专利名称：一种轴向磁通电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机电能量转换的电磁设备，尤其是适合于具有一个壳体和设置在该壳体内的转动轴所构成的轴向磁通电机。
旋转电机是一种机电能量转换的电磁装置，在电机的种类中，基本包括直流电机和交流电机两种。其中，直流电机由可产生静止磁场的主磁极即定子，和可产生电磁转矩和感应电势的转子构成；而交流电机是由可产生旋转磁场的定子和产生感生电流的转子构成。传统的电机无论是产生静止磁场的直流电机还是可产生旋转磁场的交流电机，其主磁场的方向总是保持与转动轴的轴向相垂直，所以它决定了电枢绕组必须要按垂直于磁场的方向缠绕，以便在绕组中电磁转距和感生电流，进而完成机电之间的能量转换。然而，这种缠绕电枢绕组的方式其绕组必定要延伸出转子铁芯的两端，由于绕组只是双边励磁系统，所以，绕组延伸出铁芯的部分含有不能励磁的气隙，而气隙会使磁力线发生形变，进而使其产生涡流损耗及磁滞损耗；其次，由于传统电机的机壳通常采用铸铁制成，而铸铁又是导磁体，同时它又接受了来自径向的励磁，因而在电枢转动时壳体也在电机内产生涡流，这种涡流损耗不但使电机的温度升高，而且还使能量得不到充分转换而浪费电能。
另一种结构的电机是可提供轴向磁通的电机，它沿转动轴的方向设置有固定在机壳上的可提供轴向磁通的主磁极，和用于产生电磁转矩且径向地设置在转动轴上的电枢。该种电机基本解决了在电机内产生磁涡流及定子绕组上的气隙问题。但该种结构的电机，其组成主磁极的N和S两极均设在机壳的同一端，而机壳的另一端通常设置有阻磁材料或由阻磁材料构成的阻磁壁，使机壳一端所发出的磁力线经该阻磁壁后反回，以形成磁回路。但由于主磁极安装在壳体的一端，使电枢上转动轴的重心外移，当电枢高速转动时，特别是电机带负载运行时其稳定性很差，为此，该种结构的电机通常要附加有与机电能量转换无关的可使其输出稳定的部件，这无疑会增加电机的成本；其次，这种结构的主磁极所发出的磁力线在机壳内无磁极的一端呈弯曲弧形，其内的磁通量相对同型号的电机来说相对较少，输出功率也相对较低。
上述轴向磁通电机上的转子铁芯均采用片状的硅钢片重叠地安装在转动轴上，并采用如铆钉等连接件将其固定，可见，该种结构的转子铁芯首先反应出来的问题是运转的速度受到限制，即在高速运转过程中易使硅钢片间分离，另一个问题是加工过程较为复杂，使电机的成本提高。
再有，公知的轴向磁通电机上的电枢绕组除有一部分是径向可切割磁力线以外，其“过度”的部分均与磁力线的方向平行，而这一部分不能产生感应电流，使其输出功率无法提高。特别是在制作大功率电机时，通常在电枢铁芯上置有径向孔，然后在该孔中镶嵌有可产生感应电流的导电条。由于这种镶嵌的导电条不很坚固，它不适应于高速旋转，同时也无法提高其输出功率。
本发明的任务是提供一种轴向磁通的电机，该电机靠自身的结构就可解决运行过程中的稳定和高速旋转及发热问题，使其能最大限度地完成机电之间的能量转换，以克服上述不足之处。
为完成上述任务，本发明所述的轴向磁通电机在壳体内设置有可产生与所述转动轴方向相平行磁场的主磁极和依赖于该主磁极的磁场而产生相对运动的电枢，所述主磁极或电枢由沿所述转动轴的径向迭卷而成的导体和按预定规律设置在该导体上的导体绕组或导电条构成，或所述的主磁极直接由永磁材料构成。由于主磁极或电枢的导磁部分即导体均采用径向迭卷的结构，这种结构可使导磁部分形成一个整体，在其上可很方便地设槽或孔，以利于在其上设置导体绕组或导电条。
所述主磁极可固定在壳体的两端，以形成电机的定子，而所述电枢可轴向排列地安装在转动轴上，以形成电机的转子。如果所述主磁极采用永磁材料，也可将其直接安装在转动轴上，而将所述的电枢安装在壳体轴向的两端。
所述主磁极或电枢上的导体可由沿转动轴的径向迭卷的硅钢片构成，且在其上设置有径向凹槽或孔槽，且每一个凹槽或孔槽内均设置有导体绕组或导电条。对于导体绕组是沿所述导体的切线和径向或径向槽绕制的以形成封闭的导电路径；而对于主磁极或电枢上安装的导电条由设置在导体内径和外径上的环形导电条，及两端分别与两个环形导电条相接的可组成封闭导电路径的径向导电条构成。且所述的导体内径上设置的导电条可直接固定在所述转动轴上。
所述的转动轴是一个空心轴，且在该转动轴内安装有扇叶形叶片。
由于本发明所述的主磁极和电枢上的导体是由径向迭卷的硅钢片构成，在其上设置的导体绕组或导电条即可方便安装，同时又很稳固，且没有气隙，所以，该种电机的能量转换率相当高，并且导体绕组或导电条可承受高速旋转，适合于制作大功率电机；其次，由于主磁极可设置在壳体的两端，这种结构改变了传统的认为主磁极只能设置在壳体一端的技术偏见，使电机即使带负载运行时也会非常平稳；此外，该电机的转动轴采用的是中空轴，且在其内设置有扇叶叶片，该叶片一方面可以使散出电机所产生的热量，另一方面该叶片还可兼作如水泵等设备。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附
图1是本发明一个实施例的剖面结构示意图；附图2是图1中构成主磁极或电枢的侧视结构示意图。
参见图1和图2，这两个附图基本给出了本发明所提出的轴向磁通电机的整体结构。从图中可以看出，该种电机由壳体1、转动轴3、主磁极6和电枢9，以及轴承2几部分组成。
电机的壳体1由通常是中空的圆柱体构成，壳体1可由普通的反或其它刚性材料制成，壳体1的两端设置有可将其封闭的端盖4，且在该端盖4的中部安装有通过轴承2限定的转动轴3。本实施例中所给出的转动轴3是一个中空轴，其中空部位31安装有两个扇叶形叶片32，该叶片32在为电机散热同时还可兼作如水泵等设备。
主磁极6可采用与电枢9相同的结构，所以，附图2中只给出电枢9的结构，下面仅对电枢9的结构作进一步说明。
构成电枢9导体91通常是由硅钢片沿着所述转动轴3的径向紧密地迭卷构成，它是一个整体结构，基本不包含如铆钉等连接部件，所以它即可适于高速转动需要，又非常适合于在其内或表面上设置用于缠绕导体绕组94的凹槽或孔槽。如在电枢9上设置导体绕组94的结构，可事先在沿导体91的切线或径向方向上设置有切线凹槽92和径向凹槽93，导体绕组94可依次按照切向凹槽92转接轴向凹槽(图中没有给出)，然后再转接径向槽凹93这样多次重复地绕制，并且能形成一个封闭的导电路径。而对于导体91上直接安装导电条的结构，首先应在导体91的径向设置有预定数目的径向孔槽，然后在该孔槽内安装的导电条，且使该导电条的两端与设置在导体内径和外径上的环形导电条相连通，以形成封闭的导电路径所述导体内径上安装的环形导电条可直接固定在转动轴3上。
所述的主磁极6完全可以采用上述电枢9的结构，在组装电机时，主磁极6可设置两个，且分别固定在两个端盖4的内侧，以形成电机的定子，而所述电枢9可轴向排列地安装在转动轴3上，以形成电机的转子。
但所述主磁极6还可直接采用永磁材料如永磁铁构成，当其直接采用永磁材料时，可将其直接安装在所述转动轴3上，以形成一个旋转的不变电场，而将上述结构的电枢9安装在壳体1两端的端盖4的内表面上。该种结构的电机也同样可以完成本发明的任务。
权利要求
1.一种轴向磁通电机，具有一个壳体和安装在该壳体内的转动轴，其特征在于所述的壳体内设置有可产生与所述转动轴方向相平行磁场的主磁极和依赖于该主磁极的磁场而产生相对运动的电枢，所述主磁极或电枢由沿所述转动轴的径向迭卷而成的导体和按预定规律设置在该导体上的导体绕组或导电条构成，或所述的主磁极直接由永磁材料构成。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于所述主磁极可固定在壳体的两端，以形成电机的定子，而所述电枢可轴向排列地安装在转动轴上，以形成电机的转子。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于所述主磁极如采用永磁材料，也可将其直接安装在转动轴上，而将所述的电枢安装在壳体轴向的两端。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于所述主磁极或电枢上的导体可由沿转动轴的径向迭卷的硅钢片构成，且在其上设置有径向凹槽或孔槽，且每一个凹槽或孔槽内均设置有导体绕组或导电条。
5.根据权利要求1或4所述的电机，其特征在于所述的导体绕组是沿所述导体的切线和径向或径向槽绕制的以形成封闭的导电路径。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于所述主磁极或电枢上安装的导电条由设置在导体内径和外径上的环形导电条，及两端分别与两个环形导电条相接的可组成封闭导电路径的径向导电条构成。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于所述的导体内径上设置的导电条可直接固定在所述转动轴上。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于所述的转动轴是一个空心轴，且在该转动轴内安装有扇叶形叶片。
全文摘要
本发明涉及一种轴向磁通电机，该种电机的壳体内设置有可产生与所述转动轴方向相平行磁场的主磁极和依赖于该主磁极的磁场而产生相对运动的电枢，所述主磁极或电枢由沿所述转动轴的径向迭卷而成的导体和按预定规律设置在该导体上的导体绕组或导电条构成，或所述的主磁极直接由永磁材料构成。该种电机的能量转换率相当高，并且导体绕组或导电条可承受高速旋转，适合于制作大功率电机，同时该电机即使带负载运行时也会非常平稳。
文档编号H02K1/17GK1395353SQ0112791
公开日2003年2月5日 申请日期2001年7月5日 优先权日2001年7月5日
发明者翁韶 申请人:翁韶