雙定子軸向磁場電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電機領域，尤其涉及一種雙定子軸向磁場電機。
【背景技術】
[0002]傳統的雙定子電機大多為雙定子徑向磁場電機，當雙定子電機的極數比較多、雙定子電機的軸向長度與外徑比率比較小時，雙定子徑向磁場電機就會存在效率低、單位輸出轉矩小的問題。
[0003]為了克服上述傳統雙定子徑向磁場電機的不足之處，現有技術提出了雙定子軸向磁場電機的設計方案。與雙定子徑向磁場電機相比，當雙定子電機的極數足夠多，軸向長度與外徑的比率足夠小時，雙定子軸向磁場電機在效率和單位輸出轉矩方面都具有明顯的優勢，且雙定子軸向磁場電機相對于雙定子徑向磁場電機而言還具有結構緊湊、轉動慣量小、定子繞組散熱條件良好等優點。然而，現有雙定子軸向磁場電機在具體應用中仍存在諸多不足之處，具體體現在:
[0004]I)現有的雙定子軸向磁場電機都采用對稱結構，即轉子兩側的兩定子的結構是對稱的，且轉子兩側的兩個定子的功能是一致的(轉子兩側的兩個定子都是電樞定子)，這樣，在應用中其須保證兩定子控制電流的一致性，從而使得現有的雙定子軸向磁場電機在電流控制上存在較大的難度；
[0005]2)現有的雙定子軸向磁場電機的轉矩密度受電機空間限制，很難再進一步增大，故而，使得現有雙定子軸向磁場電機的轉矩密度受到限制，嚴重限制了雙定子軸向磁場電機性能的提尚。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了雙定子軸向磁場電機，其解決了雙定子軸向磁場電機電流控制難度大的問題，并進一步提升了雙定子軸向磁場電機的轉矩密度。
[0007]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:雙定子軸向磁場電機，包括轉子、設于所述轉子之軸向一側的電樞定子和設于所述轉子之軸向另一側的勵磁定子，所述電樞定子包括電樞鐵芯和設于所述電樞鐵芯上的電樞繞組，所述勵磁定子包括勵磁鐵芯和若干個凸設于所述勵磁鐵芯上的磁極。
[0008]優選地，所述磁極為設于所述勵磁鐵芯上的永磁體；或者，所述磁極包括凸設于所述勵磁鐵芯上的勵磁齒和設于所述勵磁齒上的勵磁繞組。
[0009]優選地，所述勵磁繞組沿所述勵磁鐵芯軸向延伸的軸向長度小于或等于所述勵磁齒沿所述勵磁鐵芯軸向延伸的軸向長度。
[0010]優選地，所述勵磁鐵芯呈板狀，其具有朝向所述轉子的第一軸側面和背對所述轉子的第二軸側面，所述磁極凸設于所述的第一軸側面上。
[0011 ] 具體地，所述轉子包括若干個沿周向分離設置的轉子齒。
[0012]具體地，所述電樞鐵芯包括電樞軛和若干個凸設于所述電樞軛上的電樞齒，所述電樞繞組設于所述電樞齒上。
[0013]優選地，所述電樞繞組沿所述電樞軛軸向延伸的軸向長度小于或等于所述電樞齒沿所述電樞軛軸向延伸的軸向長度。
[0014]優選地，所述電樞軛呈板狀，其具有朝向所述轉子的第三軸側面和背對所述轉子的第四軸側面，所述電樞齒凸設于所述的第三軸側面上。
[0015]優選地，所述電樞齒的數量為三的整數倍，且該整數倍大于或等于一倍。
[0016]優選地，各所述電樞齒上都設有所述電樞繞組；或者，只有部分所述電樞齒上設有所述電樞繞組。
[0017]本發明提供的雙定子軸向磁場電機，通過將轉子兩側的兩定子設為非對稱定子，并具體將轉子兩側的兩個定子分別設為電樞定子和勵磁定子，從而使得轉子兩側的兩個定子的功能并不相同，這樣，一方面使得電樞定子和勵磁定子在設計中不需嚴格要求結構對稱，從而使得電樞定子和勵磁定子的結構設計比較靈活；另一方面使得電樞定子與勵磁定子的控制電流并不相同(電樞定子的控制電流為交變電流，勵磁定子可采用永磁勵磁或者勵磁定子的控制電流為直流電流)，有效降低了雙定子軸向磁場電機的電流控制難度；再一方面由于在雙定子軸向磁場電機的運行中，勵磁定子會產生勵磁磁場，故，在轉子旋轉時，會在電樞繞組中產生反電動勢，且該反電動勢會與電樞定子上交變的電樞電流作用產生功率和轉矩，進而增大了雙定子軸向磁場電機的轉矩密度，為雙定子軸向磁場電機的性能提尚提供了新的解決方案。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明實施例一提供的轉子、電樞定子和勵磁定子的分解示意圖；
[0019]圖2是本發明實施例一提供的電樞鐵芯的結構不意圖；
[0020]圖3是本發明實施例一提供的勵磁定子的結構示意圖；
[0021]圖4是本發明實施例二提供的轉子、電樞定子和勵磁定子的分解示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0023]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件上時，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0024]還需要說明的是，本實施例中的左、右、上、下、頂、底等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。
[0025]實施例一:
[0026]如圖1?3所示，本發明實施例一提供的雙定子軸向磁場電機，包括轉子la、設于轉子Ia之軸向一側的電樞定子2a和設于轉子Ia之軸向另一側的勵磁定子3a，電樞定子2a包括電樞鐵芯21a和設于電樞鐵芯21a上的電樞繞組22a，勵磁定子3a包括勵磁鐵芯31a和若干個凸設于勵磁鐵芯31a上的磁極32a。電樞定子2a的控制電流為交變電流，勵磁定子3a上不設置控制電流(勵磁定子3a采用永磁勵磁)，即電樞繞組22a的輸入電流為交變電流、磁極32a上不設輸入電流，這樣，由于電樞定子2a與勵磁定子3a的控制電流并不相同，故，其有效降低了雙定子軸向磁場電機的電流控制難度。本實施例中，通過將轉子Ia兩側的兩定子設為非對稱定子，并具體將轉子Ia兩側的兩個定子分別設為電樞定子2a和勵磁定子3a，從而使得轉子Ia兩側的兩個定子的功能并不相同，這樣，使得電樞定子2a和勵磁定子3a在設計中不需要求結構對稱，從而使得電樞定子2a和勵磁定子3a的結構設計比較靈活。同時，由于在雙定子軸向磁場電機的運行中，勵磁定子3a會產生勵磁磁場，故，在轉子Ia旋轉時，會在電樞繞組22a中產生反電動勢，且該反電動勢會與電樞定子2a上交變的電樞電流作用產生功率和轉矩，進而增大了雙定子軸向磁場電機的轉矩密度，為雙定子軸向磁場電機的性能提高提供了新的解決方案。
[0027]具體地，勵磁鐵芯31a呈圓形平板狀，其具有朝向轉子Ia的第一軸側面311a和背對轉子Ia的第二軸側面312a，磁極32a凸設于的第一軸側面311a上，且任意兩個周向相鄰的磁極32a的極性都相反。磁極32a只位于勵磁鐵芯31a的軸向一側，其利于減小勵磁定子3a的軸向長度，從而利于減小雙定子軸向磁場電機的體積和提高雙定子軸向磁場電機的效率。
[0028]優選地，磁極32a為設于勵磁鐵芯31a上的永磁體，具體生產中，勵磁鐵芯31a與磁極32a分別單獨生產制造后，再將磁極32a固定于勵磁鐵芯31a上；其中，勵磁鐵芯31a具體可由軟磁復合材料(SMC)壓制而或者由硅鋼片疊壓而成，永磁體具體可由燒結釹鐵硼材料制成。本實施例中，勵磁定子3a的磁極32a直接采用永磁體，這樣，使得勵磁定子3a和電樞定子2a在結構和功能上都不相同，并使得勵磁定子3a在工作過程中不需要輸入控制電流，從而極大程度地減小了雙定子軸向磁場電機的電流控制難度；同時，其將磁極32a與勵磁鐵芯31a分體設置，并使勵磁鐵芯31a采用磁性略差的材料制成，在保證勵磁鐵芯31a磁性的前提下，可進一步減小勵磁定子3a的材料成本。
[0029]具體地，轉子Ia包括若干個沿周向分離設置的轉子齒Ila和用于連接各轉子齒Ila的轉子支架(圖未示)，轉子齒Ila采用導磁材料制成，轉子支架采用非導磁材料制成。本實施例提供的雙定子軸向磁場電機，還包括轉軸(圖未不)和機殼(圖未不)等，各轉子齒Ila通過轉子支架緊固安裝于轉軸上，電樞定子2a的中心位置軸向貫穿設有供轉軸穿設的第一貫孔201a，勵磁定子3a的中心位置軸向貫穿設有供轉軸穿設的第二貫孔301a。
[0030]具體地，轉子齒Ila優選由軟磁復合材料(SMC)通過模具一體壓制而成，這樣，在充分保證轉子齒Ila性能的前提下，可極大程度地減小轉子齒Ila的材料成本，從而利于雙定子軸向磁場電機向低成本方向發展。當然了，具體應用中，轉子齒Ila也可由硅鋼片疊壓rfn 。
[0031]優選地，電樞鐵芯21a包括電樞軛211a和若干個凸設于電樞軛211a上的電樞齒212a，各電樞齒212a沿圓周方向均勻等間隔分布，電樞繞組22a套設或繞設于電樞齒212a上。具體應用中，電樞軛211a與電樞齒212a可分體生產制造，其中，電樞軛211a具體可由硅鋼片沿軸向疊壓而成，電樞齒212a具體可由軟磁復合材料(SMC)制成，然后再將電樞齒212a固定電樞軛211a上；或者，電樞軛211a與電樞齒212a也可一體生產制造，且電樞軛211a與電樞齒212a具體可由軟磁復合材料通過模具一體壓制而成。在雙定子軸向磁場電機中，采用軟磁復合材料代替硅鋼片，在有效保證電樞鐵芯21a性能的前提下，可進一步減小電樞鐵芯21a的材料成本，從而利于雙定子軸向磁場電機向低成本方向發展。
[0032]具體地，電樞繞組22a具體包括若干個電樞線圈221a，電樞線圈221a可由漆包線單獨繞制形成后再套裝于電樞齒212a上，電樞線圈221a的內側具有中空內孔2211a，電樞線圈221a通過中空內孔2211a與電樞齒212