CN109194070A - 一种轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法，属于轴向磁通电机领域，其通过对应设置第一定子组件、第二定子组件和第三定子组件，并在对应定子组件上设置定位凸起、定位凹槽、定位齿和定位槽等结构，从而快速实现了对应定子组件之间的精准拼装，并最终形成环形的拼装定子结构。本发明的轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法，其各定子组件的结构简单，拼装简便，定子的制备精度高，制备周期短，能有效保证定子的加工精度，提升轴向磁通永磁电机定子的应用稳定性，缩短定子的加工周期，降低定子的加工成本，具有十分重要的推广应用价值。

Description

一种轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法

技术领域

本发明属于轴向磁通电机领域，具体涉及一种轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法。

背景技术

随着经济社会的不断发展和能源消耗的日益增加，采用永磁励磁取代电励磁以节省能源消耗已成为全世界的共识，因而促进了永磁电机的快速发展。

轴向磁通永磁电机作为一种典型的永磁电机，其气隙磁场为轴向分布，定子、转子通常为盘式结构，往往具有较大的半径、较小的轴向长度、较高的功率密度、结构紧凑及机电时间常数小等特点，且方便设计成多盘式结构，容易实现电机转矩和功率密度的提升，因而广泛应用于交通运输设备及伺服系统的驱动电机。

在现有技术中，轴向磁通永磁电机的定子一般是利用硅钢片卷绕而成，其通常采用冲槽和卷绕的制造方法进行加工，这种加工方法虽然能一定程度上实现定子的加工，但上述加工方法的成本较高、工艺较复杂、精度很难保证，增加了轴向磁通永磁电机的应用成本，限制了轴向磁通永磁电机的推广应用；因此，降低磁通永磁电机定子的成本、简化磁通永磁电机定子的制造工艺对于推动轴向磁通永磁电机的发展与应用显得十分重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法，可实现轴向磁通永磁电机定子的快速、准确拼装，降低定子的加工成本，提升定子的加工精度。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种轴向磁通永磁电机的拼装定子，其特征在于，该拼装定子由沿环向依次设置的多个定子单元对应拼装、粘接而成；

所述定子单元包括可对应拼装的第一定子组件、第二定子组件和第三定子组件；其中，

所述第一定子组件包括呈块状结构的第一本体，所述第一本体的一侧端面上设置有定位凸起，并在背离所述定位凸起的一侧端面上设置有第一定位齿；

所述第二定子组件包括呈块状结构的第二本体，所述第二本体的一侧端面上对应所述定位凸起开设有定位凹槽，并在背离所述定位凹槽的一侧端面上设置有第二定位齿，且所述定位凸起可对应匹配嵌入所述定位凹槽中，并使得所述第一本体和所述第二本体以端面抵接，实现所述第一定子组件和所述第二定子组件的对应拼装；

所述第三定子组件为横截面呈梯形的楔形六面体结构，其具有一对相互背离设置的楔形面，且其中一所述楔形面上对应所述第一定位齿开设有第一定位槽，并在另一所述楔形面上对应所述第二定位齿开设有第二定位槽，继而所述第三定子组件可对应设置在相互拼装的第一定子组件和第二定子组件的一侧，并以所述第一定位槽匹配所述第一定位齿或者以所述第二定位槽匹配所述第二定位齿，从而完成所述定子单元的拼装。

作为本发明的进一步改进，所述第一本体设置有所述定位凸起的一侧端面上开设有贯穿两侧面的第一凹槽，且所述第二本体开设有所述定位凹槽的一侧端面上开设有贯穿两侧面的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别以侧壁面连通对应本体的顶面，并使得所述第一本体和所述第二本体对应拼装后可形成容置线圈的定子开槽。

作为本发明的进一步改进，相邻两定子组件以端面抵接并实现拼装，且相邻两定子组件之间通过胶水粘接或者过盈配合的形式进行稳固。

作为本发明的进一步改进，所述定位凸起呈水平设置的圆柱形结构，相应地，所述定位凹槽呈水平开设的圆柱形通槽。

作为本发明的进一步改进，所述第一定子组件和/或所述第二定子组件由硅钢片叠压而成。

作为本发明的进一步改进，所述第三定子组件由软磁复合材料模压成型。

作为本发明的进一步改进，沿环向对应设置的所述定子单元的数量为18个。

本发明的另一个方面，提供一种所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子的拼装方法，其步骤如下，

S1：将所述第一定子组件和所述第二定子组件相对设置，并以定位凸起对应嵌入所述定位凹槽中，

S2：将所述第三定子组件设置在所述第一定子组件的一侧，并以所述第一定位齿对应嵌入所述第一定位槽中；

或者

将所述第三定子组件设置在所述第二定子组件的一侧，并以所述第二定位齿对应嵌入所述第二定位槽中；

S3：重复步骤S1和步骤S2，完成多个所述定子单元的拼装；

S4：将多个所述定子单元沿环向依次设置，且相邻两所述定子单元之间通过定位槽和定位齿的对应匹配来实现拼装，并最终形成呈环形的拼装定子结构。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其通过对应设置第一定子组件、第二定子组件和第三定子组件，在第一定子组件上设置定位凸起，并在第二定子组件上设置定位凹槽，由定位凸起和定位凹槽的对应匹配可实现第一定子组件和第二定子组件的快速拼装，且第一定子组件和第二定子组件分别对应第三定子组件开设有定位齿，并在第三定子组件上对应开设有定位槽，使得第三定子组件与第一定子组件或者第二定子组件之间可快速定位并拼装，三个定子组件对应拼装成定子单元的效率高，定位精度准，能有效简化电机定子的加工工艺，提升定子的制备精度，降低定子的加工成本；

(2)本发明的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其第一定子组件、第二定子组件和第三定子组件可根据实际需要单元化、模块化快速加工成型，有效提升了轴向磁通永磁电机定子的快速制备，确保了制备过程中定子的加工精度，且各定子组件之间的定位精度高，粘结稳定性强，保证了拼装定子的使用寿命和使用过程中的稳定性，降低了轴向磁通永磁电机的应用成本；

(3)本发明的轴向磁通永磁电机拼装定子的拼装方法，其步骤简单，操作便捷，各定子组件的拼装定位简单、便捷，定子单元及定子的拼装难度低，可有效提升定子的拼装效率，缩短定子的加工周期，降低定子的加工成本，从而间接减低轴向磁通永磁电机的应用成本；

(4)本发明的轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法，其各定子组件的结构简单，拼装简便，定子的制备精度高，制备周期短，能有效保证定子的加工精度，提升轴向磁通永磁电机定子的应用稳定性，缩短定子的加工周期，降低定子的加工成本，具有十分重要的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例中轴向磁通永磁电机的拼装定子立体结构示意图；

图2是本发明实施例中拼装定子的第一定子组件的第一视角立体示意图；

图3是本发明实施例中拼装定子的第一定子组件的第二视角立体示意图；

图4是本发明实施例中拼装定子的第一定子组件的结构侧视图；

图5是本发明实施例中拼装定子的第二定子组件的第一视角立体示意图；

图6是本发明实施例中拼装定子的第二定子组件的第二视角立体示意图；

图7是本发明实施例中拼装定子的第二定子组件的结构侧视图；

图8是本发明实施例中拼装定子的第三定子组件的第一视角立体示意图；

图9是本发明实施例中拼装定子的第三定子组件的第二视角立体示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.第一定子组件，101.第一本体，102.定位凸起，103.第一定位齿；2.第二定子组件，201.第二本体，202.定位凹槽，203.第二定位齿；3.第三定子组件，301.第一定位槽，302.第二定位槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中轴向磁通永磁电机的拼装定子如图1中所示，其由多个第一定子组件1、第二定子组件2和第三定子组件3依次拼装粘结而成；进一步具体地，优选实施例中的第一定子组件1如图2～4中所示，第二定子组件2如图5～7中所示，第三定子组件3如图8～9中所示。

进一步地，优选实施例中的第一定子组件1优选由硅钢片叠压而成，其包括大体呈长方体块状结构的第一本体101，其一侧端面上设置有定位凸起102，且其另一侧端面上设置有第一定位齿103，如图2～4中所示；进一步地，定位凸起102沿第一本体101的长度方向设置，其大体呈圆柱形结构，即定位凸起102的轴线平行于第一本体101的顶面和底面；当然，定位凸起102也可根据实际需要优选为别的形式，如燕尾形；进一步地，第一定位齿103设置在第一本体101背离定位凸起102的一侧，其优选水平设置，即设置方向平行于第一本体101的顶面和底面；进一步地，在第一本体101设置有定位凸起102的侧面上开设有第一凹槽，该第一凹槽的两端连通第一本体101的两侧端面，且其一侧壁面垂直于第一开槽的底面并与开设有定位凸起102的侧面对应连接，第一凹槽的另一侧壁面为倾斜一定角度的斜面，其连通第一本体101的顶面，形成如图2～4中所示的楔形结构，并使得第一本体101的顶面宽度小于其底面的宽度。

进一步地，优选实施例中的第二定子组件2优选由硅钢片叠压而成，其包括大体呈长方体块状结构的第二本体201，其一侧端面上对应第一定子组件1上的定位凸起102设置有定位凹槽202，且其另一侧端面上设置有第二定位齿203，如图5～7中所示；进二步地，定位凹槽202沿第二本体201的长度方向设置，其在优选实施例中大体呈圆柱形凹槽结构，即定位凹槽202的轴线平行于第二本体201的顶面和底面；进一步地，第二定位齿203设置在第二本体201背离定位凹槽202的一侧，其优选水平设置，即设置方向平行于第二本体201的顶面和底面；进一步地，在第二本体201设置有定位凹槽202的侧面上开设有第二凹槽，该第二凹槽的两端连通第二本体201的两侧端面，且其一侧壁面垂直于第二开槽的底面并与开设有定位凹槽202的侧面对应连接，第二凹槽的另一侧壁面为倾斜一定角度的斜面，其连通第二本体201的顶面，形成如图5～7中所示的楔形结构，并使得第二本体201的顶面宽度小于其底面的宽度。

进一步地，第一定子组件1和第二定子组件2可对应通过定位凸起102和定位凹槽202匹配连接，即第一定子组件1和第二定子组件2相对设置，定位凸起102对应嵌入定位凹槽202中，且定位凸起102和定位凹槽202对应匹配后，第一本体101和第二本体201的侧面相互抵接，第一凹槽和第二凹槽连通，并组成如图1中所示的定子开槽，以用于定子组件对应拼装后组成容置线圈的定子开槽；相应地，第一定子组件1和第二定子组件2对应匹配后，两定子组件上的两定位齿相互背离设置。

进一步地，第三定子组件3对应第一定子组件1和第二定子组件2设置，优选实施例中的第三定子组件3呈楔形结构，其顶面平行于底面，一组侧面相互平行，另一组侧面呈一定角度设置，使得第三定子组件3的横截面呈梯形结构；进一步地，在第三定子组件3两不平行的侧面上分别对应第一定位齿103和第二定位齿203设置有第一定位槽301和第二定位槽302，使得第三定子组件3可以第一定位槽301对应匹配第一定子组件1上的第一定位齿103，或者第三定子组件3可通过第二定位槽302对应匹配第二定子组件2上的第二定位齿203，即第一定位齿103或者第二定位齿203可对应嵌入第一定位槽301或者第二定位槽302中，使得第一定子组件1或者第二定子组件2的侧面抵接第三定子组件3对应的侧面。

进一步地，优选实施例中的第一定子组件1、第二定子组件2和第三定子组件3可对应匹配连接组成一个定子单元，其中，第一定子组件1和第二定子组件2通过定位凸起102和定位凹槽202对应匹配连接，第三定子组件3可对应设置在第一定子组件1的一侧或者对应设置在第二定子组件2的一侧，当第三定子组件3设置在第一定子组件1一侧时，第一定位齿103与第一定位槽301对应连接；当第三定子组件3设置在第二定子组件2一侧时，第二定位齿203与第二定位槽302对应连接；进一步地，优选实施例中的拼装定子可通过多个定子单元沿环向对应拼装而成；以定子单元中第三定子组件3设置在第一定子组件1的一侧为例进行举例说明，则该定子单元的两侧分别通过第三定子组件3的第二定位槽302和第二定子组件2的第二定位齿203对应连接另外连个定子单元，从而组成如图1中所示的环形定子结构；进一步优选地，优选实施例中彼此依次对应连接的定子单元为18个，当然，定子单元的设置数量可根据实际需要进行优选，并通过改变第一定子组件1、第二定子组件2、和/或第三定子组件3的尺寸进行优选调整。

进一步优选地，当第一定子组件1和第二定子组件2对应匹配、第一定子组件1和第三定子组件3对应匹配，以及第二定子组件2和第三定子组件3对应匹配时，在相互对应匹配的侧面之间涂设有胶水，通过胶水的作用使得对应匹配的定子组件之间可以稳固粘接，从而形成结构稳定的拼装定子结构；当然，对应匹配的定子组件之间也可以通过别的形式进行对应稳固，例如通过过盈配合的形式进行稳固；进一步优选地，优选实施例中的第一定子组件1和第二定子组件2通过硅钢片叠压而成，第三定子组件3通过软磁复合材料模压而成。

综上所述，利用多个上述所记载的第一定子组件1、第二定子组件2和第三定子组件3拼装形成轴向磁通永磁电机的定子的方法如下：

S1：将第一定子组件1和第二定子组件2相对设置，分别在第一本体101设置有定位凸起102和第二本体201设置有定位凹槽202的侧面上涂设胶水，再将定位凸起102对应嵌入定位凹槽202中，使得第一定子组件1和第二定子组件2上相对设置的一组侧面对应抵接并以胶水粘接稳固，且固定连接的第一定子组件1和第二定子组件2的两端侧面分别平齐，第一凹槽和第二凹槽分别连通并组成顶部具有缺口的通孔结构；

S2：将第三定子组件3设置在第一定子组件1或者第二定子组件2的一侧，并在第三定子组件3正对第一定子组件1或者第二定子组件2的一侧端面上涂设胶水，再将第三定子组件3上的定位槽对应匹配第一定子组件1或者第二定子组件2上的定位齿，且第三定子组件3和对应的定子组件之间通过胶水稳固连接，组成一个定子单元；

S3：依次重复步骤S1和步骤S2，完成多个定子单元的拼装；

S4：将多个定子单元沿环向对应设置，各定子单元的两侧分别设置有定子单元，在相邻两定子单元正对的侧面上分别涂设胶水，通过第三定子组件3上未匹配的定位槽对应匹配相邻定子单元上的定位齿，实现两相邻定子单元的对应连接，继而依次完成多个定子单元的对应匹配连接，形成环状的拼装定子结构。

本发明中轴向磁通永磁电机的拼装定子及其拼装方法，通过优选设置第一定子组件1、第二定子组件2和第三定子组件3，使得第一定子组件1和第二定子组件2可对应快速匹配，再通过多个第三定子组件3的过渡作用，可将多组相互匹配的第一定子组件1和第二定子组件2对应拼装连接成圆环结构，形成轴向磁通永磁电机的拼装定子。本发明中的拼装定子，其结构简单，拼装简便，拼装过程中的拼装精度高，相较于传统的卷绕定子而言，制造工艺更加简单，制造精度更容易得到保证，制造成本更低，一定程度上降低了轴向磁通永磁电机的应用成本，具有较好的推广应用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴向磁通永磁电机的拼装定子，其特征在于，该拼装定子由沿环向依次设置的多个定子单元对应拼装、粘接而成；

所述定子单元包括可对应拼装的第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)；其中，

所述第一定子组件(1)包括呈块状结构的第一本体(101)，所述第一本体(101)的一侧端面上设置有定位凸起(102)，并在背离所述定位凸起(102)的一侧端面上设置有第一定位齿(103)；

所述第二定子组件(2)包括呈块状结构的第二本体(201)，所述第二本体(201)的一侧端面上对应所述定位凸起(102)开设有定位凹槽(202)，并在背离所述定位凹槽(202)的一侧端面上设置有第二定位齿(203)，且所述定位凸起(102)可对应匹配嵌入所述定位凹槽(202)中，并使得所述第一本体(101)和所述第二本体(201)以端面抵接，实现所述第一定子组件(1)和所述第二定子组件(2)的对应拼装；

所述第三定子组件(3)为横截面呈梯形的楔形六面体结构，其具有一对相互背离设置的楔形面，且其中一所述楔形面上对应所述第一定位齿(103)开设有第一定位槽(301)，并在另一所述楔形面上对应所述第二定位齿(203)开设有第二定位槽(302)，继而所述第三定子组件(3)可对应设置在相互拼装的第一定子组件(1)和第二定子组件(2)的一侧，并以所述第一定位槽(301)匹配所述第一定位齿(103)或者以所述第二定位槽(302)匹配所述第二定位齿(203)，从而完成所述定子单元的拼装。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，所述第一本体(101)设置有所述定位凸起(102)的一侧端面上开设有贯穿两侧面的第一凹槽，且所述第二本体(201)开设有所述定位凹槽(202)的一侧端面上开设有贯穿两侧面的第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽分别以侧壁面连通对应本体的顶面，并使得所述第一本体(101)和所述第二本体(201)对应拼装后可形成容置线圈的定子开槽。

3.根据权利要求1或2所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，相邻两定子组件以端面抵接并实现拼装，且相邻两定子组件之间通过胶水粘接或者过盈配合的形式进行稳固。

4.根据权利要求1或2所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，所述定位凸起(102)呈水平设置的圆柱形结构，相应地，所述定位凹槽(202)呈水平开设的圆柱形通槽。

5.根据权利要求1或2所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，所述第一定子组件(1)和/或所述第二定子组件(2)由硅钢片叠压而成。

6.根据权利要求1或2所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，所述第三定子组件(3)由软磁复合材料模压成型。

7.根据权利要求1或2所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子，其中，沿环向对应设置的所述定子单元的数量为18个。

8.一种权利要求1～7中任一项所述的轴向磁通永磁电机的拼装定子的拼装方法，其步骤如下，

S1：将所述第一定子组件(1)和所述第二定子组件(2)相对设置，并以定位凸起(102)对应嵌入所述定位凹槽(202)中，

S2：将所述第三定子组件(3)设置在所述第一定子组件(1)的一侧，并以所述第一定位齿(103)对应嵌入所述第一定位槽(301)中；

或者

将所述第三定子组件(3)设置在所述第二定子组件(2)的一侧，并以所述第二定位齿(203)对应嵌入所述第二定位槽(302)中；

S3：重复步骤S1和步骤S2，完成多个所述定子单元的拼装；

S4：将多个所述定子单元沿环向依次设置，且相邻两所述定子单元之间通过定位槽和定位齿的对应匹配来实现拼装，并最终形成呈环形的拼装定子结构。