永磁叠层电机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102801264 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102801264 A *CN102801264A* (21)申请号 201210324131.6 (22)申请日 2012.09.04 H02K 16/00(2006.01) H02K 1/27(2006.01) H02K 1/12(2006.01) H02K 1/32(2006.01) (71)申请人 魏乐汉 地址 200234 上海市徐汇区桂林路 70 弄 23 宿舍 57 号 52 户 (72)发明人 魏乐汉 陈墨泉 张冰毅 (74)专利代理机构 上海智信专利代理有限公司 31002 代理。

2、人 邓琪 宋丽荣 (54) 发明名称 永磁叠层电机 (57) 摘要 本发明涉及一种永磁叠层电机， 其包括 ： 平行 设置的两块端板 ； 可转动地设置在所述两块端板 之间的转轴 ； 依次交替地紧固套装在所述转轴外 缘并轴向压紧的 n+1 个转子单元和 n 个间隔环 ； 两个紧固套装在所述转轴外缘并分别紧贴在最外 侧的两个所述转子单元的外侧面的导磁环 ； 以及 n 个分别对应地套设在一个所述间隔环外缘的定 子单元， 所述每个定子单元与相邻的所述转子单 元之间具有相同的轴向气隙， 且所述 n 个定子单 元通过多个安装螺杆与所述两块端板轴向固定连 接。本发明电机的重量减轻， 体积缩小， 矽钢片的 利用。

3、率提高， 有效减少了结构材料的消耗， 电机比 功率远大于普通筒式电机和盘式电机， 另外， 本发 明自冷却效果好。本发明已研制出样机已达到了 上述效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 10 页 1/2 页 2 1. 一种永磁叠层电机， 其特征在于， 所述电机包括 ： 平行设置的两块端板 ； 可转动地设置在两块所述端板之间的转轴 ； 依次交替地紧固套装在所述转轴外缘并轴向压紧的 n+1 个转子单元和 n 个间隔环 ； 两个紧固套装在所述转轴外缘并分别紧。

4、贴在最外侧的两个所述转子单元的外侧面的 导磁环 ； 以及 n 个分别对应地套设在一个所述间隔环外缘的定子单元， 每个所述定子单元与相邻的 所述转子单元之间具有相同的轴向气隙， 且 n 个所述定子单元通过多个安装螺杆与两块所 述端板轴向固定连接 ； 其中 ： 每个所述转子单元包括 ： 转子盘， 其端面的一分度圆上均布有 2p 个轴向通孔 ； 以及 2p 个分别紧配合地嵌入所述轴向通孔的磁体， 该 2p 个磁体的充磁方向与所述转轴平 行， 且 2p 个所述磁体的极性沿所述分度圆交替排列 ； 其中， n+1 个所述转子单元中相应的磁体沿所述转轴的延伸方向相互对齐， 且相互对齐 的磁体的磁力线是同方向。

5、的， n， p 为自然数。 2. 根据权利要求 1 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 每个所述定子单元包括 ： 由一对平行设置且互为镜像的定子基板组成的定子框， 其套设在所述间隔环外缘 ； 夹持在一对所述定子基板之间并均布在所述分度圆上的 2p 个铁芯 ； 以及 绕制在每个所述铁芯外缘的线圈。 3. 根据权利要求 2 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 当取 n 2 时， 每个所述定子单 元的 2p 个铁芯和与其相邻的定子单元的 2p 个铁芯的位置从轴向看互相错开或相互对齐。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述定子基板的表面设有 2p 个均布在所述分度圆。

6、上的用于插入绕制有所述线圈的铁芯的台阶孔。 5. 根据权利要求 4 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述铁芯的外缘设为台阶面， 且 所述铁芯两端的外径小于其中段的外径， 并与所述定子基板上的台阶孔的小的内径匹配， 所述线圈绕制在铁芯的中段上， 且所述线圈的轴向厚度与铁芯的中段的轴向厚度匹配， 所 述线圈的外径与定子基板上的台阶孔的大的内径匹配。 6. 根据权利要求 1-3、 5 中任意一项所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述转轴的一 端设有一与该转轴垂直且一体成型的靠板， 所述转轴的另一端外缘设有螺纹， 所述导磁环、 转子单元和间隔环通过一锁紧螺母与所述靠板轴向压紧成一整体。 7. 根。

7、据权利要求 6 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述靠板的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的靠板通风孔 ； 所述转子盘的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的转子通风孔 ； 所述导磁环的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的导磁环通风孔 ； 所述间隔环的端面上设有多个均布在同一圆周上的间隔环轴向通风孔， 所述间隔环的 外缘设有多个与所述间隔环轴向通风孔连通的间隔环径向通风孔 ； 所述端板的端面上均布有多个轴向的端板通风孔。 8.根据权利要求2、 3、 5或6所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述定子基板的边缘处 设有多个用于穿设所述安装螺杆的基板安装孔， 且每个所述定子单元中的一对定。

8、子基板之 权 利 要 求 书 CN 102801264 A 2 2/2 页 3 间与所述基板安装孔同心地胶粘有框内垫圈。 9. 根据权利要求 8 所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述端板的边缘处设有多个用 于穿设所述安装螺杆的端板安装孔， 且所述定子单元与端板之间设有与所述端板安装孔同 心的间隔件。 10.根据权利要求9所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 当取n2时， 每两个相邻的所 述定子单元之间设有多个套设在所述安装螺杆外缘的间隔件。 11. 根据权利要求 1-3、 5、 7、 9、 10 中任意一项所述的永磁叠层电机， 其特征在于， 所述 磁体和铁芯的形状为圆柱形、 多棱柱形、 椭圆。

9、柱形或扇面柱形。 权 利 要 求 书 CN 102801264 A 3 1/7 页 4 永磁叠层电机 技术领域 0001 本发明涉及一种永磁电机， 尤其涉及一种轴向磁路的永磁叠层电机。 背景技术 0002 一般发电机的结构是筒形的， 柱形转子和筒形定子同轴， 且为输出方便， 一般电枢 在外作为定子。这类发电机的比功率 （单位电机重量发出的功率） 约为 0.2kw/kg， 航空用的 发电机最高可达 0.5kw/kg。 0003 然而这类现有电机的体积通常很大， 在制造上往往需要消耗大量的原材料， 而且 矽钢片的利用率不高， 因此很不经济 ； 例如专利文献 ZL871083191、 ZL20111。

10、0104458.8 中描 述的电机， 其中， 转子磁体都贴在转子盘两侧， 这就大大增加了电机的体积 ； 而且， 常规的定 子绕组都是绕制在矽钢片上的线槽中的， 这就降低了矽钢片的利用率。 0004 另外， 在工业快速发展的今天， 在很多领域都对电机的比功率提出了更高的要求 ； 为此， 目前迫切需要研发一种新型的电机以满足工业要求。 发明内容 0005 为了解决上述现有技术存在的问题， 本发明旨在提供一种永磁叠层电机， 以减轻 电机的重量， 减小电机的体积， 从而提高比功率。 0006 本发明所述的一种永磁叠层电机， 其包括 ： 0007 平行设置的两块端板 ； 0008 可转动地设置在两块所述。

11、端板之间的转轴 ； 0009 依次交替地紧固套装在所述转轴外缘并轴向压紧的 n+1 个转子单元和 n 个间隔 环 ； 0010 两个紧固套装在所述转轴外缘并分别紧贴在最外侧的两个所述转子单元的外侧 面的导磁环 ； 以及 0011 n 个分别对应地套设在一个所述间隔环外缘的定子单元， 每个所述定子单元与相 邻的所述转子单元之间具有相同的轴向气隙， 且 n 个所述定子单元通过多个安装螺杆与两 块所述端板轴向固定连接 ； 0012 其中 ： 每个所述转子单元包括 ： 0013 转子盘， 其端面的一分度圆上均布有 2p 个轴向通孔 ； 以及 0014 2p 个分别紧配合地嵌入所述轴向通孔的磁体， 该 。

12、2p 个磁体的充磁方向与所述转 轴平行， 且 2p 个所述磁体的极性沿所述分度圆交替排列 ； 0015 其中， n+1 个所述转子单元中相应的磁体沿所述转轴的延伸方向相互对齐， 且相互 对齐的磁体的磁力线是同方向的， n， p 为自然数。 0016 在上述的永磁叠层电机中， 每个所述定子单元包括 ： 0017 由一对平行设置且互为镜像的定子基板组成的定子框， 其套设在所述间隔环外 缘 ； 说 明 书 CN 102801264 A 4 2/7 页 5 0018 夹持在一对所述定子基板之间并均布在所述分度圆上的 2p 个铁芯 ； 以及 0019 绕制在每个所述铁芯外缘的线圈。 0020 在上述的永。

13、磁叠层电机中， 当取 n 2 时， 每个所述定子单元的 2p 个铁芯和与其 相邻的定子单元的 2p 个铁芯的位置从轴向看互相错开或相互对齐。 0021 在上述的永磁叠层电机中， 所述定子基板的表面设有 2p 个均布在所述分度圆上 的用于插入绕制有所述线圈的铁芯的台阶孔。 0022 在上述的永磁叠层电机中， 所述铁芯的外缘设为台阶面， 且所述铁芯两端的外径 小于其中段的外径， 并与所述定子基板上的台阶孔的小的内径匹配， 所述线圈绕制在铁芯 的中段上， 且所述线圈的轴向厚度与铁芯的中段的轴向厚度匹配， 所述线圈的外径与定子 基板上的台阶孔的大的内径匹配。 0023 在上述的永磁叠层电机中， 所述转。

14、轴的一端设有一与该转轴垂直且一体成型的靠 板， 所述转轴的另一端外缘设有螺纹， 所述导磁环、 转子单元和间隔环通过一锁紧螺母与所 述靠板轴向压紧成一整体。 0024 在上述的永磁叠层电机中， 0025 所述靠板的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的靠板通风孔 ； 0026 所述转子盘的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的转子通风孔 ； 0027 所述导磁环的端面上设有多个均布在同一圆周上的轴向的导磁环通风孔 ； 0028 所述间隔环的端面上设有多个均布在同一圆周上的间隔环轴向通风孔， 所述间隔 环的外缘设有多个与所述间隔环轴向通风孔连通的间隔环径向通风孔 ； 0029 所述端板的端面上均布。

15、有多个轴向的端板通风孔。 0030 在上述的永磁叠层电机中， 所述定子基板的边缘处设有多个用于穿设所述安装螺 杆的基板安装孔， 且每个所述定子单元中的一对定子基板之间与所述基板安装孔同心地胶 粘有框内垫圈。 0031 在上述的永磁叠层电机中， 所述端板的边缘处设有多个用于穿设所述安装螺杆的 端板安装孔， 且所述定子单元与端板之间设有与所述端板安装孔同心的间隔件。 0032 在上述的永磁叠层电机中， 当取n2时， 每两个相邻的所述定子单元之间设有多 个套设在所述安装螺杆外缘的间隔件。 0033 在上述的永磁叠层电机中， 所述磁体和铁芯的形状为圆柱形、 多棱柱形、 椭圆柱形 或扇面柱形。 0034。

16、 由于采用了上述的技术解决方案， 本发明电机的比功率远大于普通筒式电机和盘 式电机， 且电机的重量减轻， 体积缩小， 矽钢片的利用率提高， 有效减少了结构材料的消耗， 另外， 本发明自冷却效果好 ； 特别对大型电机的材料节约和重量减轻 （尤其是对大型风力发 电机） 有意义， 本发明的电机特别适用于交通工具。 附图说明 0035 图 1 是本发明一种永磁叠层电机的轴向剖视图 ； 0036 图 2（a） 是本发明中转子单元的结构正视图 ； 0037 图 2（b） 是本发明中转子单元的轴向剖视图 ； 0038 图 3（a） 是本发明中定子基板的结构正视图 ； 说 明 书 CN 102801264 A。

17、 5 3/7 页 6 0039 图 3（b） 是本发明中定子基板的轴向剖视图 ； 0040 图 4（a） 是本发明中定子单元的结构正视图 ； 0041 图 4（b） 是本发明中定子单元的轴向剖视图 ； 0042 图 5（a） 是本发明中铁芯及线圈的结构正视图 ； 0043 图 5（b） 是本发明中铁芯及线圈的轴向剖视图 ； 0044 图 6（a） 是本发明中间隔环的结构正视图 ； 0045 图 6（b） 是本发明中间隔环的结构仰视图 ； 0046 图 6（c） 是本发明中间隔环的垂直于轴的结构剖视图 ； 0047 图 6（d） 是本发明中间隔环的轴向剖视图 ； 0048 图 7（a） 是本发明。

18、中导磁环的结构正视图 ； 0049 图 7（b） 是本发明中导磁环的轴向剖视图 ； 0050 图 8（a） 是本发明中端板的结构正视图 ； 0051 图 8（b） 是图 8（a） 的 A-A 方向的剖视图 ； 0052 图 8（c） 是本发明中端板转过 90的结构正视图 ； 0053 图 8（d） 是图 8（c） 的 B-B 方向的剖视图 ； 0054 图 9（a） 是本发明中空心的转轴的结构侧视图 ； 0055 图 9（b） 是本发明中空心的转轴的轴向剖视图 ； 0056 图 10（a） -（c） 是本发明的实施例 1 中各定子单元铁芯错开的示意图， 其中， 图 10（a） 表示第一个定子单。

19、元上的铁芯位置与转子单元的磁体位置差设为 0， 图 10（b） 表 示第二个定子单元上的所有铁芯的位置沿分度圆转过 15， 图 10 （c） 表示第三个定子单元 上的所有铁芯的位置沿分度圆转过 30。 具体实施方式 0057 下面结合附图， 给出本发明的较佳实施例， 并予以详细描述。 0058 请参阅图 1- 图 10， 本发明， 即一种永磁叠层电机， 其主要包括 ： 平行设置的两块端 板 15、 16， 通过两个轴承 2、 3 可转动地设置在两块端板 15、 16 之间的转轴 1、 依次交替地紧 固套装在转轴 1 外缘的 n+1 个转子单元和 n 个间隔环、 两个紧固套装在转轴 1 外缘并分。

20、别 贴靠在最外侧的两个转子单元的外侧面的导磁环6、 7以及n个分别对应地套设在一个间隔 环外缘的定子单元， 其中， 每个定子单元与相邻转子单元之间具有相同的轴向气隙 40， 且定 子单元的边缘通过若干安装螺杆与两块端板 15、 16 轴向固定连接， n 为自然数。 0059 在本实施例中， 取 n=3 （这是为了与常规的三相发电机或三相电动机一致） ， 即间隔 环和定子单元的数量均为3个， 在附图中表示为间隔环8、 9、 10， 以及定子单元37、 38、 39 ； 由 此可知， n+1=4， 即转子单元的数量为 4 个， 在附图中表示为转子单元 11、 12、 13、 14。 0060 下面。

21、分别对上述部件进行详细说明。 0061 转轴 1 的一端设有一与该转轴 1 垂直且一体成型的靠板 4， 该靠板 4 端面上设有 多个均布在同一圆周上的轴向的靠板通风孔 ； 如图 9（a） 所示， 在本实施例中， 靠板 4 上设 有 3 个靠板通风孔 87、 88、 89 ； 如图 9（b） 所示， 为了减轻重量， 本实施例中的转轴 1 是空心 的。通过锁紧螺母 5 与转轴 1 另一端上的螺纹配合， 只要拧紧该锁紧螺母 5， 即可使导磁环 6、 7、 转子单元 11、 12、 13、 14 以及间隔环 8、 9、 10 轴向压紧成坚实的整体， 其中导磁环 6 紧靠 说 明 书 CN 102801。

22、264 A 6 4/7 页 7 靠板 4。 0062 由于靠板4的平面垂直于转轴1， 从而可以使各个转子单元11、 12、 13、 14在旋转时 轴向晃动减至最小， 从而可减小气隙， 以增加气隙磁通密度 ； 靠板 4 和锁紧螺母 5 的另一个 重要作用是阻止各定子单元37、 38、 39和间隔环8、 9、 10在转轴1上轴向滑动 ； 具体来说， 由 于转子上的磁体对定子铁芯的两边吸力是不可能完全平衡的， 因此这种轴向滑动是必然存 在的， 而且是必须阻止的， 否则定子单元和转子单元吸合在一起， 转子集成 （即所有运动部 件之和， 包括转子单元、 间隔环、 导磁环、 转轴、 轴承和锁紧螺母） 将无。

23、法旋转。为了进一步阻 止这种滑动， 转轴 1 的外缘上设有键槽 90， 导磁环 6、 7、 转子单元 11、 12、 13、 14 和间隔环 8、 9、 10 也都有相应的键槽 （图中未示） ， 并通过键 （图中未示） 与转轴 1 的键槽 90 配合 ； 转轴 1 两端各设有分别靠住轴承2、 3内缘的转轴台阶91、 92， 其作用是阻止转轴1与轴承2、 3间的 轴向滑动， 另外， 由于轴承 2、 3 受到一定的轴向力， 所以采用深沟轴承 2、 3。 0063 如图 2（a） 、（b） 所示， 以转子单元 11 为例， 每个转子单元包括 ： 转子盘 25 以及紧 密镶嵌在该转子盘 25 上并均布。

24、在分度圆 49 上的 2p 个磁体， 其中， 镶嵌磁体的转子盘 25 采 用有较高机械强度的低密度绝缘材料或高电阻材料， 例如环氧板， 其形状为圆盘形， 中央有 轴孔和键槽， 用于与转轴 1 固定连接， 在其分度圆 49 上开设有 2p 个轴向通孔， 用于在其中 紧配合地嵌入 2p 个磁体， 2p 个磁体的充磁方向与转轴 1 平行， 且 2p 个磁体的极性沿分度 圆 49 交替排列， 各转子单元上相应的磁体沿转轴 1 的方向相互对齐， 且相对齐的磁体的磁 力线是同方向的， p 为自然数。 0064 在本实施例中， 取 2p=8， 即每个转子单元上的磁体数量为 8 个， 这表示转子磁极对 的数量。

25、为 4 对 ； 在附图中， 表示为转子单元 11 中的磁体 21、 转子单元 12 中的磁体 22、 转子 单元 13 中的磁体 23 和转子单元 14 中的磁体 24。磁体的形状可以是圆柱形， 多棱柱形， 椭 圆柱形或扇面柱形。 0065 由于磁体是镶嵌在转子盘内的， 因此， 相较于现有技术中将磁体贴在基板的两侧 面而言 （例如专利文献 ZL871083191、 ZL201110104458.8） ， 本发明缩短了磁路， 减少了漏磁， 并且减小了磁阻和电机体积， 同时， 现有技术中的这种转子基板过薄， 则强度不够， 过厚则 重量过重， 而本发明则不存在这样的问题。另外， 为了散热和减轻重量，。

26、 每片转子盘 25 端 面上都设有多个均布在同一圆周上 （该圆周位于分度圆 49 内） 的轴向的转子通风孔， 如图 2 （a） 中的转子通风孔 17、 18、 19。 0066 如图 1 所示， 导磁环 6、 7 分别贴靠在两个转子单元 11、 14 的外侧面， 其中央有轴孔 和键槽， 用于与转轴 1 固定连接， 其直径以完全覆盖转子单元上的磁体为准 ； 导磁环 6、 7 采 用高导磁材料， 由于磁体的吸引， 导磁环 6、 7 会自动紧贴在两端的转子单元 11、 14 上。导磁 环 6、 7 可以使磁力线经导磁环在相邻的两磁体间返回形成低磁阻的闭合回路， 因此， 磁阻 主要在定子单元和转子单元。

27、之间的气隙 40 中产生， 这样磁路就很短， 磁阻很小， 也就是说， 在本发明的磁力线的回路中， 除工作气隙外， 磁力线全在低磁阻的材料中通过， 这相较于现 有技术中无导磁环而使磁力线在空气或定子中返回的电机而言， 显著提高了气隙中的磁通 密度 （在本发明已做成的样机中， 测得工作气隙中磁通密度大于 1.2T， 这是一个很高的值） 。 另外， 为了散热和减轻重量， 导磁环 6、 7 端面上也设有多个均布在同一圆周上 （该圆周位于 分度圆 49 内） 的轴向的导磁环通风孔， 如图 7（a） 中的导磁环通风孔 71、 72、 73。 0067 间隔环 8、 9、 10 的材质采用低密度塑料或环氧板。

28、， 形状为圆饼形， 中央有轴孔和键 说 明 书 CN 102801264 A 7 5/7 页 8 槽， 用于与转轴1固定连接 ； 间隔环8、 9、 10的作用是使相邻两转子单元之间留出固定空间， 以便插入定子单元 37、 38、 39 ； 同样， 为了通风和减轻重量， 在间隔环 （如图 6（a） -（d） 中以 间隔环 8 为例） 端面上设有多个均布在同一圆周上的间隔环轴向通风孔 84、 85、 86， 以及在 间隔环外缘设有多个与间隔环轴向通风孔 84、 85、 86 连通的间隔环径向通风孔 81、 82、 83。 0068 如图 4（a） 、（b） 所示， 每个定子单元包括 ： 由一对平行。

29、设置且互为镜像的定子基板 组成的定子框 （如图 1 中定子单元 37 的定子基板 31、 32， 定子单元 38 的定子基板 33、 34， 定 子单元39的定子基板35、 36） 、 夹持在定子基板之间并均布在分度圆49上的2p个铁芯以及 绕制在各个铁芯外缘的线圈， 其中， p 为自然数。 0069 在本实施例中， 取 2p=8， 即每个定子单元中的铁芯和线圈数量与每个转子单元中 的磁体数量相同， 均为8个， 在附图中， 表示为定子单元37中的铁芯46和线圈41， 定子单元 38 中的铁芯 47 和线圈 42， 定子单元 39 中的铁芯 48 和线圈 43。 0070 每一定子基板的形状是中。

30、央有一圆孔 30 的多边形， 该圆孔 30 的直径比间隔环 8、 9、 10的外径略大， 以旋转时间隔环8、 9、 10不碰擦定子框为度， 定子单元37、 38、 39的轴向厚 度小于间隔环 8、 9、 10 的轴向厚度 （间隔环的轴向厚度等于定子单元的轴向厚度加两倍气 隙 40 的厚度之和） ， 从而使定子单元与相邻转子单元之间存在气隙 40， 该气隙 40 的大小以 旋转时转子单元不碰擦定子单元为度 ； 铁芯和转子单元上的磁体相对应， 铁芯的轴线平行 于转轴 1。 0071 如图 3（a） 、（b） 所示， 在本实施例中， 以定子基板 31 为例， 其为方形结构， 且材料 为有较高机械强度。

31、的绝缘体或高电阻率材料 ； 该定子基板 31 表面设有 8 个均布在分度圆 49 上的用于插入铁芯 46 和线圈 41 的台阶孔 50 ； 在定子基板 31 的四个角上分别设有基板 安装孔 26、 27、 28、 29。每个定子单元中的一对定子基板之间与基板安装孔同心地胶粘有四 个框内垫圈 （如图1中定子单元37的框内垫圈61， 定子单元38的框内垫圈62， 定子单元39 的框内垫圈 63） ； 因此， 通过 4 根安装螺杆 （以图 1 中的安装螺杆 74、 75 为代表） 穿过这些基 板安装孔和上述框内垫圈， 即可将各定子单元紧固。 0072 由于每个铁芯的两端紧邻磁体， 且两端的磁体吸力不。

32、可能完全相等， 因此每个铁 芯可能受到很大的轴向力， 从而容易造成铁芯的轴向窜动， 而这种窜动也是必须阻止的。 为 了防止铁芯的轴向窜动， 如图 5（a） 、（b） 所示， 在实施例中， 以铁芯 46 和线圈 41 为例， 铁芯 46的外缘设为台阶面20， 且铁芯46两端的外径小于其中段的外径， 并与定子基板上的台阶 孔 50 的较小内径匹配， 线圈 41 绕制在铁芯 46 的外径较大的中段上， 且线圈 41 的轴向厚度 与该中段的轴向厚度匹配， 线圈41的外径与定子基板上的台阶孔50的较大内径匹配， 从而 有效阻止了铁芯的轴向窜动， 也为定子框提供了足够的轴向刚度。 0073 本实施例中， 。

33、铁芯 46、 47、 48 均采用柱状矽钢片铁芯， 这种铁芯在磁路中利用率 高， 即所有的铁芯均可参与导磁 ； 为最大程度地减少涡流， 矽钢片的平面平行于转轴 1， 即 矽钢片平面的法线垂直于转轴 1 ； 另外， 为了提供尽量大的绕线空间， 将线圈 41、 42、 43 直接 绕制在铁芯 46、 47、 48 上， 且线圈和铁芯之间仅用薄绝缘层 （图中未示） 隔开， 相较于现有技 术中线圈绕制在铁芯矽钢片的径向线槽中， 本发明中的这种线圈和铁芯不仅大大提高了矽 钢片的利用率， 还简化了矽钢片的加工工艺， 降低了矽钢片的报废率和制造成本 ； 同时， 由 于定子基板组成的定子框代替了传统定子结构的。

34、骨架， 从而减轻了电机重量和体积， 并获 得了尽量多的线圈匝数， 保证了定子单元的轴向抗弯强度， 且便于散热。 说 明 书 CN 102801264 A 8 6/7 页 9 0074 由于本发明中每个定子单元中电动势的产生是在各个独立的线圈中的， 这与一般 的电机不同 ； 在本实施例中， 设每个线圈的两个端头为 Ag 和 Bg （g=1， 2， 32p， 2p=8） ， 各线 圈的串联接法为 ： 0075 A1B1B2A2A3B3B4A4A5B5B6A6A7B7B8A8 0076 这时， 从端头 A1 和端头 A8 之间输出的电动势为单个线圈中的电动势的 2p 倍， 即 8 个线圈中的电动势之。

35、和， 内阻也是 8 个线圈的内阻之和。 0077 上述结构的定子单元可达到以下四个目的 ： 有足够的绕线空间 ； 减轻重量 ； 便于 通风冷却 ； 有足够的轴向抗弯强度。 0078 在本实施例中， 采用三个定子单元 37、 38、 39， 可以形成通常的相互之间位相差为 120的三相电。具体来说， 为了获得三相电， 各定子单元 37、 38、 39 的台阶孔 50 的位置互 相错开 （各定子基板上的基板安装孔位置不错开） ， 如图 10 所示， 设定子单元 37 上的所有铁 芯 46 的位置与转子单元的磁体位置重叠， 即两者在分度圆 49 上的位置差为 0， 则定子单 元 38 的所有铁芯 4。

36、7 的位置沿分度圆 49 转过 （360 /2p） （1/n） =15， 定子单元 39 的 所有铁芯 48 的位置沿分度圆 49 转过 （360 /2p） （2/n） =30； 也可以是 ： 定子单元 38 的所有铁芯 47 的位置沿分度圆 49 转过 （360 /p） （1/n） =30， 定子单元 39 的所有铁 芯 48 的位置沿分度圆 49 转过 （360 /p） （2/n） =60； 上述两者的效果是一样的 ： 既可 以获得普通的互相差 120的三相电， 也可以大大减小电机启动时的齿槽扭矩， 使电机启动 更为容易。 0079 如图 8（a） -（d） 所示， 端板 15、 16 选。

37、用轻质材料， 其端面中心均设有用于嵌置轴 承 2、 3 的轴承座 55， 从而使转轴 1 在端板 15、 16 的轴承座 55 中旋转 ； 端板 15、 16 上还均布 有多个轴向的端板通风孔， 如图 8 （a） 中的端板通风孔 51、 52、 53、 54。端板 15、 16 的四个角 上设有与定子单元的基板安装孔26、 27、 28、 29位置对应的端板安装孔56、 57、 58、 59， 利用4 根安装螺杆 （以图 1 中的安装螺杆 74、 75 为代表） 、 定子单元 37、 39 分别与端板 15、 16 之间 的 8 个长垫圈 （以图 1 中的长垫圈 64、 65 为代表） 、 定。

38、子单元 37、 38、 39 之间的 8 个框间垫圈 （以图 1 中的框间垫圈 66、 67 为代表） ， 以及 8 个安装螺母 （以图 1 中的安装螺母 76、 77、 78、 79 为代表） ， 以将定子集成 （即所有不运动部件之和， 包括定子单元、 端板、 安装螺杆、 框内垫 圈、 框间垫圈和长垫圈） 锁紧成坚实的整体， 电机的外形为多棱柱形， 且无外壳， 这与现有技 术中具有圆柱形外壳的筒形电机相比减轻了重量。 0080 当转子集成转动时， 空气从端板 15 上的端板通风孔 51、 52、 53、 54 吸入， 穿过靠板 4 的靠板通风孔 87、 88、 89， 再穿过导磁环 6 的导。

39、磁环通风孔 71、 72、 73， 接着经转子单元 11 上的转子通风孔 17、 18、 19 进入间隔环 8。一部分的空气在转子单元 11、 12 及间隔环 8 的离 心力作用下沿径向流出冷却线圈 41 和铁芯 46， 一部分的空气通过转子单元 12 的转子通风 孔进入中央的间隔环 9 冷却线圈 42 和铁芯 47 ； 同理， 从端板 16 进入的空气的作用类似， 冷 却线圈 43、 42 和铁芯 48、 47。由此可见， 本发明中的转子集成自身形成离心风扇， 能起到冷 却作用， 从而提高比功率。 0081 上述各定子单元上的铁芯的位置在轴向成与转轴 1 平行的一直线， 不错开， 从而 可以。

40、获得单相电 ； 但这种结构的齿槽扭矩较大， 在电机启动上不如定子单元错开的情况方 便。 0082 另外， 在本发明中还可以用调节螺母代替长垫圈和框间垫圈， 从而可以使定子单 说 明 书 CN 102801264 A 9 7/7 页 10 元的位置以及定子单元和转子单元之间的间隙可调， 并进而可使转子集成的轴向力几乎为 零。 0083 除 3 以外， 本发明的定子单元的数量也可以是任意数， 即 n=1， 2， 4， 5， 6， 转子磁 极对的数量也可以是除 4 以外的任意数， 即 p=1， 2， 3， 5， 6， 7， 电机的其他结构均与实施例 1 相同。 0084 综上所述， 本发明作为发电机。

41、用时， 转子单元旋转， 在定子单元的线圈中产生单相 或多相交流电 ； 作为电动机用时， 定子单元的线圈中通入多相交流电， 则转子单元同步旋 转。 本发明电机的优点是功率重量比大、 体积小、 机构紧凑、 矽钢片的利用率超过95%。 一般 发电机的功率重量比为 200 瓦 / 千克， 航空用发电机可达 500 瓦 / 千克， 而本发明的实际功 率重量比已超过 800 瓦 / 千克， 这不但节省铜材和铁材， 而且对海陆空交通特别有意义。 0085 以上所述的， 仅为本发明的较佳实施例， 并非用以限定本发明的范围， 本发明的上 述实施例还可以做出各种变化。 即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容。

42、所作的 简单、 等效变化与修饰， 皆落入本发明专利的权利要求保护范围。 本发明未详尽描述的均为 常规技术内容。 说 明 书 CN 102801264 A 10 1/10 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 11 2/10 页 12 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 12 3/10 页 13 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 13 4/10 页 14 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 14 5/10 页 15 图 5(a) 图 5(b) 图 6(a) 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 15 6/10 页 16 图 6(b) 图 6(c) 图 6(d) 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 16 7/10 页 17 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 17 8/10 页 18 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 18 9/10 页 19 图 9(a) 图 9(b) 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 19 10/10 页 20 图 10(a) 图 10(b) 图 10(c) 说 明 书 附 图 CN 102801264 A 20 。