CN202435153U - 拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机及其定子组件 - Google Patents
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Abstract
拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机,包括设有定子铁芯的定子组件;定子铁芯由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔,该定子铁芯外圆柱面往中心轴线均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽；定子组件则包括与定子铁芯之电枢槽同样数量的绕组组件,各该绕组组件均包括与定子铁芯之电枢槽适配的绕组线架、设置在该绕组线架之槽位内的定子绕组和设置在该绕组线架之通孔内的导磁体;各该绕组组件分别设置在定子铁芯的各电枢槽内。本实用新型盘式电机具有轴向尺寸短、运动部件少、涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、功率密度大和材料利用率高等优点,是一种高效节能的电机。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电机制造的磁路零部件,特别是涉及盘式电机制造的磁路零部件,尤其涉及以电枢绕组为特征和以磁性材料为特征的定子或转子本体。
【背景技术】
盘式电机是1821年由法拉第实用新型,100多年来,由于材料和工艺水平的限制, 始终未能得到进一步发展。上世纪四五十年代, 盘式电机重新受到重视,被应用在计算机硬盘和微型磁带录音机等产品上。盘式电机与传统径向磁路电机相比较具有轴向尺寸短、运动部件少和电机效率高等优点,特别适合于电机轴向安装尺寸有严格限制的场合。
传统永磁电机采用径向磁极结构，它将绕组按一定的规律嵌放在铁芯叠片中，但这种电机轴向尺寸长，不适合在薄型的空间内安装。为此，以压缩轴向尺寸为目标，改变传统电机径向磁路为轴向磁路结构的盘式电机越来越受到人们重视。现有技术盘式电机的定子铁芯采用硅钢材料，铁损大，发热严重，从而造成效率低下。
随着盘式电机技术的一步步发展，人们发现，盘式电机的利用率一直做得不是很理想。大家知道传统电机定子把转子包在里面,散热效果不是很好,而盘式电机在结构上虽然避免了这种现象,但是在相同体积下盘式电机的定子齿数一般比传统电机的齿数多,也就意味着铁损多,效率低。
在电机的损耗中，铁损占据了相当大的比例，这些损耗都以发热形式耗散了,不可再生能源，同时提高了电机温升，降低电机效率。减少电机铁损是电机设计一大课题，采用导磁率高，电阻大，涡流损耗小的新材料取代硅钢片是电机研发的一个方向。硅钢片在导磁率、电阻、涡流损耗和高频特性等方面的固有缺点使我们无法用其制造出更高效率的盘式电机。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机及其定子组件,不仅具有轴向尺寸短和运动部件少的优点,而且还具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、功率密度大和材料利用率高等优点,是一种高效节能的电机。
本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：
提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机,包括机壳、端盖、定子组件、与所述定子组件适配的转子组件和电机轴;所述定子组件的一个端面轴向地固定在所述端盖内面;所述转子组件固定在所述电机轴上、平行地靠近所述定子组件另一端面而与之形成轴向气隙;所述电机轴可转动地支承在所述端盖和/或机壳确定的位置上,所述端盖固定在所述机壳的敞口端部;所述定子组件包括定子铁芯;所述定子铁芯由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔,该定子铁芯外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽;所述定子组件则还包括与所述定子铁芯之轴向电枢槽同样数量的绕组组件,各该绕组组件均包括与所述定子铁芯之轴向电枢槽适配的绕组线架、设置在该绕组线架之槽位内的定子绕组和设置在该绕组线架之通孔内的导磁体;各该绕组组件分别设置在所述定子铁芯的各轴向电枢槽内。
所述定子绕组用快干型胶粘剂固定在所述绕组线架之槽位内。
所述绕组组件用胶粘剂固定在所述定子铁芯的轴向电枢槽内。
所述转子组件包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆盘形的转子片,以及偶数块永磁体;所述转子片上均匀间隔地设有与所述永磁体同等数量的通孔,各该永磁体均匀间隔地固定在所述转子片的各通孔内,N、S极交替排列。
所述转子组件还包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆柱形的束磁板,该束磁板的外部直径小于所述转子片的外部直径,所述束磁板设有中央通孔;所述束磁板固定在背离所述定子组件的所述转子片的端面上,并将固定在所述转子片之各通孔内的各永磁体遮盖住。
所述转子片设有中央通孔,围绕该中央通孔的周边设有多个轴向通孔;所述电机轴上设有一圈台阶,该台阶上设有多个轴向螺纹孔;所述电机轴插入所述转子片的中央通孔内,各螺丝穿越所述转子片上的各轴向通孔拧入所述电机轴之台阶上的各轴向螺纹孔内,从而将所述转子片固定到所述电机轴上。
所述端盖内面设有与所述定子铁芯的轴向中央通孔适配的轴向中央凸台;所述端盖之轴向中央凸台装配于所述定子铁芯的轴向中央通孔内,并且所述定子组件之定子铁芯用胶粘剂固定在所述端盖上。
所述盘式电机还包括安装在所述端盖之轴向中央通孔内的两只轴承,借助该两轴承,所述电机轴可转动地支承在所述端盖上。
还提供一种用于盘式电机上的定子组件,包括定子铁芯,所述定子铁芯由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔,该定子铁芯外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽;所述定子组件则还包括与所述定子铁芯之轴向电枢槽同样数量的绕组组件,各该绕组组件均包括与所述定子铁芯之轴向电枢槽适配的绕组线架、设置在该绕组线架之槽位内的定子绕组和设置在该绕组线架之通孔内的导磁体;各该绕组组件分别设置在所述定子铁芯的各轴向电枢槽内。
同现有技术相比较，本实用新型拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机及其制造方法和定子组件之有益效果在于：
采用非晶铁合金材料构筑盘式电机的轴向磁路,可有效缩小盘式电机的体积，降低损耗和提高效率;同时可单独制作各绕组组件,再将其放入定子铁芯的各轴向电枢槽内,装配方便和节约工时;端盖内面设有插入到定子铁芯之轴向中央通孔内的轴向中央凸台,而将固定电机轴的两只轴承都安装在端盖的轴向中央通孔内,充分利用了定子铁芯的厚度,使该盘式电机的轴向尺寸更短;所述定子组件之定子铁芯用胶粘剂固定在所述端盖上,并将电机轴设计成台阶轴,直接将转子组件固定在电机轴的台阶上,使该盘式电机的所用部件更少;为了防止磁路漏磁，提高蓄磁能力,特意在背离所述定子组件的所述转子片的端面上固定了一块束磁板。本实用新型不仅具有轴向尺寸短和运动部件少的优点,而且还具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、功率密度大和材料利用率高等优点,是一种高效节能的电机。
【附图说明】
图1是本实用新型“拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机”优选实施例的整体结构正投影纵剖面示意图;
图2是所述盘式电机的轴测投影示意图；
图3是所述盘式电机之绕组组件22装入定子铁芯21时的轴测投影示意图,图中箭头A指示装入方向;
图4是所述盘式电机的磁路示意图,图中箭头B、C、D和E表示磁路的流向;
图5是所述盘式电机之定子绕组221绕制在绕组线架222上而成为绕组组件22的轴测投影示意图,图中没有画出导磁体223;
图6是所述盘式电机之绕组线架222的轴测投影示意图;
图7是所述盘式电机之导磁体223的轴测投影示意图;
图8是图1所示盘式电机之定子组件20的正投影俯视示意图；
图9是图8的G-G剖视图；
图10是图1所示盘式电机之转子组件30的正投影仰视示意图；
图11是所述盘式电机之转子组件30的轴测投影示意图;
图12是所述转子组件30另一方向的轴测投影示意图。
【具体实施方式】
下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1至图12,提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，包括机壳10、端盖40、定子组件20、与所述定子组件20适配的转子组件30和电机轴50;所述定子组件20的一个端面轴向地固定在所述端盖40内面;所述转子组件30固定在所述电机轴50上、平行地靠近所述定子组件20另一端面而与之形成轴向气隙90;所述电机轴50可转动地支承在所述端盖40和/或机壳10确定的位置上,所述端盖40固定在所述机壳10的敞口端部;所述定子组件20包括定子铁芯21;所述定子铁芯21由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔211,该定子铁芯21外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽212;所述定子组件20则还包括与所述定子铁芯21之轴向电枢槽212同样数量的绕组组件22,各该绕组组件22均包括与所述定子铁芯21之轴向电枢槽212适配的绕组线架222、设置在该绕组线架222之槽位2221内的定子绕组221和设置在该绕组线架222之通孔2222内的导磁体223;各该绕组组件22分别设置在所述定子铁芯21的各轴向电枢槽212内。
参见图5和图6,所述定子绕组221用快干型胶粘剂固定在所述绕组线架222之槽位2221内。
参见图3、图8和图9,所述绕组组件22用胶粘剂固定在所述定子铁芯21的轴向电枢槽212内。
参见图1、图10和图11,所述转子组件30包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆盘形的转子片31,以及偶数块永磁体32;所述转子片31上均匀间隔地设有与所述永磁体32同等数量的通孔315,各该永磁体32均匀间隔地固定在所述转子片31的各通孔315内,N、S极交替排列。
参见图1和图12,为了防止磁路漏磁，提高蓄磁能力,所述转子组件30还包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆柱形的束磁板33,如该束磁板33可用牌号为Q235的碳素结构钢制成,该束磁板33的外部直径小于所述转子片31的外部直径,所述束磁板33设有中央通孔331;所述束磁板33固定在背离所述定子组件20的所述转子片31的端面319上,并将固定在所述转子片31之各通孔315内的各永磁体32遮盖住。
参见图2、图10和图11,所述转子片31设有中央通孔311,围绕该中央通孔311的周边设有多个轴向通孔312;所述电机轴50上设有一圈台阶51,该台阶51上设有多个轴向螺纹孔512;所述电机轴50插入所述转子片31的中央通孔311内,各螺丝穿越所述转子片31上的各轴向通孔312拧入所述电机轴50之台阶51上的各轴向螺纹孔512内,从而将所述转子片31固定到所述电机轴50上。
参见图1至图3,所述端盖40内面设有与所述定子铁芯21的轴向中央通孔211适配的轴向中央凸台42;所述端盖40之轴向中央凸台42装配于所述定子铁芯21的轴向中央通孔211内,并且所述定子组件20之定子铁芯21用胶粘剂固定在所述端盖40上。
参见图1和图2,所述盘式电机还包括安装在所述端盖40之轴向中央通孔41内的两只轴承60,借助该两轴承60,所述电机轴50可转动地支承在所述端盖40上。
本实用新型根据定、转子的数量可以做成单定子单转子、双定子双转子、单定子双转子和多转子多定子结构的盘式电机，根据需求可以自由结合。图1至图11所画出的电机是48槽32极的单定子单转子盘式电机,即该盘式电机的定子组件20和转子组件30都是一件, 定子组件20的定子铁芯21之轴向电枢槽212为48条,绕组组件22为48件,转子组件30的永磁体32为32块。
参见图6,该绕组线架222的两端面有环状凸缘2223,该两环状凸缘2223之间就形成了容纳定子绕组的槽位2221,此种结构,定子绕组需要直接在绕组线架222上绕制。或者是将绕组线架222设计成有两个都只有一端面有环状凸缘2223的绕组线架，先在绕线模上使用漆包线绕制定子绕组,再将定子绕组的内腔从第一个绕组线架未设凸缘的一边套入,再将第二个绕组线架未设凸缘的一边嵌入定子绕组内腔内与第一个绕组线架互相对接固定。
参见图7,所述永磁体32是钕铁硼高磁能合金、或者是锶或钡铁氧体。
所述“固定”包括使用胶粘剂粘合固定，粘合固定用的胶粘剂可以是任何一种使用耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水平的胶粘剂。
参见图6和图7,嵌入所述绕组线架222之通孔2222内的导磁体223是用牌号为Q235的碳素结构钢制成。
在本实用新型各实施例中，所述定子铁芯21使用的非晶铁合金材料采用中国安泰公司生产的纳米铁基非晶铁合金带材卷绕生产的型材或型材坯料。
参见图1和图2,在本实用新型各实施例中,所述定子组件20中各部件间的粘接固定、定子铁芯21与端盖40间的粘接固定和所述转子组件20中各部件间的粘接固定所使用的胶粘剂,耐温不低于所述电机绝缘等级的耐温水平。本实用新型各实施例使用了美国汉高公司生产的牌号为ESP110的树脂和朗博万公司生产的高强度、耐高温200度，双组分3034A和3034B环氧树脂，粘接操作按现有技术有关胶粘剂的要求进行。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围;因此,凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，包括机壳(10)、端盖(40)、定子组件(20)、与所述定子组件(20)适配的转子组件(30)和电机轴(50);所述定子组件(20)的一个端面轴向地固定在所述端盖(40)内面;所述转子组件(30)固定在所述电机轴(50)上、平行地靠近所述定子组件(20)另一端面而与之形成轴向气隙(90);所述电机轴(50)可转动地支承在所述端盖(40)和/或机壳(10)确定的位置上,所述端盖(40)固定在所述机壳(10)的敞口端部;所述定子组件(20)包括定子铁芯(21)；其特征在于：
所述定子铁芯(21)由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔(211),该定子铁芯(21)外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽(212);所述定子组件(20)则还包括与所述定子铁芯(21)之轴向电枢槽(212)同样数量的绕组组件(22),各该绕组组件(22)均包括与所述定子铁芯(21)之轴向电枢槽(212)适配的绕组线架(222)、设置在该绕组线架(222)之槽位(2221)内的定子绕组(221)和设置在该绕组线架(222)之通孔(2222)内的导磁体(223);各该绕组组件(22)分别设置在所述定子铁芯(21)的各轴向电枢槽(212)内。
2.根据权利要求1所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述定子绕组(221)用快干型胶粘剂固定在所述绕组线架(222)之槽位(2221)内。
3.3．根据权利要求1所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述绕组组件(22)用胶粘剂固定在所述定子铁芯(21)的轴向电枢槽(212)内。
4.根据权利要求1所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述转子组件(30)包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆盘形的转子片(31),以及偶数块永磁体(32);所述转子片(31)上均匀间隔地设有与所述永磁体(32)同等数量的通孔(315),各该永磁体(32)均匀间隔地固定在所述转子片(31)的各通孔(315)内,N、S极交替排列。
5.根据权利要求4所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述转子组件(30)还包括用不导磁的不锈钢材料制作的、圆柱形的束磁板(33),该束磁板(33)的外部直径小于所述转子片(31)的外部直径,所述束磁板(33)设有中央通孔(331);所述束磁板(33)固定在背离所述定子组件(20)的所述转子片(31)的端面(319)上,并将固定在所述转子片(31)之各通孔(315)内的各永磁体(32)遮盖住。
6.根据权利要求4所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述转子片(31)设有中央通孔(311),围绕该中央通孔(311)的周边设有多个轴向通孔(312);所述电机轴(50)上设有一圈台阶(51),该台阶(51)上设有多个轴向螺纹孔(512);所述电机轴(50)插入所述转子片(31)的中央通孔(311)内,各螺丝穿越所述转子片(31)上的各轴向通孔(312)拧入所述电机轴(50)之台阶(51)上的各轴向螺纹孔(512)内,从而将所述转子片(31)固定到所述电机轴(50)上。
7.根据权利要求1至6之任一项所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
所述端盖(40)内面设有与所述定子铁芯(21)的轴向中央通孔(211)适配的轴向中央凸台(42);所述端盖(40)之轴向中央凸台(42)装配于所述定子铁芯(21)的轴向中央通孔(211)内,并且所述定子组件(20)之定子铁芯(21)用胶粘剂固定在所述端盖(40)上。
8.根据权利要求7所述的拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机，其特征在于：
还包括安装在所述端盖(40)之轴向中央通孔(41)内的两只轴承(60),借助该两轴承(60),所述电机轴(50)可转动地支承在所述端盖(40)上。
9.一种用于盘式电机上的定子组件(20),包括定子铁芯(21)；其特征在于：
所述定子铁芯(21)由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中央通孔(211),该定子铁芯(21)外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电枢槽(212);所述定子组件(20)则还包括与所述定子铁芯(21)之轴向电枢槽(212)同样数量的绕组组件(22),各该绕组组件(22)均包括与所述定子铁芯(21)之轴向电枢槽(212)适配的绕组线架(222)、设置在该绕组线架(222)之槽位(2221)内的定子绕组(221)和设置在该绕组线架(222)之通孔(2222)内的导磁体(223);各该绕组组件(22)分别设置在所述定子铁芯(21)的各轴向电枢槽(212)内。
10.根据权利要求9所述的用于盘式电机上的定子组件(20),其特征在于：
所述定子绕组(221)用快干型胶粘剂固定在所述绕组线架(222)之槽位(2221)内;
所述绕组组件(22)用胶粘剂固定在所述定子铁芯(21)的轴向电枢槽(212)内。
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