼此相邻的两个条状永磁体的极性相反。 

为了达到上述目的，本发明还提供了一种横向磁通永磁电机的定子制造方法，其特征在于：先分别制造左、右两个部分和中间部分的定子铁心，再将缠绕好的线圈绕组嵌入该中间部分的定子铁心内部，然后将左、右两个部分定子铁心分别紧固在中间部分的定子铁心的左、右两侧内圆锥体内，构成一体化的定子组件；所述方法中，制造左、右两个部分的定子铁心的操作包括下列步骤： 

(1)将多个涂有绝缘漆的、外径相等的圆环形硅钢片根据设定的厚度叠加在一起，分别构成左、右两个部分的定子铁心的毛胚件； 

(2)根据定子铁心的设计参数，分别在定子铁心的毛胚件上加工两个对称的螺孔，并用螺钉将其螺固为一体； 

(3)把该两个定子铁心的毛胚件的中间通孔加工为直径相等、周边设有多个对称齿形的通孔，并将该毛胚件外径形状加工为一个向中间倾斜、半径逐渐减小的圆锥体面。 

所述方法中，制造中间部分的定子铁心的操作包括下列步骤： 

(1)将一条具有设定相同宽度及其相应长度、并涂有绝缘漆的硅钢片沿着圆柱形模具缠绕成薄壁圆筒状； 

(2)根据设计参数，在该薄壁圆筒状定子铁心的毛胚件上加工两个对称的螺孔，并用螺钉将其螺固为一体； 

(3)把该薄壁圆筒状定子铁心的左、右两端分别加工成为与左、右两个部分的定子铁心外径形状相吻合的圆锥体面。