CN106208431B - 横向磁通电机铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种横向磁通电机，该横向磁通电机包括转子部分和定子部分，所述定子部分包括多个铁芯，用于与所述转子结合使用，所述多个铁芯中的每个铁芯包括多层铁磁性片材，所述多层铁磁性片材基本上弯曲成“U”型结构，彼此层叠，每层片材表面基本与“U”型结构的铁芯轴平行，每个铁芯还包括一对铁芯柱，该铁芯柱分别包括沿着铁芯柱方向的截面缩小部分，所述截面缩小部分朝向铁芯的一对磁极。

Description

横向磁通电机铁芯

交叉引用

本发明涉及并要求2015年7月20提交的名称为“电机C型铁芯”(C-CORE FORELECTRICAL MACHINE)的第62/194,352号美国临时专利申请的优先权，而且本发明是该临时专利申请的分案申请，该文档的全部内容通过引用合并入本文。

发明领域

本发明主要涉及横向磁通电机。更具体地说，本发明涉及一种横向磁通交流发电机铁芯及其装配体。

相关技术说明

交流发电机和电机广泛应用于各种机器和装置中，用于利用机械运动产生电能。它们应用于能源生产和运输等众多应用。交流发电机和电机可采用横向磁通永磁(TFPM)技术。

根据文献资料，人们已经了解利用永磁励磁的横向磁通电机，例如，Michael Bork的论文——“Entwicklung und Optimierung einer fertigungsgerechtenTransversalfluβmaschine”[开发和优化横向磁通电机以满足生产需求]，第82篇论文，德国亚琛工业大学亚琛Shaker出版社，1997年，第8 ff页。环形定子绕组由U形软铁芯(磁轭)环绕，U形软铁芯设置于旋转方向两倍于磁极间距的间隙中。这些U形软铁芯的开口端朝向定子和转子之间的气隙并构成定子的磁极。永磁体和磁通集中器朝向定子的磁极布置，以保证朝向定子铁芯磁极的永磁体和磁通集中器具有相反的极性。为使永磁体“短路”，位于转子旋转方向的永磁体间歇地位于定子的磁极之间并且没有磁性短路，短路元件位于定子之内。

换言之，横向磁通电机包括环形定子和环形转子，它们由称作气隙的间隙分隔开，允许所述转子相对于所述定子自由旋转，其中，所述定子包括软铁芯，该软铁芯将磁通量引导向基本垂直于所述转子的旋转方向的方向。横向磁通电机的所述定子还包括电导体，该电导体为环形线圈形式，其沿着平行于电机旋转方向的方向卷绕。在此类电机中，所述转子包括多个相同的永磁体部分，它们位于适当的位置，可以在气隙方向产生交替的磁通量。该磁通量沿着径向方向穿过气隙并穿透所述定子的软铁芯，所述定子将该磁通量引导向电导体周围。

在包括转子的横向磁通电机中，该转子由多个相同的永磁体部分和多个磁通集中器组成，所述永磁***于适当方向，其磁化方向平行于所述转子的旋转方向。磁通集中器位于永磁体之间，将所述永磁体产生的磁通量沿径向重新导向所述气隙。

所述横向磁通电机包括定子，该定子包括马蹄形软铁芯，该软铁芯位于适当位置，以便将穿过这些铁芯内的磁通量引导向主要垂直于所述转子的旋转轴的方向。

相对于所述旋转方向，所述定子的铁芯内垂直方向的磁通量在每单位电机质量上为横向磁通电机提供较高的机械转矩。涡流影响磁通利用率。

根据法拉第电磁感应定律，涡流(又称涡电流/傅科电流)是因所述电导体内不断变化的磁场而在电导体内产生的环形感应电流。涡流在电导体内在垂直于所述磁场的平面上以闭环流动。例如，在由交流电磁铁或变压器产生的时变磁场的作用下，或者在磁体和附近电导体之间相对运动的作用下，可以在附近的固定电导体内产生感应电流。给定回路中的电流强度与磁场强度、回路面积以及磁通量变化速率成正比，与材料的电阻率成反比。

根据楞次定律，涡流产生与形成该涡流的磁场相反的磁场，因此，涡流对磁场的源产生反作用。例如，由于在运动磁场的作用下在电导体表面产生的感应涡电流，附近的电导体表面将在动磁铁上施加与动磁铁运动方向相反的阻力。这种效应被应用于涡流制动器中，涡流制动器可用于在关闭旋转电动工具时使其快速停止。通过所述电导体电阻的电流还以热量的形式在材料中散发能量，因此对电机效率产生不利影响。因此，涡流是交流(AC)电感、变压器、电动机、发电机以及其他交流电机的能量损失源，所以需要叠片磁芯等特殊结构将该能量损失降低至最低限度。

该叠片磁芯由一叠片材径向层叠并沿着横向磁通电机线圈方向成角度堆叠而成，该叠片磁芯将磁通量引导入其内，同时在铁芯片平面上产生不受所述铁芯片厚度限制的环形涡流。堆叠叠层型片材的目的在于降低涡流损失，当电机处于不对齐位置时，则不存在涡流损失。所述线圈需要更大，以便通过减少能量损失(导通损失)来补偿横向磁通电机整体效率的下降。此外，铁芯外壳并非叠层型，其生产和装配也更加复杂，难以在装配所述定子的过程中将每个叠片铁芯固定在一起，而且当磁通集中器处于不对齐位置时，在铁芯外壳中损失了部分磁通量。当珩磨所述定子的内部时，将出现其他不利的问题，例如，叠层型薄片铁芯的分离。

因此，需要提供一种实现涡流最小化的铁芯设计。需要生产一种易于装配的电机铁芯。还需要提供一种生产成本低廉的电机铁芯。本领域的技术人员在阅读下列概述和附图说明之后显然会认识到其他不足之处。

附图说明

图1为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机的等距视图；

图2为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机的等距视图；

图3为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机的等距分解视图；

图4为一种先前技术的铁芯的等距视图；

图5为一种先前技术的铁芯的磁通量的示例的等距视图；

图6为一种先前技术的铁芯的涡流的示例的等距视图；

图7为根据本发明的至少一个实施例的铁芯的等距视图；

图8为根据本发明的至少一个实施例的铁芯中的磁通量的等距视图；

图9为根据本发明的至少一个实施例的铁芯中的涡流的等距视图；

图10为根据本发明的至少一个实施例的铁芯的侧立面图；

图11为根据本发明的至少一个实施例的铁芯的等距视图；

图12为根据本发明的至少一个实施例的铁芯的等距视图；

图13A为根据本发明的至少一个实施例的铁芯生产第一步的等距视图；

图13B为根据本发明的至少一个实施例的铁芯生产第二步的等距视图；

图13C为根据本发明的至少一个实施例的铁芯生产第三步的等距视图；

图14为根据本发明的至少一个实施例的铁芯的等距视图；

图15为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的半分解等距视图；

图16为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的半分解等距视图；

图17为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的半分解等距视图；

图18为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的俯视图；

图19为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的俯视图；

图20为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的侧立面图；

图21为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的等距视图；

图22为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的等距视图；

图23为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的侧立面图；以及

图24为根据本发明的至少一个实施例的横向磁通电机相位装配体的一部分的侧立面图。

发明概述

通过满足该领域的一个或多个现有需求来解决背景技术的一个或多个缺点是本发明的一个方面。

下文将提供本发明的简要概述，以便读者对本发明的一些方面有基本的了解。此概述并非本发明的全面概述。它无意说明本发明的主要/关键要素，也无意界定本发明的范围。其唯一目的在于以简化形式描述本发明的一些概念，作为后续更详细的描述的前奏。

总体而言，本发明的一个目的在于提供一种横向磁通电机(TFEM)铁芯，更具体地，横向磁通电机还可以视为横向磁通永磁电机(TFPMM)，为了方便阅读，下文将使用横向磁通电机(TFEM)进行叙述。

根据本发明的至少一个实施例，总体而言，本发明的一个目的是横向磁通电机的铁芯结构。

根据本发明的至少一个实施例，总体而言，本发明的一个目的是为横向磁通电机中的装配体提供一种叠层型铁芯，以便尽量减少横向磁通电机内的涡流。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种横向磁通电机铁芯，该铁芯在平行于磁场的方向层叠，同时可操作地固定在横向磁通电机之内；磁通量穿过铁芯磁极，该铁芯磁极平行于位于不对齐位置的铁芯片的铁芯片平面方向。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种铁芯，当将该铁芯装配入横向磁通电机中时，该铁芯沿着部分环绕线圈的方向层叠。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种铁芯，当将该铁芯装配入横向磁通电机中时，该铁芯沿着部分环绕线圈的方向层叠，其中，该铁芯的铁芯柱上存在一个倾斜部分，而且该铁芯具有一对截面减小的磁极。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种更高效的叠层型铁芯，支持横向磁通电机采用更小的线圈，因而需要更少的铜丝。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种叠层型铁芯，其中，无需将独立铁芯片层弯曲成不同的半径，即可实现对称的铁芯叠片，保证两个铁芯磁极具有适当的磁极间距。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种铁芯，该铁芯由冷轧电工钢带环绕矩形槽轧制而成，随后在表面涂覆清漆并使用模具避免轧制钢带展开。然后，将轧制钢带切割成两个对称的部分，获得两个铁芯，并切割每个铁芯磁极，在一对磁极之间获得所需的磁极间距偏移。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种横向磁通电机铁芯，该铁芯由层叠钢片组成，当在横向磁通电机中工作时，其保持较低的工作温度。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个目的在于提供一种铁芯，该铁芯由冷轧电工钢带制造而成，在一定形状的间隔块周围轧制该冷轧电工钢带，该间隔块的形状和尺寸使其适合将线圈安装于其内。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个目的在于提供一种横向磁通电机铁芯，该铁芯为“U”型层叠铁芯，具有多个层叠的“U”型叠片部分。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种由轧制板材制成的铁芯，轧制板材两侧表面均涂覆非导电性清漆。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种由轧制板材制成的铁芯，其使用非导电性清漆涂覆轧制板材表面，将多层轧制板材妥当地层叠在一起。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供一种横向磁通电机铁芯，该铁芯具有适当的层叠结构，当在横向磁通电机中工作时，该铁芯可以将涡流控制在钢片的厚度之内。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供一对铁芯，该铁芯由独特的冷轧电工钢带切割，一分为二，同时制造而成。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种铁芯，该铁芯经过刻蚀，防止相邻两层钢片之间的导电性。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种铁芯，该铁芯具有截面减小的部分，当该铁芯可操作地固定在横向磁通电机之内时，该截面减小的部分紧靠并可操作地朝向磁通集中器。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供一种铁芯磁极间距偏移，该磁极间距偏移由铁芯截面减小的部分提供，当该铁芯可操作地固定在横向磁通电机之内时，所述截面减小的部分可操作地朝向磁通集中器。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供一种铁芯，该铁芯的每个铁芯柱上具有倾斜表面，以提供磁极间距偏移。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种钢片层叠方向，当加工和珩磨铁芯截面时，这种层叠方向具有更强的抗脱层性能，其中，当该铁芯可操作地固定在横向磁通电机之内时，所述铁芯截面可操作地朝向相应的磁通集中器。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供横向磁通电机端座，用于安装、固定和定位铁芯，使其在横向磁通电机内处于各个工作位置上。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的另一个方面在于提供一种装配体，该装配体利用铁芯的外形相对于横向磁通电机的旋转轴径向定位所述铁芯。

根据本发明的至少一个实施例，鉴于铁芯产生的涡流更小，本发明的一个方面在于提供更小的端座，用于固定和定位端座内的多个铁芯。

根据本发明的至少一个实施例，本发明的一个方面在于提供一种横向磁通电机，该横向磁通电机包括转子部分和定子部分，所述定子部分包括多个铁芯，用于与所述转子结合使用，所述多个铁芯中的每个铁芯包括多层铁磁性片材，该多层铁磁性片材基本上弯曲成“U”型结构，彼此层叠，每层片材表面基本与“U”型结构的铁芯轴平行，每个铁芯还包括一对铁芯柱，该铁芯柱分别包括沿着铁芯柱方向的截面缩小部分，该截面缩小部分朝向铁芯的一对磁极。

本发明的每个实施例具有至少一个上述目的和/或方面，但不一定具有所有的上述目的。应当认识到，因试图实现上述目的而涉及的本发明的一些方面可能无法满足这些目的并且/或者可能满足未在本文中特别叙述的其他目的。

通过下列描述、附图和所附权利要求书，本发明的实施例的额外和/或其他特征、方面和优点将变得显而易见。

本发明实施例说明

现在将参照附图描述本发明。为了便于说明，在下列描述中提供了许多具体的细节，旨在以实施例的方式方便读者全面理解本发明。然而，很显然，没有这些具体细节，本发明依然可以实施。另外，为了方便本发明的描述，在适用的情况下，以框图形式示出一些众所周知的结构和装置。

图1至图3示出了横向磁通电机10。横向磁通电机10包括定子部分14和转子部分18。定子部分14保持固定，而转子部分18位于定子部分14之内，转子部分18绕其旋转轴22相对于定子部分14旋转。所示定子部分14配备一组散热片16，散热片16从外壳26径向凸出，帮助增加外壳26和环境之间的热交换。下面说明的实施例描述一种横向磁通电机10，其在气隙处具有典型数量的磁极对数和典型的635mm(25英寸)直径，在本发明中，这些数量的选择仅为便于说明。图示所说明的横向磁通电机10的结构包括内部转子部分18和外部定子部分14。替代实施例可采用外部转子部分18，代替内部转子部分18。可根据具体应用更改相数，在不脱离本发明的范围的情况下，可以变更所需的功率输出、转矩和转速。

图示所说明的横向磁通电机实施例包括外壳26，举例来说，外壳26用于将三相模块30容纳在其内。轴侧构件34与外壳26固定，用于将装配好的三相电模块30容纳在外壳26内。每个相模块30用于单独提供交流电的一个电相位。本实施例示出了三个相位30，它们轴向结合在一起，当横向磁通电机10开始旋转时，它们提供三相电流。在本实施例中，使用一系列与螺纹孔38连接的紧固件(未示出)将轴侧构件34与外壳26固定。

轴侧构件34与外壳26用于容纳轴承组件42并与轴承组件42相固定。轴承组件42固定可旋转的转子部分18并保证转子部分18与定子部分14同轴。当从外壳26上拆下轴侧构件34时，图1至图3中所示的实施例的实际结构允许从单一轴向方向46拆下转子部分18。这样，一旦按照工作结构对横向磁通电机10进行安装，即可便于横向磁通电机10的维修。

从图1至图3中所示的实施例还可以认识到，转子部分18的刚性驱动构件50可旋转地与轴侧构件34啮合，其在轴向的一侧穿过轴侧构件34向外延伸，并在轴向的另一侧穿过外壳26向外延伸，刚性驱动构件50可旋转。在其他为说明的实施例中，刚性驱动构件50还可以是空心驱动构件。驱动构件50用于将旋转动力从外部机构(未示出)传输向横向磁通电机10。例如，所述外部机构(未示出)可以是风车可旋转转轮(未示出)，转子叶片(未示出)与风车可旋转转轮固定，将旋转动力传输向横向磁通电机10。上述外部机构为非限定性示例，在不脱离本专利申请的范围的情况下，可以考虑采用其他外部机构将旋转动力传输向横向磁通电机10。

现在重点着眼于图3，其中示出了横向磁通电机10的半分解视图，其中，有经验的读者可以看出，转子部分18沿着轴向从定子部分14上取出。从外壳26上拆下轴侧构件34，即可将转子部分18沿着轴向从定子部分14上取出。应当认识到，该示例性实施例的转子部分18具有三个不同的轴向相位模块30，每个模块30提供一个电相位，每个相位模块30与所示定子部分14的三个相位模块30轴向对齐并可操作地与它们配合。转子部分18包括多个交替的磁铁54和磁通集中器58，它们设置于与旋转轴22平行的位置。多个铁芯62位于一对铝材端座构件66之间，由它们固定，多对磁极118从铝材端座构件66从近端沿着径向延伸。

如上所述，转子部分18相对于定子部分14旋转。根据预期目的的不同，旋转速度可能不同。发电量仍然是转子部分18的转矩和转速的函数。因此，如果横向磁通电机快速旋转，则横向磁通电机将产生更多的电量，只要其工作温度保持处于不同部件的工作温度范围之内，以免任何部件发生损坏(例如，磁体退磁或绝缘漆劣化等)。轴侧构件34可从外壳26拆卸下来，进行检查与维修。图3还示出了，转子部分18的每个相位模块30采用永磁体54和磁通集中器58交替排列的顺序。强永磁体54可由日本日立金属有限公司(Hitachi MetalsLtd)和NEOMAX Co.Ltd提供的铌铁硼(Nb-Fe-B)制造而成。另外，还可以通过美国麦格昆磁公司(Magnequench Inc)获得适当的磁体，可在美国第5,411,608号、第5,645,651号、第6,183,572号、第6,478,890号、第6,979,409号和第7,144,463号专利中部分了解此技术。

将在下面更详细地描述每个相位模块30。然而，可配备一个定位机构，使每个相位模块30相对于其相邻的相位模块30成一定角度，这样可以保持适当的相位差。一般而言，所述相位差设定为120度电角度，以提供标准的在完整的360°电周期内重叠的对称电流。理论上，120度相位差可以消除不是三(3)的倍数的谐波。本说明书中所说明的120度相位差是优选实施例，其无意限制本发明的相位差角度。

图3所示的说明性实施例包括三(3)个相位模块30。另一个可能的实施例包括多个三(3)相模块30，它们彼此机械固定在一起，并按相位彼此进行电连接，通过近近增加横向磁通电机10的轴向长度来增加横向磁通电机10的容量。因此，九(9)个相位模块30将每三个相位模块30连接在一起，形成“三重”三相30横向磁通电机10。另一个可能的实施例是单相30横向磁通电机10，其只包括一个相位模块30。另一个可能的实施例可以是两相横向磁通电机10在单相30结构中电连接在一起，两相30结构中的相位差为90度电角度。

转子部分18包括圆柱形支撑架70，支撑架70最好可拆卸并与可旋转驱动构件50相固定。如上所述，圆柱形支撑架70具备适当尺寸，其用于容纳三个电相位，每个电相位由相位模块30提供，相位模块30包括一系列交替排列的磁体54和磁通集中器58，它们固定在相位模块30上。环形定子部分14和环形转子部分18由称作“气隙”74的间隙分隔开，允许所述转子部分18相对于所述定子部分14自由旋转。通常，气隙74越小，横向磁通电机的性能则越好。然而，气隙74受到限制，以避免定子部分14和转子部分18之间发生任何机械干涉，而且当启动横向磁通电机10时，气隙74还将受到制造和装配公差以及零部件热膨胀的影响。定子部分14包括软铁芯62(C型铁芯)，软铁芯62将磁通量引导向基本垂直于转子部分18的旋转方向的方向。横向磁通电机10的所述定子部分14在每个相位模块30中还包括电导体，该电导体为环形线圈78形式，其沿着平行于横向磁通电机10旋转方向的方向卷绕。在该实施例中，所述转子部分18包括多个相同的永磁体54，它们位于适当的位置，可以在气隙74方向产生交替的磁通量。该磁通量沿着径向方向穿过气隙74并穿透所述定子部分14的软铁芯62，所述软铁芯62将该磁通量引导向环形线圈78周围。

在包括转子部分18的横向磁通电机10中，所述转子部分18包括多个相同的永磁体54和多个磁通集中器58，所述永磁体54位于适当方向，其磁化方向平行于所述转子部分18的旋转方向，沿着旋转轴22。磁通集中器58位于永磁体54之间，将永磁体54产生的磁通量沿径向重新导向所述气隙74。相比之下，定子部分14包括“马蹄形”软铁芯62，该软铁芯位于适当位置，以便将穿过这些铁芯62内的磁通量引导向主要垂直于所述转子部分18的旋转方向的方向。相对于所述旋转方向，所述定子部分14的铁芯62内垂直方向的磁通量在每单位电机质量上为横向磁通电机提供较高的机械转矩。

图4示出了先前技术的铁芯62，其利用多层层叠金属片材82制造而成，这些金属片材经过弯曲，由绝缘层86分隔开。当铁芯62可操作性地装配于横向磁通电机之内时，金属片材82层叠于与旋转轴22平行的平面上。如图5所示，磁通量90沿着正交于多层层叠金属片材82表面的方向从磁通集中器58.1流出。涡流94在电导体内在垂直于磁场90和垂直于层叠金属片材82表面的平面上以闭环流动。相比之下，图6进一步示出了涡流94在垂直于磁场90和平行于层叠金属片材82表面的平面上以闭环流动。

图7中示出了一种铁芯62，该铁芯62由多层层叠的弯曲金属片材82制造而成，金属片材82相对于铁芯轴104弯曲，金属片材82由绝缘层86分隔开，当铁芯62可操作性地装配于横向磁通电机之内时，金属片材82层叠于与旋转轴22垂直的平面上。每个铁芯柱114包括铁芯柱114截面减少部分120，该截面减少部分120体现为倾斜部分116，在倾斜部分116上，每个铁芯柱114的截面逐步减少，从而提供一对小于铁芯柱114截面的磁极118。倾斜部分116交错地位于铁芯柱114相对的两侧上，因此，可以以一定角度上偏移同一铁芯62的磁极118，这样当磁通集中器58与转子部分18可操作性地装配在一起时，允许铁芯62与相邻磁通集中器58发生磁相互作用。可调整所述截面减少部分120，使铁芯柱磁极118相对于相应磁通集中器58实现均匀偏移、一定距离偏移或部分重叠。倾斜部分116可以体现为在铁芯62弯曲段之后在铁芯柱114上开始倾斜。或者，倾斜部分116可以体现为在铁芯柱114上的弯曲段的旁边开始倾斜。在另一个非图示所说明的实施例中，为了在径向减少铁芯62的高度并获得更佳紧凑的铁芯62，倾斜部分116在铁芯62弯曲段之前在铁芯柱114上开始倾斜。然而，倾斜部分116以直线或平面示出，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以体现为曲面120。可利用倾斜部分116对铁芯62的形状变型进行调节，以管理通过铁芯62的磁通量。如图8所示，磁通量90沿着正交于多层层叠金属片材82表面的方向从磁通集中器58.1流出，流向铁芯62的第一铁芯柱114。磁通量90从同一铁芯柱114流出，从铁芯柱的相对表面流回相邻的磁通集中器58.2。当磁通集中器58不与铁芯62的铁芯柱114径向对齐时，发生该磁通量90路径。否则，当磁通集中器58与铁芯62的铁芯柱114径向对齐时，磁通量90进入铁芯62的一个铁芯柱114，穿过铁芯62的第二铁芯柱114后流出。在两个位置上，磁通量90路径平行于铁芯62的每层金属片材82。涡流94在电导体内在垂直于磁场90的平面上以闭环流动。图9进一步示出了涡流94在垂直于磁场90和垂直于层叠金属片材82表面的平面上以闭环流动。涡流94被控制在金属片材82的厚度之内，因此，产生多个减小的涡流94，从而提高铁芯62的效率。

图10、图11和图12描述了采用多层金属片材82制造而成的典型铁芯62。通过这些图示，读者可以认识到金属片材82环绕中央开口98而形成的型式，中央开口98用于将线圈78(图10、图11和图12未示出)容纳在其中。

生产铁芯62的可能制造方法包括环绕中央夹具进行金属片轧制，中央夹具具备适当尺寸，其用于在轧制金属片102的中央留下一个开口，形成双铁芯106。轧制磁性金属带102如图13a所示，其为加工第一步——环绕中央夹具进行金属片轧制之后的效果。随后沿着中心平面110切割双铁芯106，将其一分为二。其效果如图13b所示，其中示出了图13a所示之双铁芯106的一半，即形成铁芯62。第三步为加工铁芯柱114，使其具备如图13c所示的角度α。在铁芯62相对的两侧切割掉铁芯柱114的一部分，形成一对磁极118并使磁极118获得轴向偏移122，因此，并非轴向对齐。一对磁极118获得轴向偏移122，它们的轴向偏移122分别朝向不同的磁通集中器58(图13中未示出)并且允许磁通量90(图13中未示出)穿过铁芯62。如果需要，可利用铁芯62的切割来调节一对磁极118的磁极偏移量和定子重叠。铁芯62的切割应当妥当进行，确保两层金属片材82之间不存在金属残留物，从而防止铁芯62中发生磁短路。作为加工工艺的一部分，可对铁芯62进行刻蚀(刻蚀工艺)，确保铁芯62中不存在磁短路。如上所述，在金属片材82的表面添加一层诸如电绝缘树脂或清漆之类的绝缘材料，有助于防止金属片材82之间发生磁短路。图14示出了铁芯62的最终结构的一个示例。还可以进一步切割铁芯62，减小其宽度和/或长度，以制造更紧凑的横向磁通电机。可对金属片材进行拉伸，使其超出其弹性变形域，以改变铁芯62在特定区域的厚度。可利用铁芯62的多层金属片材的厚度变化来修改、更改和/或调整铁芯62的磁特性。

图15、图16和图17中示出了一圈铁芯62，这些铁芯62按照预定角度围绕旋转轴22排列。每个铁芯62各自的位置由相应的铁芯卡槽126决定，铁芯卡槽126分别位于一对端座构件66.1和66.2中。铁芯62位于径向方向上并固定妥当，铁芯62的各对磁极118基本上朝向旋转轴22。环形线圈78安装于铁芯62的中央开口98中，连接导线130伸出图中所示的装配体之外，实现电连接。应当认识到，铁芯62由一对与铁芯成角β的端座构件66.1和66.2固定，因此，当磁通集中器58与转子部分18可操作性地装配在一起并且转子部分18绕旋转轴22旋转时，提供与磁通集中器58的渐进的磁相互作用。

图17至图19中示出了角α和角β的更多细节。而且，角α表示为铁芯62的每个铁芯柱上的切割面的角度，而角β由位于一对端座构件66.1和66.2中的铁芯卡槽126的形状界定。铁芯卡槽126包括一个倾斜部分134，用于与铁芯62的每个铁芯柱114上的相应的倾斜部分138相配合。铁芯卡槽126的倾斜部分134和铁芯柱114上的相应的倾斜部分138将确定每个铁芯62相对于旋转轴22的径向距离。各对磁极118相对于转子部分18的最终距离将由气隙74的最终调整确定，可使用镗床对装配好的定子14的中央部分进行珩磨来实现气隙74的最终调整。图20至图23示出了铁芯62与环形线圈78的部件装配，并示出了铁芯62与永磁体54和磁通集中器58的配合。通过铁芯62的部件装配，读者可以认识到，因为是在铁芯62上以角α进行相对切割，所以各对磁极118并非同时朝向同一个磁通集中器58。角β确保各对磁极118和磁通集中器58之间产生渐进的磁相互作用。

上文提供的描述和附图说明旨在对本发明进行阐释。它们并非是对本发明的范围的限制。可在不脱离本发明的范围的前提下对这些实施例作出修改，本发明的范围由下列权利要求书界定。

Claims (20)

1.一种与电机配套使用的铁芯，该铁芯包括：

多层铁磁性片材，该多层铁磁性片材弯曲成“U”型结构，彼此层叠，每层片材表面基本与“U”型结构的铁芯轴平行；以及

一对铁芯柱，该铁芯柱分别包括沿着铁芯柱方向的截面缩小部分，该截面缩小部分朝向铁芯的一对磁极。

2.权利要求1所述的铁芯，其中，所述截面缩小部分包括一个倾斜的平面部分。

3.权利要求1所述的铁芯，其中，所述铁芯的第一铁芯柱上的所述截面缩小部分与其第二铁芯柱上的所述截面缩小部分相对。

4.权利要求1所述的铁芯，其中，所述铁芯的第一铁芯柱上的所述截面缩小部分与其第二铁芯柱上的所述截面缩小部分相对，形成磁极偏移。

5.权利要求1所述的铁芯，其中，所述截面缩小部分可调节铁芯相对于相应的磁通集中器的重叠。

6.权利要求1所述的铁芯，其中，相邻两层片材之间由一层绝缘层分隔。

7.权利要求1所述的铁芯，其中，所述铁芯包括一对相邻的弯曲，部分环绕所述铁芯轴。

8.权利要求1所述的铁芯，其中，至少一层所述铁磁性片材包含层厚度变化。

9.权利要求8所述的铁芯，其中，所述厚度变化位于所述铁磁性片材层的弯曲段。

10.权利要求1所述的铁芯，其中，所述截面缩小部分用于在径向相对于所述电机的旋转轴给所述铁芯定位。

11.一种横向磁通电机，其包括：

转子部分；以及

定子部分，所述定子部分包括多个铁芯，用于与所述转子结合使用，所述多个铁芯中的每个铁芯包括：

多层铁磁性片材，该多层铁磁性片材弯曲成“U”型结构，彼此层叠，每层片材表面基本与“U”型结构的铁芯轴平行；以及

一对铁芯柱，该铁芯柱分别包括沿着铁芯柱方向的截面缩小部分，该截面缩小部分朝向铁芯的一对磁极。

12.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述截面缩小部分包括一个倾斜的平面部分。

13.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述铁芯的第一铁芯柱上的所述截面缩小部分与其第二铁芯柱上的所述截面缩小部分相对。

14.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述铁芯的第一铁芯柱上的所述截面缩小部分与其第二铁芯柱上的所述截面缩小部分相对，形成磁极偏移。

15.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述截面缩小部分可调节铁芯相对于相应的磁通集中器的重叠。

16.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，相邻两层片材之间由一层绝缘层分隔。

17.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述铁芯包括一对相邻的弯曲，部分环绕所述铁芯轴。

18.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，至少一层所述铁磁性片材包含层厚度变化。

19.权利要求18所述的横向磁通电机，其中，所述厚度变化位于所述铁磁性片材层的弯曲段。

20.权利要求11所述的横向磁通电机，其中，所述截面缩小部分用于在径向相对于所述横向磁通电机的旋转轴给所述铁芯定位。