CN103138425A - 轴向磁通电机定子组结构 - Google Patents
轴向磁通电机定子组结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103138425A CN103138425A CN2012101626507A CN201210162650A CN103138425A CN 103138425 A CN103138425 A CN 103138425A CN 2012101626507 A CN2012101626507 A CN 2012101626507A CN 201210162650 A CN201210162650 A CN 201210162650A CN 103138425 A CN103138425 A CN 103138425A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stator
- seat
- axial
- electric machine
- flux electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title abstract description 5
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims description 4
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 2
- 150000002680 magnesium Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 241001014327 Anodontia Species 0.000 description 1
- 241000005139 Lycium andersonii Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 206010002583 anodontia Diseases 0.000 description 1
- 230000005212 anodontia Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 210000000527 greater trochanter Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/182—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
- H02K15/022—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with salient poles or claw-shaped poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
- H02K9/227—Heat sinks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
本发明公开一种轴向磁通电机定子组结构,其将硅钢片盘型定子的背铁形成特殊的结构,并与盘型定子座结合,再在定子上套装线圈,三者形成定子组;定子与盘型定子座两者结合,让其间的接触面紧密可靠的连接,因而让线圈产生的温度能经由盘型定子快速的传导到盘型定子座,并让盘型定子座以水冷或气冷的方式带走热量,以提高定子组散热效率,降低定子线圈温度,最后达到提升高功率电机的工作效率,并延长其使用寿命与降低因高温烧毁的故障几率;同时此种一体铸造的定子组构造,其定子轴向面与盘型定子座结合面不再需要精密加工与加温加压的紧迫配合,因此能降低定子与盘型定子座的总成本,同时定子与盘型定子座相互咬住,确保产品的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴向磁通电机定子组结构,尤其是涉及一种将定子与盘型定子座的结合面形成至少有一相互咬住齿形构造;由于以切割方式或模具冲压硅钢片制作的定子,能很轻易在定子的轴向面产生凹下沟槽或凸出的齿形;不论盘型定子座是以金属材料如铝或镁类铸造而成,或是以良热导性的非金属材料如工程塑胶类塑造而成,本发明以结合面具齿形结构的定子,此齿形结构如同沟槽通道让液态的盘型定子座材料容易流动,将更容易让不同材质的定子与盘型定子座以铸造或塑造方式成为一体,而且齿形结构让此结合面能承受更大的旋转应力。
背景技术
随着稀土材料科学的进步,利用很小体积的永久磁石就能产生很大的磁场力矩,使得电机的研发方向越来越朝向高功率密度发展,也就是说单位体积与重量下所产生的功率越来越大,此时使用线圈产生的电磁场也相对要提高功率,亦即经过线圈的电流或电压提高,一般现有线圈的绕线采用低电阻的良导线材料(如:铜线材料)来制作,却仍然产生有微小的电阻抗,此微小的电阻抗在大电流的作用下仍然会产生功率损耗(即为铜损),而且线圈本身的铜损会以热的形态散发,此热量如果不能快速传导出去,将使累积让线圈的温度越来越高,并导致烧毁线圈的电绝缘漆;一般线圈是缠绕设置于定子上,定子受到电磁场作用将产生涡电流,此涡电流在电阻抗相对高的铁材料中会产生功率损耗(即为铁损),此铁损也以热的形态散发,虽然一般定子会以硅钢片材料制作,以降低其涡电流的作用,但是在电流方向变化很大或频率很高的情况下,此铁损比例将上升至一极大的比值,而铁损的热量会累加于铜损的热量上,更强化线圈本身的温度过热现象;若铜损与铁损产生的热量不能快速传导出去,将使线圈累积温度越来越高,对线圈的漆包线形成热冲击,高温不仅会加速线圈导线之间的电绝缘漆老化及劣化,若超过电绝缘漆能承受的温度时(一般为130~160°C左右),电绝缘漆将被打穿,造成线圈短路烧毁并失效,因此如何改善定子组的散热能力,即成为高扭力密度轴向磁通电机的技术要点,一般现有技术以良导热材料(如:铝材)制造盘型定子座,并以强制空气冷却或水冷却方式施加于盘型定子座,来加强盘型定子座的散热能力,间接的也增强了定子组的散热能力,是一种较佳的实施结构。
上述定子与线圈所产生的热,大多数需由定子传导到盘型定子座,再由盘型定子座以气冷或水冷的方式带走,由于这些热能量均需流过定子与盘型定子座之间的结合面,若定子与盘型定子座之间结构未产生足够的接触面积,则此结合面上的热传导系数会很低(亦即热阻抗会很大),热量不容易流过,也就是说定子上线圈的铜损与定子的铁损热量不容易流往盘型定子座,即使盘型定子座的散热能力很好,但是整个定子组仍然因为会因为温度过高无法承担高功率的工作,而定子与盘型定子座之间结构具有良好设计成为极重要的技术关键。
现有的定子组制作技术是将定子与盘型定子座的固定方式,第一为以螺丝锁紧结合的方法;第二为以高粘着胶粘合的方法,或是两种方法同时使用。为了确保定子与转子的气隙,也就是控制定子与盘型定子座之间的轴向尺寸公差,达到很高的精度及很光滑的表面粗度,再以加压的方式将两件胶粘合或以螺丝锁紧结合;由于定子结构多半采用多片厚度极薄的硅钢片堆叠而成,而多层硅钢片材质的定子若要进行机械切削加工非常困难,不仅成本很高且无法让接触面达到所需要的精密公差尺寸及表面粗度,若采用研磨方式可加工改善其尺寸精度,但是成本比机械切削加工更高,仍不符合经济效益;因此现有的技术其定子与盘型定子座之间主要考虑是能产生有效的结合面积及两实体之间不能达到高比例的完全接触。在微观之下,其定子与盘型定子座之间会有许多空隙存在,由于空气的导热性很差,使得此结合面成为定子的热量传导到定子座的阻碍界面。碍于目前尚无高粘着性及高热传导性且耐高温的粘着胶可使用,故现有定子与盘型定子座接触面积仍不够大。当现有技术应用于高功率的电机时,将因为热导性不好,造成线圈温度过热而使应用功率受到限制,无法进一步开发高功率密度轴向磁通盘型电机为其最大缺点。
现有电机的定子组结构,请参考图1美国专利号US-6922004B2(TheTimken Company,Canton,OH(US))、图2a、图2b美国专利号US-2010/0164316A1(IN MOTION TECHNOLOGIES PTY LIMITED,Dandenong South,VIC(AU))、图3美国专利号US-3061075(Charles BurchardStcgman,5757Tobias,Van Nuys,Calif.(US))、图4美国专利号US-5646467(Kollmorgen Corporation,Waltham,Mass.(US))、图5a、图5b中国台湾专利号TW-M389394U1(江瑞利)。在所有现有技术中皆未揭露将定子与定子座一体铸造的技术,其中图1、图2a、图2b及图4的三件现有技术内容并没有揭露如何让定子与定子座牢固的结合的技术,也未揭露将定子结合面形成凸出或凹下的齿形以增强结合力的技术,但定子有现有螺孔,将定子用螺丝固定于马达壳上,因此定子与定子座之间的散热仍是不佳。图3未揭露将定子结合面形成凸出或凹下的齿形以增强结合力的技术,只是定子有现有的焊接方式,将定子焊接固定于马达定子座壳上,因此定子与定子座之间的散热仍是不佳,而有待改善。
因此如何提高定子与线圈的热更快的传导到盘型定子座,同时使定子与盘型定子座相互咬住形成牢固的结构,确保产品的可靠性,成为本技术领域的需求。
本发明为提高定子与线圈的热更快的传导到盘型定子座,需提高定子与盘型定子座之间的热传系数,在不增加成本的条件下,要让定子与盘型定子座之间达到最紧密的贴合就能提高其间的热传系数,如何让定子与盘型定子座之间的结合面能达到最良好接触状态,其最好的解决方法就是将两者以铸造或塑造结合成为一体,但是将定子与盘型定子座铸造成为一体,也有一定的技术的难度,尤指如何让不同材质的两元件使其结合面能牢固接合,成为本发明解决现有定子组结构的关键。
发明内容
基于解决以上所述现有技术的缺失,本发明提供一种轴向磁通电机定子组结构架构,主要目的为将定子与盘型定子座的结合面形成至少有一相互咬住齿形构造,由于以切割方式或模具冲压硅钢片制作的定子,能很轻易在定子的轴向面产生凹下沟槽或凸出的齿形。不论盘型定子座是以金属材料如铝或镁类铸造而成,或是以良热导性的非金属材料如工程塑胶类塑造而成,本发明以结合面具齿形结构的定子,此齿形结构如同沟槽通道让高温液态的盘型定子座材料容易流动,将更容易让不同材质的定子与盘型定子座以铸造或塑造方式成为一体,而且齿形结构让该定子与盘型定子座结合面能承受更大的旋转应力,于定子与盘型定子座两者的结合面不必再作精密而昂贵的加工及特殊的组装作业,故可降低实施成本,在商业市场上具有较佳的竞争力。
本发明的另一目的在于改善现有轴向磁通盘型电机定子组利用多片厚度薄的硅钢片堆叠而成定子,该种定子结构将承受更大转子磁石轴向吸力,硅钢片会被分别错开而造成轴向平面不平,本发明解决之道为将定子的背铁焊一凸出物,如:圆棒或铁板,或为散热冷却水管,使硅钢片与凸出物结合在一起形成定子,再与盘型定子座铸造成为一体,盘型定子座与凸出物结合面形成相互咬住齿形构造,以确保将定子与盘型定子座结合形成一牢固定子组结构,且定子组也具有良好的散热特性。
为达上述目的,本发明为一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
一定子座,可应用于外转子或内转子电机,具有一中心线与该端面垂直;
一定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,且该定子与该定子座具有同一中心线,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有一凹槽;
以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽,该线圈各自环绕一线圈法线;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上有至少一凸出或凹下的齿形,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
为达上述目的,本发明为一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
一定子座,可应用于外转子或内转子电机,具有一中心线与该端面垂直;
一定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,且该定子与该定子座具有同一中心线,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有一凹槽;
以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽,该线圈各自环绕一线圈法线;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上设置有至少用一个固定件固定于该定子形成者,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
为达上述目的,本发明为一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
一定子座,可应用于外转子或内转子电机,具有一中心线与该端面垂直;
一定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,且该定子与该定子座具有同一中心线,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有一凹槽;
以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽,该线圈各自环绕一线圈法线;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上有至少用一个金属水管或水套紧邻在该定子该接合面往四周延伸成形者,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
为进一步对本发明有更深入的说明,通过以下图示、图号说明及发明详细说明,冀能对贵审查委员于审查工作有所助益。
附图说明
图1为现有美国专利号US6922004B2的电机定子结构图;
图2a、图2b分别为现有美国专利号US2010/0164316A1的电机定子结构示意图;
图3为现有美国专利号US3061075的电机定子结构图;
图4为现有美国专利号US5646467的电机定子结构图;
图5a、图5b分别为现有中国台湾专利号TW M389394U1的电机定子结构示意图;
图6a~图6c分别为本发明定子构造的第一实施结构示意图;
图6d~图6f分别为本发明定子构造的第二实施结构示意图;
图7a、图7b分别为本发明定子构造的第三实施结构示意图;
图8a、图8b及图8c分别为本发明定子构造的第四实施结构示意图;
图9a、图9b分别为本发明实施例一具水冷散热的定子与定子座结合示意图;
图10a、图10b分别为本发明线圈组结构示意图;
图11为本发明电机组立结构示意图;
图12为本发明具气冷散热的定子与定子座的结构示意图。
主要元件符号说明
1~定子
10~中心线
11~齿形
12~线圈容置槽
13~卡槽
14~卡榫
15~定子组件
16~固定件
17~固定轴
18~霍尔侦测元件
2~定子座
21~前定子座
3~线圈
31~线圈法线
41~左转子座
42~右转子座
5~转子
6~磁石
71~前轴承
72~后轴承
8~冷却水管
9~定子组
具体实施方式
兹配合下列的附图说明本发明的详细结构,及其连结关系,以利于贵审委做一了解。
本发明的高扭力密度轴向磁通定子组其所实施的电机结构,适用于外转子也可为内转子,定子背铁(与定子座结合面)部分结合定子座的方式为最佳,亦即其定子的槽口向外以方便绕线的组装,亦即定子的槽口向着转子磁石的方式。其定子、定子座、转子与转子座皆具有相同的中心线,此种电机结构能让线圈组装时定子与定子座绕线侧呈开放状态,有利于线圈的组装作业。
在一些特殊应用上本发明所实施的电机结构,可以为无转子座者,例如:外转子电机,其转子座连接于轮毂及轮辐的情况下,此转子被轮毂及轮辐所支持故不再需要转子座。
本发明的电机可为水冷式或气冷式者,若为水冷者则如为内转子电机,可能以定子座加冷却水道引导冷却水的流动,并以水套盖板封住,或以冷却水管接触定子座,并引导冷却水的流动,来形成该内转子电机的水冷结构;如为外转子电机,可能以冷却水管接触定子座,并引导冷却水的流动,来形成该外转子电机的水冷结构。
本发明的定子座可以为金属材料铸造而成,或是以良热导性的非金属材料塑造而成,一般非金属材料以树脂类或塑胶类材料均匀渗入良导热金属颗粒而成。当定子座以金属材料铸造时,在铸造过程中,定子一般需加热接近铸造金属液温度,以利两种材料的紧密贴合,以形成定子与定子座的一体式铸造结构。
本发明的定子以硅钢片制作者为佳,此种定子制造时以硅钢片带一面冲一面卷堆叠而成多槽圆盘;也能以硅钢片带卷堆叠而成圆饼,再切割多槽圆盘;此定子也可能以软磁材料以粉末冶金制作者,以多个分段的相同单槽或多槽扇形饼,以卡榫连接成环形定子结构,以降低材料成本及模具成本。
本发明的定子的齿形结构,其齿形并无形状的限制,可为方形或梯形(鸠尾)或具圆弧形等等的凹下或凸出形状者,其齿形根部靠向定子中心线的接合角,以具圆角或弧形为佳,以利铸造时金属液体的流动能更加流畅,避免空气聚集于接合角处造成导热不良的空洞缺陷。
以下以本发明的定子组构造应用于水冷电机的实施例,说明本发明的技术:
请参阅图6a-图6c所示,为本发明定子构造的第一实施结构示意图,以硅钢片带一面冲一面卷堆叠而成多槽圆盘,也可以硅钢片带卷堆叠而成圆饼,再切割成为多槽圆盘形的定子1,具有一中心线10,硅钢片带冲制齿形11及卡槽13(为一鸠尾状凹槽)及有齿鞋线圈容置槽12(如图6a)或无齿鞋线圈容置槽12(如图6b),该齿形11及卡槽13与与定子座2熔铸成一体时具有固定作用,如图6c为图6a、图6b的立体图。请参阅图6d-图6f所示,为本发明定子构造的第二实施结构示意图,卡槽13也可为一圆孔19,该圆孔19分别设置于定子1的四周,卡榫14可为一圆柱体(如图6d、图6e),卡榫14先固定于定子1的圆孔19内,并将定子1与卡榫14与定子座2熔铸成一体(如图6f)。该定子1的该齿形11以开口朝向该任一结合面,且呈现开口较小的倒梯形凹陷结构,该定子1的该倒梯形凹陷结构的齿形11底部,其夹角处为内圆角,用以让该定子座的材料于铸造加工时能流动包裹该定子。
请参阅图7a、图7b所示,其为本发明定子构造的第三实施结构示意图,其中于量产时此环形的硅钢片圆饼,若以模具冲压制作,使用尺寸由小而大的硅钢片堆叠而成相同单或多线圈容置槽12及有卡榫14卡槽13扇形饼的定子组件15,再以多个分段的扇形饼固定件16连接成环形定子,环形方向相连接形成一整圈的硅钢片,各定子组件15以卡榫14及卡槽13相扣合,避免松脱,此以定子组件15衔接而成的一整圈的硅钢片,也以平面形状相吻合的方式相互堆叠成为圆筒形的定子1,具有一中心线10,扇形饼也可能以软磁材料以粉末冶金制作者,将扇形饼分成数个的定子组件15的来制作,可以降低材料成本及模具成本。
请参阅图8a、图8b及图8c所示,为本发明定子构造的第四实施结构示意图,本发明固定件16也能以较小尺寸的钢片或圆棒焊在定子1与定子座的结合面,如此堆叠而成圆饼硅钢片,一片一片焊在钢片或圆棒上就不会分散,钢片可钻有圆孔以增加定子1与定子座(图中未示)的相互咬住结合之力,避免松脱。或是该固定件16可为一圆柱,先固定于定子的圆孔,定子座熔铸时与定子及圆柱固定成一体。
请参阅图9a、图9b所示,其为本发明实施例一具水冷散热的定子与定子座结合示意图,将定子1、冷却水管8及定子座2以铸造或塑造的方式连接为一体式的定子组9,形成一水冷定子与定子座的组合;定子1与冷却水管8左、右侧以分段错开焊接结合,定子硅钢片一片一片焊在冷却水管8上就不会分散,铸造的定子座(图中未示)会像卡榫(图中未示)及卡槽(图中未示)相扣住冷却水管8,如此定子1、冷却水管8及定子座2会紧密结合成一体,散热效果增加,定子1与冷却水管8未焊接结合范围就形成凹槽,以利于铸造或塑造时的液态材料如铝水的流入,让定子1与定子座2两材料能更全面流畅的密布贴合(即形成一体式定子组9),避免空气聚集于接合角处造成导热不良的空洞缺陷。该定子座2应用于外转子电机时,该定子座2一侧有水管或水套的结构;该定子座2应用于内转子电机时,该定子座2一侧有散热片或水套的结构。
定子1背铁(与定子座结合面)的另一面有多个凹槽为线圈容置槽12是用以容纳多个线圈3,以至少一条良电导线环绕一线圈法线31各别形成一线圈3,请参阅图10a、图10b所示,为本发明线圈组结构示意图,作为马达功能时,若将线圈3通以电流,各线圈3产生的电磁场能经由定子1的硅钢片流通,形成经由线圈法线15环绕线圈3的电磁回路;定子1与定子座2一体铸造结合成为一定子与定子座组合,其上侧呈一开放状态,线圈3的绕线作业在此定子1与定子座2组合上完成,或者先在它处完成线圈3元件再套装于线圈容置槽12中,形成一定子组9,具有一与中心线10平行的空间。
请参阅图11所示,其为本发明具气冷散热的定子与定子座的结构示意图,将此定子1与具气冷散热鳍片的定子座2与具气冷散热鳍片的前定子座21以一体铸造或塑造方式连接,成为气冷定子1与定子座2的组合结构,再组装线圈3等元件形成气冷内转子电机,其技术原理除了定子座为水冷或气冷的差别,与上述的水冷外转子电机相同;以上说明本发明的实施例。
请参阅图12所示,其为本发明电机组立结构示意图,将定子组9再与其中心线10同心组装一转子5、线圈3、左转子座41、右转子座42、磁石6、前轴承71、后轴承72、冷却水管8、定子固定轴17、霍尔侦测元件(Hall Sensor)18,形成一水冷外转子电机。左转子座41与右转子座42分别在左右侧封住含冷却水管8的定子座2,冷却水管8有进水与出水用的多个水管接头(图中未示),引导冷却水进出定子座2,此水管接头可以装设于进水与出水管之外。该定子以至少一个环绕该中心的硅钢片卷曲而成者,使得各该线圈3结合于该定子1时其各线圈法线31皆为平行于该中心线10。
通过上述图六至图12的揭露,即可了解本发明的轴向磁通电机定子组为了改善高扭力密度轴向磁通电机内部的线圈散热问题及降低成本,并确保产品的可靠性,本发明将硅钢片盘型定子的背铁,形成特殊的结构(包括齿状加凸出物等),并与具可铸造或塑造材料形成的盘型定子座结合,再在定子上套装线圈,三者形成定子组;该定子组的定子与盘型定子座两者采取一体铸造或塑造的方式结合,让其间的接触面能更紧密可靠的连接,因而让线圈产生的温度能经由盘型定子更快速的传导到盘型定子座,并让盘型定子座以水冷或气冷的方式带走热量,从而提高电机的定子组散热效率,降低高扭力密度轴向磁通电机的定子线圈温度,最后达到提升高功率电机的工作效率,并延长其使用寿命与降低因高温烧毁的故障机率;同时此种一体铸造的定子组构造,其定子的轴向面与盘型定子座的结合面不再需要精密加工与加温加压的紧迫配合,因此能降低定子与盘型定子座的总实施成本,同时定子与盘型定子座相互咬住,确保产品的可靠性。在盘型电机领域中具有实质的改进结构,并于市场上具有极高的商机,故提出专利申请以寻求专利权的保护。
综上所述,本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示,而可充分显示出本发明案在目的及功效上均深赋实施的进步性,极具产业的利用价值,且为目前市面上前所未见的运用,依专利法的精神所述,本发明案完全符合发明专利的要件。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已,不能以之限定本发明所实施的范围,即凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰,皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内,谨请贵审查委员明鉴,并祈惠准,是所至祷。
Claims (21)
1.一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
定子座,可应用于外转子或内转子电机;
定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有凹槽;以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上有至少一凸出或凹下的齿形,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
2.如权利要求1所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用硅钢片带一面冲一面卷堆叠而成多槽圆盘。
3.如权利要求1所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用硅钢片带卷堆叠而成圆饼,再切割多槽圆盘。
4.如权利要求1所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用软磁材料为原料,并以粉末冶金的制作工艺来制作该定子结构。
5.如权利要求1所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以多个分段的扇形饼定子组件连接成环形定子结构。
6.如权利要求1所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的该齿形以开口朝向该任一结合面,且呈现开口较小的倒梯形凹陷结构。
7.如权利要求6所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的该倒梯形凹陷结构的齿形底部,其夹角处为内圆角,用以让该定子座的材料于铸造加工时能流动包裹该定子。
8.一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
定子座,可应用于外转子或内转子电机;
定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有一凹槽;以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上设置有至少用一个固定件固定于该定子形成者,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
9.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用硅钢片带一面冲一面卷堆叠而成多槽圆盘。
10.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用硅钢片带卷堆叠而成圆饼,再切割多槽圆盘。
11.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以利用软磁材料为原料,并以粉末冶金的制作工艺来制作该定子结构。
12.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的制作可以多个分段的扇形饼定子组件连接成环形定子结构。
13.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的该齿形以开口朝向该任一结合面,且呈现开口较小的倒梯形凹陷结构。
14.如权利要求13所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的该倒梯形凹陷结构的齿形底部,其夹角处为内圆角,用以让该定子座的材料于铸造加工时能流动包裹该定子。
15.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该固定件为钢片或圆棒所构成。
16.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该固定件可为一圆柱,先固定于定子的圆孔,定子座熔铸时与定子及圆柱固定成一体。
17.如权利要求8所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子的固定件为焊接于该定子的该线圈的相对另侧。
18.一种轴向磁通电机定子组结构,其包括有:
定子座,可应用于外转子或内转子电机;
定子,该定子与该定子座相结合形成至少一结合面,相对于该定子与定子座结合面的另侧部具有一凹槽;以及
至少一线圈,设置于该定子的该凹槽;
上述的定子结构,其定子在与定子座的任一结合面上有至少用一个金属水管或水套紧邻在该定子该接合面往四周延伸成形者,用以让该定子与该定子座能牢固的一体铸造或塑造成形。
19.如权利要求18所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子座应用于外转子电机时,该定子座一侧有水管或水套的结构。
20.如权利要求18所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子座应用于内转子电机时,该定子座一侧有散热片或水套的结构。
21.如权利要求18所述的轴向磁通电机定子组结构,其中该定子以至少一个环绕该中心的硅钢片卷曲而成者。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW100144498 | 2011-12-02 | ||
TW100144498A TWI465006B (zh) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | 軸向磁通電機定子組結構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103138425A true CN103138425A (zh) | 2013-06-05 |
Family
ID=48497877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2012101626507A Pending CN103138425A (zh) | 2011-12-02 | 2012-05-23 | 轴向磁通电机定子组结构 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9006953B2 (zh) |
CN (1) | CN103138425A (zh) |
TW (1) | TWI465006B (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104377900A (zh) * | 2013-08-12 | 2015-02-25 | 现代摩比斯株式会社 | 轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件 |
CN105337440A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-17 | 苏州福格纳机电有限公司 | 一种密封爪极永磁无刷直流电机底座 |
CN106816970A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 包米勒公司 | 电机 |
CN108555030A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-21 | 湖北环电磁装备工程技术有限公司 | 无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机 |
CN109639074A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 核心驱动科技(金华)有限公司 | 一种定子铁芯成型方法 |
CN110518742A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-29 | 杭州电子科技大学 | 分离式电机 |
CN110702272A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法、装置、电机和存储介质 |
CN115864772A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-03-28 | 广州市瑞宝电器有限公司 | 一种高效率的直流无刷电机装置 |
WO2023080240A1 (ja) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | ニデック株式会社 | モータ、航空機 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11139707B2 (en) | 2015-08-11 | 2021-10-05 | Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc | Axial gap electric machine with permanent magnets arranged between posts |
US9742225B2 (en) | 2015-08-11 | 2017-08-22 | Genesis Robotics Llp | Electric machine |
US10193427B2 (en) | 2015-12-01 | 2019-01-29 | General Electric Company | Method of fabricating electric machine laminations using additive manufacturing |
US11527944B2 (en) | 2015-12-07 | 2022-12-13 | General Electric Company | Additive manufacturing for segmented electric machines |
US11043885B2 (en) | 2016-07-15 | 2021-06-22 | Genesis Robotics And Motion Technologies Canada, Ulc | Rotary actuator |
CN107591910A (zh) * | 2017-10-07 | 2018-01-16 | 宁德时代电机科技有限公司 | 一种定子槽内设散热水管高过载高效永磁同步电机 |
TWI666460B (zh) * | 2018-08-10 | 2019-07-21 | 東元電機股份有限公司 | 馬達層間短路快篩方法 |
CN109301977B (zh) * | 2018-11-30 | 2024-03-08 | 重庆长基科技有限公司 | 一种外转子无刷无槽电机 |
CN113131685B (zh) * | 2020-01-16 | 2022-07-12 | 浙江盘毂动力科技有限公司 | 盘式电机立式合装设备 |
FR3114456B1 (fr) | 2020-09-24 | 2022-08-05 | Renault Sas | Procédé de fabrication d’un stator de machine électrique à flux axial |
DE102020132490B4 (de) * | 2020-12-07 | 2022-12-01 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrische Axialflussmaschine und Achse mit elektrischem Antrieb |
WO2022223246A1 (de) * | 2021-04-23 | 2022-10-27 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Elektrische antriebseinheit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1055450A (zh) * | 1991-03-16 | 1991-10-16 | 常景蔚 | 花瓣式大线圈绕组盘式电机 |
CN201854098U (zh) * | 2010-11-26 | 2011-06-01 | 杭州米格电机有限公司 | 电机压铸定子组件 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3061075A (en) | 1960-09-23 | 1962-10-30 | Mavor & Coulson Ltd | Conveyors |
JPS62293959A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-21 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ブラシレスdcモ−タ |
US5208503A (en) * | 1991-04-12 | 1993-05-04 | Hisey Bradner L | Energy-efficient ferromagnetic stator and core apparatus |
JP3623269B2 (ja) | 1994-04-15 | 2005-02-23 | コールモージェン・コーポレーション | アキシャル・エアギャップ・モータ |
JP2001320842A (ja) * | 2000-05-10 | 2001-11-16 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 積層コア及びその製造方法 |
US6922004B2 (en) | 2002-04-05 | 2005-07-26 | The Timken Company | Axial flux motor assembly |
US7654123B2 (en) * | 2004-02-05 | 2010-02-02 | In Motion Technologies Pty. Ltd. | Automated manufacturing machine |
DE102004013995B4 (de) * | 2004-03-19 | 2021-04-08 | Thyssenkrupp Transrapid Gmbh | Statorpaket für eine Magnetschwebebahn |
FI118448B (fi) * | 2004-12-13 | 2007-11-15 | Kone Corp | Yliaaltojen pienentäminen sähkömoottorissa |
JP4527598B2 (ja) * | 2005-05-25 | 2010-08-18 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の固定子 |
US8598761B2 (en) | 2007-05-03 | 2013-12-03 | In Motion Technologies Pty., Ltd. | Rotor magnet positioning device |
US8680736B2 (en) * | 2008-11-10 | 2014-03-25 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Armature core, motor using same, and axial gap electrical rotating machine using same |
-
2011
- 2011-12-02 TW TW100144498A patent/TWI465006B/zh active
-
2012
- 2012-05-23 CN CN2012101626507A patent/CN103138425A/zh active Pending
- 2012-07-30 US US13/561,865 patent/US9006953B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1055450A (zh) * | 1991-03-16 | 1991-10-16 | 常景蔚 | 花瓣式大线圈绕组盘式电机 |
CN201854098U (zh) * | 2010-11-26 | 2011-06-01 | 杭州米格电机有限公司 | 电机压铸定子组件 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104377900A (zh) * | 2013-08-12 | 2015-02-25 | 现代摩比斯株式会社 | 轴向磁通电机的定子铁芯、其制作方法及定子组件 |
CN105337440A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-17 | 苏州福格纳机电有限公司 | 一种密封爪极永磁无刷直流电机底座 |
CN106816970A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 包米勒公司 | 电机 |
CN108555030A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-21 | 湖北环电磁装备工程技术有限公司 | 无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机 |
CN109639074A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 核心驱动科技(金华)有限公司 | 一种定子铁芯成型方法 |
WO2020151497A1 (zh) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | 浙江盘毂动力科技有限公司 | 一种定子铁芯成型方法 |
CN110518742A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-29 | 杭州电子科技大学 | 分离式电机 |
CN110702272A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-17 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电机转子温度的估算方法、装置、电机和存储介质 |
WO2023080240A1 (ja) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | ニデック株式会社 | モータ、航空機 |
CN115864772A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-03-28 | 广州市瑞宝电器有限公司 | 一种高效率的直流无刷电机装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201325033A (zh) | 2013-06-16 |
TWI465006B (zh) | 2014-12-11 |
US9006953B2 (en) | 2015-04-14 |
US20130140920A1 (en) | 2013-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103138425A (zh) | 轴向磁通电机定子组结构 | |
US10734867B2 (en) | High thermal conductivity stator component for vehicle motor based on 3D phase change heat pipe technology | |
CN102340199B (zh) | 具有热管的马达 | |
JP5216038B2 (ja) | 回転電動機 | |
CN204928389U (zh) | 紧凑型定子铁芯 | |
JP5843980B2 (ja) | かご形回転子の製造方法および誘導電動機の製造方法 | |
JP2009038904A (ja) | ステータ | |
JP2008187872A (ja) | 発電機 | |
JP3816492B2 (ja) | 磁石発電機 | |
JP2013099221A (ja) | ロータおよび回転電機 | |
TWI586078B (zh) | The stator structure of the motor | |
CN102882315B (zh) | 电机气隙内凸轮式金属热交换器冷却系统 | |
CN114530991A (zh) | 利于散热的定子及转子 | |
JP2010268586A (ja) | 電動機の固定子、当該固定子の製造方法、および当該固定子を用いた電動機 | |
JP3206669U (ja) | 高効率なモーターケーシング構造 | |
CN207588657U (zh) | 一种电动机定子 | |
JP2014045602A (ja) | Ipmモータ用ロータ | |
JP2015042113A (ja) | 固定子および電動機 | |
CN206272365U (zh) | 基于3d相变热管技术的高导热车用电机定子组件 | |
JP2010263714A (ja) | モータ用鉄心及びその製造方法 | |
JP6380690B1 (ja) | 回転子および回転電機 | |
JP2008306794A (ja) | 分割ステータおよびその製造方法とモータ | |
JP2006014471A (ja) | モータ | |
CN117639301A (zh) | 一种低涡流损耗定子端部结构及电机 | |
JP6314613B2 (ja) | ステータの製造方法およびステータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130605 |