一种基于轴向磁场的旋转电机的制作方法

本实用新型属于电机技术领域，特别是涉及一种基于轴向磁场的旋转电机。

背景技术：

电机一般主要由定子、转子构成，定、转子两部分中至少有一部分含有线圈。传统的永磁电机中，大多数采用径向磁场，安放线圈的槽的宽度与磁通流经的齿部的宽度是一对矛盾，如果需要流过较大的电流，就需要较大的线圈截面，即需要较大的槽，齿的宽度就受到影响，由于饱和的作用，就必须减小磁通，故这种结构设计较为复杂，工艺性差，而且磁路也相较复杂，磁通泄漏较大，会造成电机功率因数低、驱动系统容量增大、成本增加等问题，不适于工业生产，阻碍了其推广应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单、输出稳定、成本低的基于轴向磁场的旋转电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于轴向磁场的旋转电机，其包括机壳、转轴、定子和转子，所述转轴可转动地连接在所述机壳上，所述转轴、定子和转子同轴设置，所述转子固定套设在所述转轴上，所述定子固定在所述机壳的内部且围设于所述转子的外侧，所述定子与所述转子之间设有气隙，所述转子包括永磁体，所述永磁体的磁场方向与轴向平行且单根闭合磁力线所在平面垂直于转轴的旋转方向，所述定子包括线圈支架和线圈绕组，所述线圈支架设有与所述转轴连接的基座以及四条自基座径向伸出并沿基座轴向延伸的绕线支杆，四条所述绕线支杆沿基座圆周方向间隔均匀布置，所述线圈绕组为两相绕组，所述线圈绕组包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述第一绕组单元绕设在对角相对的两条绕线支杆上且所述第一绕组单元的单匝线圈所在平面垂直或倾斜于转轴的旋转方向，所述第一绕组单元通电时，所述第一绕组单元在所述转子两侧的线圈的电流方向相反，所述第二绕组单元绕设在另一对角相对的两条绕线支杆上且所述第二绕组单元的单匝线圈所在平面垂直或倾斜于转轴的旋转方向，所述第二绕组单元通电时，所述第二绕组单元在所述转子两侧的线圈的电流方向相反。

作为本实用新型优选的方案，所述基座上设有能供磁路通过并回到所述永磁体的背铁。

作为本实用新型优选的方案，所述背铁的材料为导磁材料。

作为本实用新型优选的方案，所述第一绕组单元的线圈在靠近所述基座一侧的定子端部交叉。

作为本实用新型优选的方案，所述第二绕组单元的线圈在靠近所述基座一侧的定子端部交叉。

作为本实用新型优选的方案，所述机壳的内部设有与所述绕线支杆的根部配合的定位槽。

实施本实用新型提供的一种基于轴向磁场的旋转电机，与现有技术相比较，其有益效果在于：

(1)永磁体的磁场方向与轴向平行，能够使永磁体的充磁处理更加方便，结构更加简单，极大的减少了转子加工的难度，降低电机的生产成本；

(2)定子采用两相绕组设计，两相绕组(即第一绕组单元和第二绕组单元)是相互独立的，许多参数是独立的，可以任意选择，各相之间没有耦合，设计自由，可根据需要调整磁路尺寸，选择线圈的规格和匝数，具有良好的控制特性；而且，第一绕组单元或第二绕组单元的单匝线圈在永磁体两侧的有效受力边中的电流方向相反，使得线圈两侧受到一对相反的垂直于磁感线方向的作用力，由于线圈绕组是固定的，受力的相互作用下使得转子形成转矩绕轴线做旋转运动；同时，由于本电机两相绕组垂直正交，当其中一个绕组处于平衡位置时，另一个绕组继续处于在力矩的作用下，且力是相互的，所以转子可以维持旋转运动，从而克服死区，保证输出稳定的旋转运动。

(3)本旋转电机可以通过控制电流来改变电磁作用，在同等情况下，增大电流可以提高功率密度，这是传统结构电机所不具有的。

(4)在定子端部设有背铁，使得磁路能够从背铁中通过回到永磁体，形成闭合回路，有效减少漏磁。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种基于轴向磁场的旋转电机的外部结构示意图；

图2是定子和转子装配时的结构示意图；

图3是转子磁路、线圈通电及受力的示意图；

图4是机壳内部的结构示意图；

图中，1、机壳，2、转轴，3、定子，4、转子，5、背铁，6、定位槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1至图4所示，本实用新型的优选实施例，一种基于轴向磁场的旋转电机，其包括机壳1、转轴2、定子3和转子4，所述转轴2可转动地连接在所述机壳1上，所述转轴2、定子3和转子4同轴设置，所述转子4固定套设在所述转轴2上，所述定子3固定在所述机壳1的内部且围设于所述转子4的外侧，所述定子3与所述转子4之间设有气隙。

本实施例中，所述转子4包括永磁体，所述永磁体的磁场方向与轴向平行且单根闭合磁力线a所在平面垂直于转轴2的旋转方向。这样的设计，能够使永磁体的充磁处理更加方便，结构更加简单，极大的减少了转子4加工的难度，降低电机的生产成本。

本实施例中，所述定子3包括线圈支架和线圈绕组，所述线圈支架设有与所述转轴2连接的基座31以及四条自基座31径向伸出并沿基座31轴向延伸的绕线支杆32a、32b、32c、32d，四条所述绕线支杆沿基座31圆周方向间隔均匀布置，所述线圈绕组为两相绕组，所述线圈绕组包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述第一绕组单元绕设在对角相对的两条绕线支杆32a、32c上且所述第一绕组单元的单匝线圈b所在平面垂直或倾斜于转轴2的旋转方向，所述第一绕组单元通电时，所述第一绕组单元在所述转子两侧的线圈的电流方向相反，所述第二绕组单元绕设在另一对角相对的两条绕线支杆32b、32b上且所述第二绕组单元的单匝线圈b所在平面垂直或倾斜于转轴2的旋转方向，所述第二绕组单元通电时，所述第二绕组单元在所述转子两侧的线圈的电流方向相反。可见，本实施例的定子3采用了两相绕组设计，两相绕组(即第一绕组单元和第二绕组单元)是相互独立的，许多参数是独立的，可以任意选择，各相之间没有耦合，设计自由，可根据需要调整磁路尺寸，选择线圈的规格和匝数，具有良好的控制特性；而且，第一绕组单元或第二绕组单元的单匝线圈在永磁体两侧的有效受力边中的电流方向相反，使得线圈两侧受到一对相反的垂直于磁感线方向的作用力，由于线圈绕组是固定的，受力的相互作用下使得转子4形成转矩绕轴线做旋转运动；同时，由于本电机两相绕组垂直正交，当其中一个绕组处于平衡位置时，另一个绕组继续处于在力矩的作用下，且力是相互的，所以转子可以维持旋转运动，从而克服死区，保证输出稳定的旋转运动。

还需要说明的是，本实施例的旋转电机可以通过控制电流来改变电磁作用，在同等情况下，增大电流可以提高功率密度，这是传统结构电机所不具有的。

示例性的，所述基座31上设有能供磁路通过并回到所述永磁体的背铁5，所述背铁5的材料为导磁材料，使得磁路能够从背铁5中通过回到永磁体，形成闭合回路，有效减少漏磁。

示例性的，为使第一绕组单元的线圈和第二绕组单元的线圈通电时在转子4两侧的电流方向相反，如图3所示，所述第一绕组单元的线圈在靠近所述基座31一侧的定子端部交叉，所述第二绕组单元的线圈在靠近所述基座31一侧的定子端部交叉。

示例性的，如图4所示，所述机壳1的内部设有与所述绕线支杆32的根部配合的定位槽6，以方便定子3定位装配。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。