CN109391110A - 一种盘式电机结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盘式电机结构，包括：转子盘以及转轴，转子盘为稀土磁钢环，稀土磁钢环固定套设在所述转轴上；左定子盘，包括左磁轭、左绕组和左端盖，所述左磁轭位于左绕组和左端盖之间；右定子盘，包括右磁轭、右绕组和右端盖，所述右磁轭位于右绕组和右端盖之间；所述左定子盘和右定子盘套设在转轴的两端，所述左端盖和转轴之间设有轴承，所述右端盖和转轴之间设有轴承，所述左绕组和右绕组分别位于稀土磁钢环的左右两侧。本发明通过双定子盘和单转子盘的结构减少稀土磁钢用量，本发明中的稀土磁钢环整体制成，整体充磁，极大地方便了生产，有效提高生产效率。

Description

一种盘式电机结构

技术领域

本发明涉及电机结构领域，尤其涉及一种盘式电机结构。

背景技术

盘式电机近年来得到了较快发展。此电机通常具有无铁芯特性，磁场为轴向，磁钢采用稀土永磁材料。此类电机采用双转子单定子结构，定子线圈位于双转子中间。这类电机的磁场气隙较大，需要使用大量的稀土永磁材料来提高转矩。为了提高稀土永磁材料的利用率，大多采用Halbach(海尔贝克)阵列来提高磁材的使用效率。但Halbach阵列很难在组装完成后整体充磁，而每个小磁钢充磁后再组装则难度较大，在实际加工生产中非常不便。因此，如何提高盘式电机的生产效率是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种有效提高生产效率的盘式电机结构，以克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种盘式电机结构，包括：

转子盘以及转轴，转子盘为稀土磁钢环，稀土磁钢环固定套设在所述转轴上；

左定子盘，包括左磁轭、左绕组和左端盖，所述左磁轭位于左绕组和左端盖之间；

右定子盘，包括右磁轭、右绕组和右端盖，所述右磁轭位于右绕组和右端盖之间；

所述左定子盘和右定子盘套设在转轴的两端，所述左端盖和转轴之间设有轴承，所述右端盖和转轴之间设有轴承，所述左绕组和右绕组分别位于稀土磁钢环的左右两侧。

优选地，所述转子盘通过磁钢内套固定在所述转轴上。

进一步地，所述磁钢内套的内圆周设有内花键，所述转轴的外圆周设有与所述内花键配合的外花键。

进一步地，所述磁钢内套与稀土磁钢环粘接在一起。

进一步地，所述磁钢内套的外圆周上设有多个第一凹口，所述稀土磁钢环的内圆周上开有多个与所述第一凹口相对应的第二凹口，第一凹口和第二凹口通过插销定位。

优选地，所述左磁轭粘贴在左端盖上，所述右磁轭粘贴在右端盖上。

优选地，所述左绕组贴靠在左磁轭上，所述右绕组贴靠在右磁轭上。

优选地，所述左端盖或右端盖上设有出线孔。

优选地，所述左端盖和右端盖通过外壳相连接，所述左绕组和右绕组均安装在所述外壳上，所述转子盘位于外壳中。

如上所述，本发明一种盘式电机结构，具有以下有益效果：

1、本发明通过双定子盘和单转子盘的结构减少了稀土永磁材料(稀土磁钢环)的用量。

2、本发明中的稀土磁钢环整体制成，不需由多个小磁钢拼装，并可整体充磁，极大地方便了生产，有效提高生产效率。

3、本发明中的左绕组和右绕组能够直接两侧的端盖，极大地方便了左绕组和右绕组的散热，从而提高了电机电流密度。

4、本发明中转子盘上的稀土磁钢环无需转盘支撑，进一步地降低了转动惯量，有利于提高电机的动态特性。

5、本发明采用双定子盘和单转子盘的结构，消除了单定子盘双转子盘中两个转子盘之间磁钢具有相互吸引力的影响，进一步优化了盘式电机的生产工艺。

附图说明

图1为本发明中转子盘的结构图。

图2为图1中H-H处剖视图。

图3为本发明中转子盘的拆分示意图。

图4为本发明的整体结构示意图。

图5为图4中I-I处剖视图。

图6为本发明的拆分示意图。

图7为本发明中左磁轭和右磁轭的第一种结构图。

图8为本发明中左磁轭和右磁轭的第二结构图。

图9为本发明中左磁轭和右磁轭的第三种结构图。

图10为本发明中左定子盘和右定子盘的串联星型视图。

图11为本发明中左定子盘和右定子盘的串联三角型视图。

图12为本发明中左定子盘和右定子盘的并联星型视图。

图13为本发明中左定子盘和右定子盘的并联三角型视图。

图中：

1 转子盘 100 定位孔

10 磁钢内套 13 插销

11 第二凹口 101 内花键

102 第一凹口 4 转轴

41 外花键 21 左磁轭

22 左绕组 23 左端盖

31 右磁轭 32 右绕组

33 右端盖 5 轴承

6 外壳 7 出线孔

8 螺栓 200 硅钢片

300 软磁材料

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一：如图1-图6所示，本发明公开一种盘式电机结构，包括：

转子盘1以及转轴4，结合图1-图3，所述转子盘1为稀土磁钢环，稀土磁钢环固定套设在所述转轴4上。所述稀土磁钢环11是一体的盘形结构，加工时其整体一次充磁形成永磁磁钢，生产制作过程简单。

左定子盘，结合图4-图6，其包括左磁轭21、左绕组22和左端盖23，所述左磁轭21位于左绕组22和左端盖23之间。右定子盘，其包括右磁轭31、右绕组32和右端盖33，所述右磁轭31位于右绕组32和右端盖33之间。参考图5和图6，所述左定子盘和右定子盘套设在转轴4的两端，其中，所述左端盖23和转轴4之间设有轴承5，所述右端盖33和转轴4之间设有轴承5，所述左绕组22和右绕组32分别位于稀土磁钢环的左右两侧。当转轴4转动时，转轴4带着稀土磁钢环转动，左右定子盘相对固定。

本发明的原理是：采用双定子盘单转子盘结构，转子盘1位于左定子盘和右定子盘中间，整体无铁芯，从而有效减小磁场气隙。具体的：本发明中的稀土磁钢环是稀土永磁材料，其为一整块的盘形结构，没有阵列形式，从而能便于充磁，提高生产效率。所述稀土永磁材料是指稀土金属和过渡族金属(如钴、铁等)形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。稀土磁钢环的磁场为轴向充磁，左定子盘和右定子盘上的左绕组22和右绕组32具有相同结构，在空间上(轴向)重叠布置。左绕组22的外侧有左磁轭21，右绕组32的外侧有右磁轭31，进而能够有效提高稀土永磁材料的利用率。也就是说，本发明能能够实现稀土材料的最大化利用，同时还能有效提高生产效率。本发明中的稀土磁钢环无需转盘支撑，进一步地降低了电机转子的转动惯量，有利于提高电机的动态特性。提高动态特性即使得电机提速快、降速快。

实施例二：

结合图1-图6，在实施例一的基础上，具体的，当转轴4由非磁性材料(例如铝合金)制作时，其可以与稀土磁钢环直接接触配合；但是，参考图2和图3，当转轴4是由带磁性的材料(例如合金钢)制作时，其不能直接与稀土磁钢环接触配合，此时，所述转子盘1通过磁钢内套10固定在所述转轴4上。所述磁钢内套可由非磁性材料制成，如PPS高强度工程塑料、高强度镁铝合金等。如图3所示，在本实施例中，所述磁钢内套10的内圆周设有内花键101，所述转轴4的外圆周设有与所述内花键101配合的外花键41。本实施例中的所述磁钢内套10与稀土磁钢环通过结构胶粘接在一起。

进一步的，如图2和图3所示，本实施例中的磁钢内套10外圆周上设有多个第一凹口102，所述稀土磁钢环的内圆周上开有多个与所述第一凹口102相对应的第二凹口11，第一凹口102和第二凹口11通过插销13定位。进而方便稀土磁钢环的内圆周与磁钢内套10的外圆周固定。为了保证了磁钢内套10与转轴4组装后的垂直度，内花键101和外花键41的长度大于磁钢内套10的轴向厚度。

本实施例中左定子盘2和右定子盘3的具体结构是：所述左磁轭21嵌入并通过结构胶粘贴在左端盖23的内壁上，以增强左端盖23的强度；所述右磁轭31嵌入并通过结构胶粘贴在右端盖33的内壁上，以增强右端盖33的强度。为了有效散热，所述左绕组22贴靠在左磁轭21上，所述右绕组32贴靠在右磁轭31上，参考图5，因为左磁轭21的面积小于左绕组22，右磁轭31的面积小于右绕组33，左绕组22和右绕组32有一部分是分别直接贴靠在左端盖23和右端盖33上的。进而让左绕组22的热量直接通过左磁轭21和左端盖23进行散发，右绕组32的热量直接通过右磁轭31和右端盖33进行散发，提高散热效率，从而能够有效提高本电机的电流密度，也就能提升额定功率。此外，在左绕组22和右绕组32上可以涂设导热硅脂之类的导热材料，以进一步增强左绕组22和右绕组32的散热效果。

本发明中的左磁轭21和右磁轭31可以由电工硅钢片200卷制、压合而成，并在轴向上是由多个同心圆柱体组成的圆环结构，参考图7。左磁轭21和右磁轭31也可由无取向的软磁材料300制成，如SMC制成的整体圆环结构，参考图8。左磁轭21和右磁轭31还可以是用多个具有扇形结构的软磁材料300沿圆周方向拼接而成的圆环结构状磁轭，参考图9。

如图4或与5所示，本实施例中，在右端盖33上设有出线孔7，可把电机出线引出。所述出线孔7也可以开设在左端盖23上。

在本实施例中，参考图6，所述左绕组22和右绕组32上分别开设有定位孔100，通过定位孔100与外壳6通过螺栓8准确配合连接，以确保组装时左绕组22和右绕组32在空间上(轴向)重叠布置。

参考图5和图6，所述左端盖23和右端盖33通过外壳6相连接，外壳6为环形结构，所述左绕组22和右绕组32均通过螺栓8安装在所述外壳6上，所述左端盖23和右端盖33与外壳6均通过螺栓8连接。组装后，所述转子盘1位于外壳6中，左定子盘2和右定子盘3将转子盘1夹在中间。

本发明中的左绕组22和右绕组32分别为三相绕组，分别有六个触头，左绕组22的三相绕组触头分别为A11、B11、C11和A12、B12、C12，右绕组32的三相绕组触头分别为A21、B21、C21和A22、B22、C22。可将两个绕组的触头连接进行串联或并联。

实际使用时，图10为串联星型连接，即将触头A12、B12、C12分别与触头A21、B21、C21相连作为中间触头，将触头A11、B11、C11依次连接在一起，整个电机的引出线为A22、B22、C22。

图11为串联三角型连接，即将触头A12、B12、C12分别与触头A21、B21、C21相连作为中间触头，将触头B11、C11、A11分别与触头A22、B22、C22相连，整个电机的引出线为A22、B22、C22。

图12为并联星型连接，触头A11、B11、C11分别与触头A21、B21、C21连接，触头A11、B11、C11依次连接在一起，触头A12、B12、C12分别与触头A22、B22、C22连接，整个电机的引出线为A22、B22、C22。

图13为并联三角型连接，触头A11、B11、C11分别与触头A21、B21、C21连接，触头A12、B12、C12分别与触头A22、B22、C22连接，触头A21与触头B22连接，触头B21与触头C22连接，触头C21与触头A22连接，整个电机的引出线为A22、B22、C22。

综上所述，本发明一种盘式电机结构，能够提高生产效率，节约稀土资源。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种盘式电机结构，其特征在于，包括：

转子盘(1)以及转轴(4)，转子盘(1)为稀土磁钢环，稀土磁钢环固定套设在所述转轴(4)上；

左定子盘，包括左磁轭(21)、左绕组(22)和左端盖(23)，所述左磁轭(21)位于左绕组(22)和左端盖(23)之间；

右定子盘，包括右磁轭(31)、右绕组(32)和右端盖(33)，所述右磁轭(31)位于右绕组(32)和右端盖(33)之间；

所述左定子盘和右定子盘套设在转轴(4)的两端，所述左端盖(23)和转轴(4)之间设有轴承(5)，所述右端盖(33)和转轴(4)之间设有轴承(5)，所述左绕组(22)和右绕组(32)分别位于稀土磁钢环的左右两侧。

2.根据权利要求1所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述转子盘(1)通过磁钢内套(10)固定在所述转轴(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述磁钢内套(10)的内圆周设有内花键(101)，所述转轴(4)的外圆周设有与所述内花键(101)配合的外花键(41)。

4.根据权利要求2所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述磁钢内套(10)与稀土磁钢环(11)粘接在一起。

5.根据权利要求2所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述磁钢内套(10)的外圆周上设有多个第一凹口(102)，所述稀土磁钢环的内圆周上开有多个与所述第一凹口(102)相对应的第二凹口(11)，第一凹口(102)和第二凹口(11)通过插销定位。

6.根据权利要求1所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述左磁轭(21)粘贴在左端盖(23)上，所述右磁轭(31)粘贴在右端盖(33)上。

7.根据权利要求1所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述左绕组(22)贴靠在左磁轭(21)上，所述右绕组(32)贴靠在右磁轭(31)上。

8.根据权利要求1所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述左端盖(23)或右端盖(33)上设有出线孔(7)。

9.根据权利要求1所述的一种盘式电机结构，其特征在于：所述左端盖(23)和右端盖(33)通过外壳(6)相连接，所述左绕组(22)和右绕组(32)均安装在所述外壳(6)上，所述转子盘(1)位于外壳(6)中。