CN103053095B - 轴向磁通电机和组装该轴向磁通电机的方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种电机。该电机包括转子，该转子包括转子盘和磁联接到转子盘的多个永久磁体。该多个永久磁体包括基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。该电机还包括定子，该定子包括实心的定子芯和多个线圈，每一个线圈围绕线圈绝缘构件缠绕。定子芯包括基本上平行于转子的旋转轴线延伸的多个定子齿。
Description
技术领域
本发明的领域总体上涉及永久磁体电机，并且更具体地，涉及包括平面阵列的磁体的永久磁体电机。
背景技术
电动机的许多应用的一种是操作泵或风机。该电动机可以构造成使泵或风机内的推进器旋转，该推进器使流体位移，引起流体流动。许多气体燃烧设备包括电动机，例如，水加热器、锅炉、池加热器、空间加热器、炉子和辐射加热器。在一些例子中，电动机为风机提供动力，该风机使空气或燃料/空气混合物移动通过该设备。在其它例子中，电动机为风机提供动力，该风机分配从该设备输出的空气。
用于这种风机系统的常用马达是交流(AC)感应马达。典型地，AC感应马达是径向磁通马达，其中磁通从旋转轴线沿径向延伸。可用于上述风机应用的另一类型的马达是电子整流马达(ECM)。ECM可以包括但不限于无刷直流(BLDC)马达、永久磁体交流(PMAC)马达和可变磁阻马达。典型地，这些马达提供比AC感应马达高的电效率。一些ECM具有轴向磁通构造，其中空气间隙中的磁通沿平行于转子的旋转轴线的方向延伸。当决定选择哪种类型的马达用于这些应用时，马达操作效率和经济的制造技术是被考虑的因素。
发明内容
在一个方面，提供一种电机。该电机包括转子，该转子包括转子盘和磁联接到转子盘的多个永久磁体。该多个永久磁体包括基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。该电机还包括定子，该定子包括实心的定子芯和多个线圈，每一个线圈围绕线圈绝缘构件缠绕。定子芯包括基本上平行于转子的旋转轴线延伸的多个定子齿。
该电机可以包括定子连接板。线圈绝缘构件的每一个联接到定子连接板。定子连接板将多个线圈机械地且电地联接在一起。该电机也可以包括至少一个绝缘位移端子以促进将多个线圈联接到定子连接板。线圈绝缘构件包括开口，该开口构造成接收至少一个绝缘位移端子。线圈绝缘构件可以包括至少一个对准柱以便使绝缘构件和定子连接板对准。
电机还可以包括定子保持环，该定子保持环构造成将定子芯固定在定子保持环和电机的端部护罩之间。定子保持环可以包括至少一个定子芯对准部件，该至少一个定子芯对准部件构造成与所述定子芯相互作用以防止所述定子芯的旋转。定子芯可以包括至少一个定子芯对准部件，该至少一个定子芯对准部件构造成与定子芯保持环相互作用以防止定子芯的旋转。
电机还可以包括永久磁体保持系统。永久磁体保持系统可以包括外边框，该外边框集成在转子盘内并且构造成防止多个永久磁体相对于转子盘沿径向方向运动。永久磁体保持系统可以集成在转子盘内。永久磁体保持系统可以包括永久磁体保持环，该永久磁体保持环构造成联接在转子盘和多个永久磁体之间。永久磁体保持环构造成维持永久磁体相对于转子盘的位置。电机还可以包括转子盘，该转子盘包括至少一个平衡开口，该至少一个平衡开口促进转子的平衡。该电机可以被构造用于气体燃烧设备。
在另一方面，提供一种用来组装电机的方法。该电机包括转子和定子，该定子包括实心的定子芯，该定子芯包括基本上平行于转子的旋转轴线延伸的多个定子齿。该方法包括将多个永久磁体磁联接到转子。该转子包括转子盘并且该永久磁体具有基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。该方法还包括将线圈围绕多个线圈绝缘构件的每一个缠绕。多个线圈绝缘构件的每一个包括开口。该方法还包括将多个定子齿的至少一个至少部分地布置在线圈绝缘构件开口内。
该方法还可包括将永久磁体保持环磁联接在转子盘和多个永久磁体之间。该方法还可包括将多个线圈绝缘构件机械联接到定子连接板和将多个线圈电联接到定子连接板。该方法还可包括使用定子保持环将实心的定子芯联接到电机端部护罩。该方法还可以包括将该电机布置在气体燃烧设备应用中。
在又一方面中，提供一种用来校准风机系统的方法。该方法包括在为电机提供预定义的转矩命令时测量风机系统的至少一个操作参数。该方法包括将测得的操作参数提供到计算机以便处理和确定风机系统输出的空气流是否在预定空气流规范的预定义的范围内。此外，该方法包括确定转矩命令偏移值。此外，该方法包括将转矩命令偏移值存储在电机内或在与电机关联的电子设备内。
附图说明
图1是示例性轴向磁通电机的部分剖视图。
图2是图1中示出的轴向磁通电机的分解的部分剖视图。
图3是包括图1和2中示出的轴向磁通电机的风机系统的分解视图。
图4是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的转子盘的示例性实施例的透视图。
图5是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的磁体保持环的示例性实施例的仰视图。
图6是图5中示出的磁体保持环的侧视图。
图7是图5和6中示出的磁体保持环的透视图。
图8A是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的转子的示例性实施例的透视图。
图8B是图8A中示出的转子的俯视图。
图8C是图8A中示出的转子的侧视图。
图8D是图8A中示出的转子的一部分的侧视图。
图9是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的转子的替代实施例的透视图。
图10是图8和9中示出的转子的顶表面的透视图。
图11是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的定子芯的示例性实施例的透视图。
图12是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的定子保持环的示例性实施例的透视图。
图13是可以被包括在图1和2中示出的轴向磁通电机内的线圈架组件的示例性实施例的分解视图。
图14是被包括在图13中示出的线圈架组件内的线圈架的示例性实施例的透视图。
图15是组装电机(例如图1中示出的电机)的示例性方法的流程图。
图16是风机测试装置的示例性实施例的透视图。
图17是用来校准风机系统(例如图3中示出的风机系统)的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
图1是轴向磁通电机50的示例性实施例的部分剖视图。图2是轴向磁通电机50的分解的部分剖视的视图。图1和2共有的部件用相同的附图标记标识。部件在这里被描述为包括：顶表面52，该顶表面通常面对在这里称为电机50的顶部；和底表面54，该底表面通常面对在这里被称为电机50的底部(即，电机50的端部护罩)。在示例性实施例中，电机50是电动马达，虽然电机50可以用作电动马达或发电机。在示例性实施例中，电机50包括外壳60、第一轴承组件62、转子组件64、线圈架组件66、定子芯70、定子芯保持环72、第二轴承组件74和端部护罩76。在示例性实施例中，转子组件64包括联接到轴82的转子80。转子80包括转子盘84和多个永久磁体86。转子组件64可以在外壳60内旋转，并且更具体地，可以绕旋转轴线88在第一轴承组件62和第二轴承组件74内旋转。此外，在示例性实施例中，线圈架组件66包括多个线圈绝缘构件90(在这里也称为线圈架)和定子连接板92。
在示例性实施例中，转子盘84使用烧结过程由例如软磁合金(SMA)或软磁复合物(SMC)材料制造。在替代实施例中，转子盘84由例如钢被机加工且/或铸造。
多个永久磁体86联接到转子盘84。在示例性实施例中，多个永久磁体86是钕磁体，虽然可以包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何合适永久磁体。空气间隙94存在于多个永久磁体86的底表面54和定子芯70的顶表面52之间。电机50内的磁通沿平行于轴线88的方向在多个永久磁体86和定子芯70之间延伸。在示例性实施例中，多个永久磁体86是对称的，这促进制造设计用作多个永久磁体86内的每一个磁体的单个磁体。此外，多个永久磁体86具有基本上扁平的轮廓，该轮廓在制造期间最小化浪费，并且因此最小化成本。
图3是风机系统100的示例性实施例的分解图。在示例性实施例中，风机系统100包括轴向磁通马达(例如，轴向磁通电机50)和风机120。在示例性实施例中，电机50的轴82联接到风机120的可旋转部分，例如，风机120内的推进器122。在替代实施例中，转子盘84(在图2中被示出)直接联接到推进器122，使得电机50不需要包括轴82。
在示例性实施例中，轴向磁通电机50由正弦驱动控制器(在图3中未示出)控制。正弦驱动控制器在定子绕组相中产生基本上正弦波形的电流。此外，在示例性实施例中，定子芯70使用烧结过程由SMC材料、SMA材料和/或粉末铁氧体材料形成。风机系统100被构造用于气体燃烧设备，该气体燃烧设备例如但不限于水加热器、锅炉、池加热器、空间加热器、辐射加热器和炉子。
图4是可以被包括在电机50(在图1和2中被示出)内的转子盘84的示例性实施例的透视图。在示例性实施例中，转子盘84包括轴开口140。轴开口140与转子盘84共享中心142并且构造成接收轴，例如，轴82(在图1-3中示出)。转子盘84还包括外边框150，该外边框从转子盘84的底表面54轴向地延伸。在示例性实施例中，外边框150被包括在永久磁体保持系统151内。永久磁体保持系统151包括外边框150和磁体保持环180(在图5中被示出)。外边框150包括外边缘152和内边缘154。在示例性实施例中，转子盘84，并且更具体地，底表面54包括凹入区域156。凹入区域156是具有深度158的环形区域。凹入区域156和外边框150是同心的。在示例性实施例中，外边框150从凹入区域156延伸距离160，其中距离160大于深度158。
图5是磁体保持环180的示例性实施例的仰视图。图6是磁体保持环180的侧视图。图7是磁体保持环180的透视图。在示例性实施例中，磁体保持环180包括顶表面52(在图2中被示出)和底表面54。磁体保持环180还包括多个磁体对准部件，例如，突出部190、192、194、196、198和200。突出部190、192、194、196、198和200构造成维持多个永久磁体86相对于转子盘84的位置。磁体保持环180包括外边缘210和内边缘212。
在至少一些实施例中，磁体保持环180由铁、钢、非铁金属和/或模制塑料制造。然而，磁体保持环180可以由允许电机50如这里描述的那样起作用的任何材料制造。此外，磁体保持环180可以使用用来产生薄的环的任何其它合适过程被冲压、锻造、冲切或成形。虽然在上面被描述为包括多个突出部190、192、194、196、198和200，但磁体保持环180可以包括肋、折叠指状件或方便维持多个永久磁体86的位置且保持永久磁体86分离的任何类似特征。突出部、肋、指状件或其它分离特征构造成使得它们不引起永久磁体86产生的磁场的磁短路。例如，该分离部件可以被设计尺寸使得磁场的短路被最小化。替代地，可以包括非铁的且/或模制塑料的分离部件，这将不引起磁场的短路。
在至少一些实施例中，磁体保持环180具有厚度214(在图6中被示出)，该厚度基本上类似于深度158(在图4中被示出)。基本上匹配的磁体保持环180的厚度214和凹入区域156的深度158最小化多个永久磁体86、磁体保持环180和转子盘84之间的空气间隙。这种空气间隙可以减小转子组件64(在图2中被示出)产生的转矩常数。
图8A是转子80(在图2中被示出)的示例性实施例的透视图。图8B是转子80的示例性实施例的俯视图。图8C是转子80的示例性实施例的侧视图。图8D是图8C中示出的转子80的一部分的侧视图。在示例性实施例中，转子80包括多个永久磁体86和联接到转子盘84的磁体保持环180。多个永久磁体86包括第一永久磁体216和第二永久磁体218。在示例性实施例中，转子80包括绕转子盘84均匀间隔的十个永久磁体。转子80的其它实施例包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何合适数量的永久磁体。
在示例性实施例中，磁体保持环180的至少一部分配合在凹入区域156(在图4中被示出)内。更具体地，磁体保持环180的顶表面52(在图6中被示出)布置成邻近转子盘84的底表面54。磁体保持环180的外边缘210可以布置成邻近外边框150的内边缘154。替代地，磁体保持环180的外边缘210可以布置成邻近凹入区域156的内边缘。磁体保持环180可以通过磁力被固定成邻近转子盘84，该磁力将多个永久磁体86联接到转子盘84。磁体保持环180也可以使用粘合剂联接到转子盘84。对于将磁体保持环180保持在凹入区域156内，粘合剂不是必要的，然而，粘合剂可以减小由于操作期间的振动的摩擦腐蚀。
当转子盘84绕轴线88(在图1和2中被示出)旋转时，力作用在多个永久磁体86上。外边框150防止多个永久磁体86从中心142向外径向运动。突出部190、192、194、196、198和200维持多个永久磁体86之间的间隔。换句话说，突出部190、192、194和196防止第一永久磁体216相对于转子盘84沿切向运动。此外，突出部190、192、194、196和外边框150消除了需要粘合剂来沿轴心线方向保持多个永久磁体86，同时沿径向和切向保持多个永久磁体86。粘合剂可以用于防止由于操作期间的振动的摩擦腐蚀或在电机50的操纵和组装期间将多个永久磁体86联接到转子盘84。
图9是转子80(在图8中被示出)的替代实施例300的透视图。在示例性实施例中，转子300包括转子盘302和多个永久磁体86，该多个永久磁体包括第一永久磁体216。如上面参考转子80描述的，转子300可以包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何合适数量的永久磁体。转子300包括永久磁体保持系统151(在图8中被示出)的替代实施例310。永久磁体保持系统310包括外边框150和多个肋，例如，第一肋320、第二肋322和第三肋324。在示例性实施例中，外边框150和多个肋被包括在转子盘302内。换句话说，在示例性实施例中，转子盘302是制造成包括外边框150以及肋320、322和324的单体件。每一个肋320、322和324径向通过转子300的中心142，或偏移以允许各种永久磁体形状，所述各种永久磁体形状例如但不限于基本上楔形、基本上梯形、基本上弧形或基本上方形(诸如“面包块”形状)。
为了使肋320、322和324不影响空气间隙94(图1中被示出)(即，不增大空气间隙94)，肋320、322和324的每一个的高度330小于或等于多个永久磁体86的厚度332(如果不考虑磁性边缘通量)。替代地，当考虑磁性边缘通量时，肋高度330被进一步限制。在这种情况中，最大肋高度330被限制到磁性边缘通量将出现的高度。最小肋高度330被限制到适合于防止多个永久磁体86在肋320、322和324上运动的高度，该运动将减小空气间隙94(在图1中被示出)。例如，确定肋高度330使得肋320和322维持第一永久磁体216相对于转子盘302的位置，并且使得肋322不引起第一永久磁体216和第二永久磁体218之间的磁性边缘通量。在至少一些实施例中，肋高度330被限制到不超过多个永久磁体86的厚度332的近似2/3以最小化边缘通量。此外，在肋高度330的确定期间包括制造公差。
以基本上与上面参考永久磁体保持系统151描述的方式类似的方式，第一永久磁体216被第一肋320、第二肋322和外边框150保持在希望的位置中。此外，第一肋320、第二肋322和外边框150消除需要粘合剂来沿轴心线方向保持第一永久磁体216，同时也防止第一永久磁体216沿径向和切向的运动。粘合剂可以用于防止由于操作期间的振动的摩擦腐蚀或在电机50的操纵和组装期间将多个永久磁体86保持在适当位置。
图10是可以被包括在电机50(在图1中被示出)内的转子盘的顶表面52的透视图，该转子盘例如转子盘84(在图8中被示出)和/或转子盘302(在图9中被示出)。在示例性实施例中，转子盘84的顶表面52包括延伸到转子盘84的顶表面52中预定距离380的多个平衡开口，例如，平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378。平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378均匀地布置在转子盘84的顶表面52周围并且用于平衡转子组件64(在图2中被示出)。平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378被示出为具有圆形形状，然而，平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378可以具有如这里描述的实现转子组件64的平衡的任何形状。在示例性实施例中，使用烧结过程在压力机中形成转子盘84。一系列销(在图10中未示出)形成转子盘84内的平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378。在示例性实施例中，通过添加平衡材料(例如，粘合剂、油灰等等)到平衡开口360、362、364、366、368、370、372、374、376和378的某些分立开口，可以平衡转子盘84和转子组件64。在替代实施例中，转子盘84也可以通过在压力机中调节销以补偿转子盘84中的任何不平衡而被平衡。例如，所述销的一个或更多个可以在高度上减小，这将导致凹坑，该凹坑延伸较短的距离380到转子盘84中。
图11是定子芯70(在图2中被示出)的示例性实施例的透视图。在示例性实施例中，定子芯70包括多个齿390，该多个齿从定子芯基部392沿轴向(即，平行于图2中示出的旋转轴线88)延伸。在示例性实施例中，所述多个齿390包括第一齿400、第二齿402、第三齿404、第四齿406、第五齿408、第六齿410、第七齿412、第八齿414、第九齿416、第十齿418、第十一齿420和第十二齿422。虽然被描述为包括十二个齿，定子芯70可以包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何合适数量的齿。在使用中，定子芯基部392关于旋转轴线88垂直地布置并且多个齿390从定子芯基部392轴向延伸并且在多个齿390的每一个相邻的齿之间形成狭缝424。在示例性实施例中，定子芯70包括凸缘440，该凸缘至少部分地在定子芯70的外径周围延伸。凸缘440可以完全地在定子芯70周围延伸，或者可以仅仅部分地在定子芯70周围延伸。凸缘440还可以包括部分地在定子芯70周围延伸的第一段和部分地在定子芯70周围延伸的第二段。凸缘440可以包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何数量的段。
图12是定子保持环72(在图2中被示出)的示例性实施例的透视图。在示例性实施例中，定子保持环72包括唇缘442。唇缘442可以完全地在定子保持环72周围延伸，或者可以仅仅部分地在定子保持环72周围延伸。此外，唇缘442可以包括第一段和第二段，该第一段和第二段分别部分地在定子保持环72周围延伸。唇缘442的底表面54构造成与定子芯70的凸缘440对准。当定子保持环72布置在定子芯70周围并且联接到端部护罩76(在图2中被示出)时，定子芯70被固定在定子保持环72和端部护罩76之间。在示例性实施例中，定子保持环72包括紧固开口444、446和448。紧固开口444、446和448与端部护罩76(在图2中被示出)内的开口对准使得例如螺纹紧固件的紧固件449(在图2中被示出)可以将定子保持环72联接到端部护罩76。虽然被描述为使用螺纹紧固件来联接定子保持环72和端部护罩76，但可以使用允许电机50如这里描述的那样起作用的任何类型的合适紧固件。
在示例性实施例中，与定子芯保持环72结合的凸缘440使得定子芯70能够联接到端部护罩76，而没有在定子芯70和端部护罩76之间的粘合剂或直接穿过且/或进入定子芯70且进入端部护罩76的螺纹紧固件。换句话说，定子芯70联接到端部护罩76而不需要粘合剂或到定子芯70中的螺纹。当与粘合剂联接定子芯70到端部护罩76相比时，以这种方式将定子芯70固定在邻近端部护罩76的位置增强了可靠性。定子保持环72和定子芯70还防止由于相对弱的定子芯材料(这也使得定子芯70倾向于螺纹失效)而可能由使用例如进入或穿过定子芯70的螺纹紧固件引起的对定子芯70的损害。
在示例性实施例中，定子芯70包括多个对准部件，例如，第一凹口450和第二凹口452。此外，在示例性实施例中，定子保持环72包括多个对应的对准部件，例如，第一突起460和第二突起462，该第一突起和第二突起构造成分别与第一凹口450和第二凹口452对准。定子芯70和定子保持环72内的对准部件防止定子芯70由于电机50的操作期间存在的磁力而旋转。此外，在电机50的组装期间，对准部件提供在电机50内的定子芯70的正旋转对准。定子保持环72可以由多种金属或塑料制造，该多种金属或塑料具有弹性或非弹性性质以吸收制造公差积聚。
在示例性实施例中，定子芯70是实心的芯。更具体地，如这里限定的，实心的芯是非层叠的芯。此外，实心的芯可以是完整的一件式部件，或者可以包括多个非层叠段，该多个非层叠段联接在一起以形成完整的实心的芯。例如，定子芯70可以由SMC或SMA材料构造。这种材料允许3维磁通路径，并且当与层叠定子芯相比时，促进减小高频损失(例如，在60Hz以上频率下的损失)。烧结的SMC或SMA的使用也促进增加空气间隙94(在图1中被示出)的控制，这改善性能且最小化噪音。
图13是图2中示出的线圈架组件66的示例性实施例的分解图。在示例性实施例中，线圈架组件66包括多个线圈架90和定子连接板92。在示例性实施例中，多个线圈架90包括第一线圈架500、第二线圈架502、第三线圈架504、第四线圈架506、第五线圈架508和第六线圈架510。虽然被描述为包括六个线圈架，线圈架组件66可以包括允许电机50如这里描述的那样起作用的任何数量的线圈架。线圈架500、502、504、506、508和510的每一个包括开口514，该开口精密地符合多个定子芯齿390(在图4中被示出)的外部形状。例如，第一定子齿400构造成至少部分地布置在第一线圈架500的开口514内。此外，第三定子齿404构造成至少部分地布置在第二线圈架504的开口514内。电机50可以包括每齿一个线圈架，或者一个线圈架布置在每隔一个的齿上。
在示例性实施例中，线圈架组件66也包括电绕组520，该电绕组包括多个线圈，例如，第一线圈530、第二线圈532、第三线圈534、第四线圈536、第五线圈538和第六线圈540。在示例性实施例中，绕组520由六个线圈530、532、534、536、538和540组成并且产生十二极定子。每一个线圈530、532、534、536、538和540围绕相应的线圈架500、502、504、506、508和510缠绕。每一个线圈架500、502、504、506、508和510将线圈530、532、534、536、538和540中的一个与多个定子齿390的相应的定子齿电隔离。
在示例性实施例中，线圈530、532、534、536、538和540围绕线圈架500、502、504、506、508和510缠绕。线圈530、532、534、536、538和540的每一个包括两个端部，即线圈的开始端和结束端。线圈架500、502、504、506、508和510联接到定子连接板92。在示例性实施例中，定子连接板92是印刷电路板(PCB)。在示例性实施例中，线圈530、532、534、536、538和540的每一个的每一个端部使用绝缘位移端子550联接到定子连接板92，该绝缘位移端子被设计用来直接软焊到定子连接板92中。在至少一些实施例中，端子550可以是由TycoElectronicsLtd.制造的Siameze端子，虽然可以使用允许多个线圈架90如这里描述的那样联接到定子连接板92的任何其它合适连接器。在示例性实施例中，线圈架组件66使用通孔技术使用印刷电路板工艺被制造为完整的部件。在示例性实施例中，绝缘位移端子550促进将线圈530、532、534、536、538和540的每一个电联接到定子连接板92，并且在软焊之前和之后还将多个线圈架90的每一个机械联接到定子连接板92。在示例性实施例中，定子连接板92包括标准布线连接器(在图13中未示出)，该标准布线连接器用来将定子连接板92直接连接到马达控制板。在替代实施例中，定子连接板92被包括在马达控制板内，因此消除冗余的安装和连接器。此外，在示例性实施例中，线圈架组件66还包括至少一个间隔件，例如，第一间隔件560和第二间隔件562。第一间隔件560和第二间隔件562联接到定子连接板92并且维持定子连接板92和端部护罩76之间的距离。在一些实施例中，间隔件560和562分别包括开口，该开口构造成允许紧固件449(在图2中被示出)穿过。
图14是也在图13中被示出的线圈架500的示例性实施例的透视图。在示例性实施例中，线圈架500包括对准柱580、582和584。对准柱580、582和584构造成与对应的定子连接板92部件相互作用，该特征例如，第一开口590、第二开口592和第三开口594(在图13中被示出)。与第一开口590、第二开口592和第三开口594结合的柱580、582和584促进线圈架500和定子连接板92的适当联接。虽然被描述为包括三个对准柱，线圈架500可以包括允许线圈架500与定子连接板92适当对准的任何数量的对准柱。
在示例性实施例中，线圈架500也包括第一端子开口600和第二端子开口602。每一个端子开口600和602构造成接收绝缘位移端子550的至少一部分。线圈530的第一端部(在图14中未示出)至少部分地布置在第一缝隙610内并且至少部分地布置在第二缝隙612内。缝隙612垂直于第二端子开口602。以当布置在第二端子开口602内时允许绝缘位移端子550与线圈530的第一端部电联接的方式，第二缝隙612便于对准线圈530的第一端部。
虽然在上面被描述为包括绝缘位移端子550，但在替代实施例中，线圈架组件66不包括绝缘位移端子550。在替代实施例中，线圈530、532、534、536、538和540的每一个的端部直接联接到定子连接板92，例如，通过印刷电路板中的电孔。然后，该端部被软焊以完成电路并且将线圈架500机械地联接到定子连接板92。
图15是组装例如电机50(在图1中被示出)的电机的示例性方法710的流程图700。方法710包括将多个永久磁体磁联接720到转子，例如，将多个永久磁体86(在图2中被示出)磁联接到转子80(在图2中被示出)。如上面描述的，转子80包括转子盘84并且多个永久磁体86包括基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。方法710还包括将线圈围绕多个线圈绝缘构件的每一个缠绕722，其中所述多个线圈绝缘构件的每一个包括开口。例如，方法710可以包括将线圈530、532、534、536、538和540(在图13中被示出)分别围绕线圈架500、502、504、506、508和510(在图13中被示出)缠绕722。线圈架500、502、504、506、508和510的每一个包括开口514(在图13中被示出)。方法710还包括将多个定子齿的至少一个，例如，多个定子齿390(在图11中被示出)的至少一个，至少部分地布置724在线圈绝缘构件开口514内。
在一些实施例中，方法710还可包括将永久磁体保持环，例如，永久磁体保持环180(在图8中被示出)，磁联接726在转子盘84和多个永久磁体86之间。方法710还可以包括将多个线圈绝缘构件机械联接728到定子连接板，例如，定子连接板92(在图2中被示出)，并且将多个线圈电联接到定子连接板92。
在一些实施例中，方法710还可以包括使用定子保持环，例如，定子保持环72(在图2中被示出)，将实心的定子芯，例如定子芯70(在图2中被示出)，联接730到电机端部护罩，例如，端部护罩76(在图2中被示出)。如上面描述的，实心的定子芯在这里被限定为不包括多个层叠件的定子芯。方法710还包括将电机50布置732在气体燃烧设备应用中。
图16是风机测试装置800的示例性实施例的透视图。在示例性实施例中，风机测试装置800被联接到风机系统，例如，风机系统100(在图3中被示出)。在示例性实施例中，风机测试装置800包括孔口802，该孔口提供至少一个传感器804，该传感器可以接近受风机系统100影响的空气柱。传感器804构造成测量例如但不限于大气压力、静态压力、压力差、干球温度和/或湿球温度。传感器804提供测量值到例如计算机(在图16中未示出)以便测量值的分析。
图17是用来校准例如风机系统100(在图3中被示出)的风机系统的方法852的示例性实施例的流程图850。如上面描述的，在示例性实施例中，风机系统100包括电机50和风机120。在示例性实施例中，方法852包括在为电机50提供预定转矩命令时测量860风机系统100的至少一个操作参数。测量860可以由风机测试装置800(在图16中被示出)执行。所述至少一个操作参数可以包括但不限于诸如大气压力、静态压力、压力差、干球温度和/或湿球温度的空气流动特性。可以测量860其它操作参数，该其它操作参数包括例如但不限于马达驱动轴速度。
在示例性实施例中，方法852还包括将测得的操作参数提供862到计算机以便处理。方法852还包括确定864风机系统100输出的空气流是否在预定空气流规范的预定义范围内。例如，方法852可以包括确定864风机系统100输出的空气流是否在风机系统100的期望输出的20％内。在另一例子中，方法852可以包括确定864风机系统100输出的空气流是否在风机系统100的期望输出的5％内。可以使用如这里描述的那样促进风机系统100的校准的任何范围。如果空气流在预定义的范围内，则确定风机系统100被适当地校准。
在示例性实施例中，如果空气流不在预定义的范围中，方法852包括确定868转矩命令偏移值。在示例性实施例中，转矩命令偏移值是正值和负值的至少一个。如果确定864风机系统100输出的空气流小于空气流规范的范围中的最低值，则当与未校准的转矩命令相比时，正转矩命令偏移值将增加由电机50施加到风机120的转矩，并且因此增加风机系统100的空气流输出。如果确定864风机系统100输出的空气流大于预定空气流规范的范围中的上限值，则负转矩命令偏移值将减小由电机50施加到风机120的转矩，并且因此减小风机系统100的空气流输出。
方法852还可以包括将转矩命令偏移值存储870在电机50内或在与电机50关联的电子设备内。例如，可以使用计算机和电机50的存储器之间的串行连接将转矩命令偏移值提供到电机50。与被提供到电机50的转矩命令结合的转矩命令偏移值驱动电机50以提供校准的输出空气流。一旦电机50基于转矩命令偏移值操作，测量860就可以重复并且确定864风机系统100输出的空气流是否在预定空气流规范的预定义的范围内。
校准风机系统100的方法852便于以较大的精度操作风机系统100。由于制造公差，风机系统100，并且更具体地，电机50和/或风机120可以产生不同于预定义的预期输出空气流的输出空气流。为了补偿每一个制造的风机系统100之间的输出空气流差异，使用方法852确定的转矩偏移参数值允许每一个风机系统100根据预定义的规范操作而与电机50和/或风机120内的公差无关。通过总体上校准风机系统100，而不是分离地校准电机50和校准风机120，可以向客户提供完整的已校准的风机系统100。分离地校准电机50和风机120提供以预定义的方式操作的校准的电机和以预定义的方式操作的校准的风机。然而，分离的校准不考虑电机50和风机120之间的相互作用，并且不具体考虑电机50和风机120的组合提供的空气流，该空气流是风机系统的购买者的主要考虑因素。校准电机50和风机120保证为购买者提供预定义的空气流的已校准的风机系统100。方法852还可以产生可用于质量控制确定的数据。例如，如果多于预定义数量的风机系统100被确定864产生不在预定空气流规范的预定义范围内的空气流，则可以识别质量问题。
这里描述的是示例性轴向磁通电机以及组装和校准该轴向磁通电机的方法。更具体地，轴向磁通电机的部件以及组装和校准该部件的方法实现该电机的高效组装和操作。这里描述的方法和部件便于在电机的操作期间维持永久磁体在转子盘上的位置。这里描述的方法和部件还便于将轴向磁通正弦驱动电机包括在各种气体燃烧设备中。这里描述的方法和部件也促进在操作期间维持定子在电机内的位置，以及在电机的组装期间适当对准定子。此外，这里描述的方法和部件便于将定子线圈联接到印刷电路板以便定子线圈的电联接和定子线圈的机械放置。
这里描述的方法和部件促进轴向磁通电机的高效且经济的制造和使用。方法和部件的示例性实施例在这里被详细地描述且/或示出。该方法和部件不限于这里描述的具体实施例，而是部件以及每一个方法的步骤可以与这里描述的其它部件和步骤独立地且分离地使用。每一个部件和每一个方法步骤也可以与其它部件和/或方法步骤结合地使用。
这里描述的电机包括转子，该转子包括转子盘和磁联接到转子盘的多个永久磁体。该多个永久磁体具有基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。该电机还包括定子，该定子包括实心的定子芯和多个线圈，每一个线圈围绕线圈绝缘构件缠绕。定子芯包括基本上平行于转子的旋转轴线延伸的多个定子齿。
这里描述的电机可以包括定子连接板，其中线圈绝缘构件的每一个联接到定子连接板。定子连接板将多个线圈机械地且电地联接在一起。电机还可以包括至少一个绝缘位移端子以促进将多个线圈联接到定子连接板，其中线圈绝缘构件包括开口，该开口构造成接收所述至少一个绝缘位移端子。线圈绝缘构件可以包括至少一个对准柱以便使绝缘构件和定子连接板对准。
这里描述的电机还可以包括定子保持环，该定子保持环构造成将定子芯固定在定子保持环和电机的端部护罩之间。定子保持环可以包括至少一个定子芯对准部件，该至少一个定子芯对准部件构造成与定子芯相互作用以防止定子芯的旋转。此外，定子芯可以包括至少一个定子芯对准部件，该至少一个定子芯对准部件构造成与定子芯保持环相互作用以防止定子芯的旋转。
此外，转子还可以包括永久磁体保持系统，该永久磁体保持系统包括外边框，该外边框集成在转子盘内并且构造成防止多个永久磁体相对于转子盘沿径向方向运动。永久磁体保持系统可以集成在转子盘内。永久磁体保持系统还可以包括永久磁体保持环，该永久磁体保持环构造成联接在转子盘和多个永久磁体之间。永久磁体保持环构造成维持永久磁体相对于转子盘的位置。转子盘还包括至少一个平衡开口，该至少一个平衡开口促进转子的平衡。这里描述的电机可以被构造用于气体燃烧设备。
这里描述一种用来组装电机的方法。该电机包括转子和定子。定子包括实心的定子芯，该定子芯包括基本上平行于转子的旋转轴线延伸的多个定子齿。这里描述的方法可以包括将多个永久磁体磁联接到转子，其中转子包括转子盘并且永久磁体具有基本上扁平的轮廓并且以基本上平面的阵列排列。该方法还可以包括将线圈围绕多个线圈绝缘构件的每一个缠绕，其中多个线圈绝缘构件的每一个包括开口。该方法还可以包括将多个定子齿的至少一个至少部分地布置在线圈绝缘构件开口内。
这里描述的用来组装电机的方法还可以包括将永久磁体保持环磁联接在转子盘和多个永久磁体之间。此外，多个线圈绝缘构件可以机械联接到定子连接板，并且多个线圈可以被定子连接板电联接。用来组装电机的方法还可以包括使用定子保持环将实心的定子芯联接到电机端部护罩。此外，该方法可以包括将该电机布置在气体燃烧设备应用中。
这个书面描述使用例子来公开本发明(包括最佳模式)，并且也使得本领域技术人员能够实施本发明(包括制造和使用任何装置或系统和执行任何包括的方法)。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它例子。这种其它例子意图在权利要求的范围内，如果它们具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差别的等同结构元件。
Claims (10)
1.一种轴向磁通电机，所述轴向磁通电机包括：
端部护罩；
定子芯，所述定子芯包括从定子芯的基部沿轴向延伸的多个齿，所述定子芯还包括从所述定子芯沿径向延伸的凸缘，其中所述定子芯和所述凸缘是一体的；和
定子芯保持环，所述定子芯保持环构造成联接所述定子芯和所述端部护罩，其中所述定子芯保持环包括构造成联接到所述凸缘的唇缘，其中所述唇缘从所述保持环的轴向端部沿径向向内延伸。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述定子芯保持环至少部分地布置在所述定子芯的外径周围。
3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述凸缘至少部分地布置在所述端部护罩和所述定子芯保持环之间。
4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述定子芯包括软磁合金(SMA)和软磁复合物(SMC)材料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述凸缘和所述定子芯保持环分别包括对准部件，所述对准部件构造成防止所述定子芯相对于所述端部护罩的旋转。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述对准部件还构造成使所述定子芯相对于所述端部护罩对准。
7.根据权利要求5所述的电机，其中，所述对准部件包括突起和对应的凹口至少之一。
8.根据权利要求5所述的电机，其中，所述定子芯保持环还包括限定在其中的至少一个保持环紧固件开口，并且所述端部护罩还包括限定在其中的至少一个端部护罩紧固件开口，其中所述对准部件还构造成使所述至少一个保持环紧固件开口和所述至少一个端部护罩紧固件开口对准。
9.根据权利要求8所述的电机，还包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件构造成延伸穿过所述至少一个保持环紧固件开口并且至少部分地进入所述至少一个端部护罩紧固件开口，并且将所述定子芯保持环联接到所述端部护罩。
10.根据权利要求1所述的电机，还包括至少一个定子连接板，所述至少一个定子连接板包括限定在其中的至少一个定子连接板开口，其中所述至少一个紧固件构造成延伸穿过所述至少一个定子连接板开口、所述至少一个保持环紧固件开口，并且至少部分地进入所述至少一个端部护罩紧固件开口，以将所述至少一个定子连接板和所述定子芯保持环联接到所述端部护罩。
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