CN110048578A - 一种对转盘式电机结构 - Google Patents

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王越
韩清江
杜萌
王寻
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Abstract

本发明公开了一种对转盘式电机结构。包括融合式转轴结构（I）、一体式机壳结构（II）与支撑轴承（102），其特征在于：融合式转轴结构（I）由各相绕组（105~107）内端部经由转轴槽道（110~112）与轴外电刷滑环（109、113）相连供电；同时融合式转轴结构（I）被包含在一体式机壳结构（II）内且由支撑轴承（102）支撑；一体式机壳结构（II）由永磁体（202）外端部与机壳（201）相连；融合式转轴结构（I）绕组与一体式机壳结构（II）永磁体相互作用产生的电磁力带动二者向相反方向运动，实现盘式电机的对转功能，可实现双向动力输出，且具有更高的相对转速，易于提升电机功率密度，并可实现分散式动力输出，降低对转轴强度需求，提升电机普适能力。

Description

一种对转盘式电机结构
技术领域
本发明属于电机拓扑结构优化设计的电机，特别涉及一种对转盘式电机。
背景技术
传统电机的定子部分主要由电枢绕组、定子铁芯等构成；转子部分主要有永磁体、转子铁芯等构成；转轴主要用于拖动特定负载、安装位置传感器等；机壳一般用于固定连接。
电机按照磁通方向可分为径向磁通电机和轴向磁通电机。径向磁通电机磁力线与气隙平面垂直，磁力线沿径向；轴向磁通电机磁力线与气隙平面平行，磁力线沿轴向，轴向磁通电机外形通常为圆盘状，称为盘式电机。
盘式电机定子与转子具有多种排布结构，以气隙数量进行归类，可分为单面气隙、双面气隙与多面气隙。
盘式电机定子结构是产生损耗的重要来源，无铁芯定子结构在温升、散热、振动、轴向磁拉力等方面具有相当的优势，结合盘式电机自身特点，在应用中有较大的价值。
基于上述优势，盘式电机广泛应用于对电机体积、重量和轴向长度有严格要求，同时对电机功率密度和转矩密度有较高要求的场合中。
盘式电机因结构特殊性，绕组内径越小则绕组线径越小。实际应用中，过小的线径会导致损耗场分布畸变，引起绕组温升过高，引发永磁体退磁、绕组绝缘损坏，甚至电机失效。
受限于电机定转子磁场运动方向与相互电磁力作用，若转轴需要直接输出相反方向的转矩，必须先停转后反转。
在某些特殊的应用场合，需产生相反方向的驱动转矩。传统实现途径可分为两类：其一，通过特殊的机械结构输出双向转矩，但增加多余的结构会使系统整体效率降低；其二，通过增加电机数量实现双向输出，但此举会极大地增加系统重量与占用空间。
基于上述问题，设计同时满足重量轻、体积小、功率密度和转矩密度大的要求，并具有双向转矩输出能力的对转电机拓扑结构，是亟待解决的行业关键性前沿技术问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺点或优化需求，本发明提供了对转盘式电机，解决对转电机拓扑结构设计的难题。同时利用盘式电机轴向长度低、功率密度大的特点，在提升对转电机相对转速的基础上，进一步提升功率密度。
本发明的上述技术问题主要通过下述技术方案得到解决：
一种对转盘式电机结构及其制造方法，包括融合式转轴结构、一体式机壳结构与支撑轴承等。融合式转轴结构由各相绕组内端部经由转轴与轴外电刷滑环相连，并通过一体式机壳结构、端盖等支撑轴承进行支撑；一体式机壳结构由永磁体外端部与外壳相连。绕组（融合式转轴结构）与永磁体（一体式机壳结构）磁场相互作用产生的电磁力带动二者向相反方向运动，实现盘式电机的对转。
作为优选，融合式转轴结构的转轴可开槽，使绕组嵌入转轴进行固定并与外部电刷滑环等连接；也可由绕组外部包覆若干层满足强度要求与绝缘要求的包覆材料进行固定；此外，可通过特定粘接材料将绕组内端部粘接于转轴表面或槽道内。
作为优选，绕组支撑可由碳纤维、芳纶纤维等高强度材料编织、绑扎、包覆等进行固定。
作为优选，融合式转轴结构的转轴制造方式，可在转轴表面开若干槽道，提供绕组相线与外部供电设备的物理连接通道；也可在转轴内部开若干槽道以提供所需通道。
作为优选，一体式机壳结构由永磁体外端部与机壳进行连接。其连接可通过开槽的机壳将永磁体嵌入壳体内；也可在永磁体外层包覆若干层满足强度要求且对永磁磁场影响有限的材料进行固定；亦可通过特定粘结材料将永磁体直接粘附与机壳。
作为优选，对转盘式电机在满足相应的功率密度、转矩密度等需求下，由融合式转轴结构、一体式机壳结构依据单对单、单对多、多对单、多对多的组合方式进行实际拓扑结构优选，并可自由控制气隙长度实现气隙磁场的优化。
作为优选，对转盘式电机的绕组排布，可选择同平面式连接方式，使轴向长度达到最小；亦可由同心式连接实现，使装配更为简便。
作为优选，对转盘式电机的供电方式，可经电刷滑环由外部电路提供各相交流电。
作为优选，融合式转轴结构与一体式机壳结构通过两侧轴承进行支撑。
通过与本发明所设计的技术方案与现有技术相比，一种对转盘式电机结构及其制造方法能够取得下列有益效果：
1. 本发明提供的对转盘式电机结构，可实现单一电机的双向动力输出。借助盘式电机轴向长度小的特点，可在有限空间内实现单元电机的多重叠加，以满足性能需求。
2. 本发明提供的对转盘式电机相较于传统盘式电机，更易提高旋转机构的相对转速，易于进一步提升电机功率密度。
3. 本发明提供的对转盘式电机，将传统的定子绕组与转轴融合为一体式结构，传统的定子、转子均作为旋转机构输出转矩，实现分散式动力输出，降低对电机转轴的强度需求。
附图说明
图1为本发明提供的整体结构示意图；
图2为本发明提供的融合式转轴结构示意图；
图3为本发明提供的一体式机壳结构示意图；
图4为本发明提供的一体式机壳结构侧视图；
图5为本发明提供的转轴示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、设计方案、制造方式及优点更为清晰明了，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细阐述。下列描述内容仅用于解释本发明的内容，但不作限定本发明之用途。且附图仅为示意图，用于展示同本发明相关的结构设计。
实施例一：
参见图1~图5，本对转盘式电机包括融合式转轴结构（I）、一体式机壳结构（II）与支撑轴承（102），其特征在于：融合式转轴结构（I）由各相绕组（105~107）内端部经由转轴槽道（110~112）与轴外电刷滑环（109、113）相连供电；同时融合式转轴结构（I）被包含在一体式机壳结构（II）内且由支撑轴承（102）支撑；一体式机壳结构（II）由永磁体（202）外端部与机壳（201）相连；融合式转轴结构（I）绕组与一体式机壳结构（II）永磁体相互作用产生的电磁力带动二者向相反方向运动，实现盘式电机的对转功能，可实现双向动力输出，且具有更高的相对转速，易于提升电机功率密度，并可实现分散式动力输出，降低对转轴强度需求，提升电机普适能力。
实施例二，本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述的融合式转轴结构（I）的相绕组固定方式：包括但不限于，绕组嵌入转轴（101）固定；或者绕组外层包覆支撑材料与转轴（101）固定；或者绕组通过粘结材料与转轴固定。绕组固定所用的支撑材料：包括但不限于，使用碳纤维、或芳纶纤维高强度材料编织、或绑扎、或包覆等固定并增加结构强度。所述融合式转轴结构（I）中转轴（101）：包括但不限于，转轴（101）表面或内部开槽，以提供各相绕组与外部电路的物理连接通道。所述一体式机壳结构（II）由永磁体外端部与机壳（201）进行连接；在特殊应用场合可取消电机机壳，永磁体直接与负载固定，实现功率密度、转矩密度的进一步提升。所述永磁体与机壳（201）的连接方式：包括但不限于，永磁体直接嵌入机壳固定；或者永磁体包覆支撑材料与机壳固定；或者永磁体通过粘结材料与机壳固定。所述对转盘式电机可由融合式转轴结构（I）、一体式机壳结构依据单对单、或单对多、或多对单、或多对多组合方式，依据实际性能要求进行单元电机的叠加优选。所述的对转盘式电机绕组排布方式：包括但不限于，同平面式连接、或者同心式连接。所述的对转盘式电机的供电途径：包括但不限于，通过电刷滑环由外部电路提供各相交流电。
实施例三：
图（2）为本发明实施实例中的融合式转轴结构，由开槽的转轴（401）与各相绕组（105~107）构成。
进一步地，本发明实例中涉及的转轴可在表面或内部开一个或多个槽道。从绕组引出的多相线沿槽道与转轴外部电刷滑环相连接，槽道内表面可涂覆绝缘材料（108），增强转轴槽道与绕组之间的绝缘水平。嵌线转轴的外表面可使用碳纤维、芳纶纤维（103、104）等高强度材料通过包覆、绑扎等方式增加结构强度，降低由转轴开槽带来引起的强度下降风险。
基于盘式电机内端部有效直径较大的特点，本发明实例中涉及的转轴可采用不等径转轴，其结构分为三段，中段为中空式轴结构，两侧为实心式轴结构。在电机内部，从绕组引出的多相线通过中空式轴结构的空心部分与轴外电刷滑环相连接，空心轴内表面可通过涂覆绝缘材料增强绝缘水平；在电机外部，转矩由实心轴进行传递。
进一步地，发明实施实例中融合式转轴结构中的绕组与转轴，可通过包覆材料（103、104）进行绑扎、固定等；亦可采用嵌入式结构或涂覆粘结材料使绕组与转轴固定。
特别地，包覆材料包括但不限于碳纤维、芳纶纤维等高强度材料。
进一步地，绕组与转轴之间可增设啮合齿轮增强转矩传递能力，提高电机的疲劳寿命与可靠性。
图（3）为本发明实施实例中的一体式机壳结构， 由永磁体（202）与机壳构成。
进一步地，永磁体与机壳可通过包覆材料（203）进行绑扎、固定等；亦可采用嵌入式结构或涂覆粘结材料使二者固定。
特别地，依据机体结构强度与使用工况等，可在一体式机壳结构两侧，选择单轴承加带载固定端面或双轴承端面等结构。
上述内容以本发明为启示提出的一种较优实例，相关技术人员可改变多处细节应用本发明涉及的技术内容，而这种更改不认为属脱离本发明范畴的应用。本发明涉及的技术性范围不限于具体实施方式中的内容，必要时根据权利要求书进行确定。

Claims (9)

1.一种对转盘式电机结构，其特征在于：包括融合式转轴结构（I）、一体式机壳结构（II）与支撑轴承（102），其特征在于：融合式转轴结构（I）由各相绕组（105~107）内端部经由转轴槽道（110~112）与轴外电刷滑环（109、113）相连供电；同时融合式转轴结构（I）被包含在一体式机壳结构（II）内且由支撑轴承（102）支撑；一体式机壳结构（II）由永磁体（202）外端部与机壳（201）相连；融合式转轴结构（I）绕组与一体式机壳结构（II）永磁体相互作用产生的电磁力带动二者向相反方向运动，实现盘式电机的对转功能，可实现双向动力输出，且具有更高的相对转速，易于提升电机功率密度，并可实现分散式动力输出，降低对转轴强度需求，提升电机普适能力。
2.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述的融合式转轴结构（I）的相绕组固定方式：包括但不限于，绕组嵌入转轴（101）固定；或者绕组外层包覆支撑材料与转轴（101）固定；或者绕组通过粘结材料与转轴固定。
3.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：绕组固定所用的支撑材料：包括但不限于，使用碳纤维、或芳纶纤维高强度材料编织、或绑扎、或包覆等固定并增加结构强度。
4.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述融合式转轴结构（I）中转轴（101）：包括但不限于，转轴（101）表面或内部开槽，以提供各相绕组与外部电路的物理连接通道。
5.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述一体式机壳结构（II）由永磁体外端部与机壳（201）进行连接；在特殊应用场合可取消电机机壳，永磁体直接与负载固定，实现功率密度、转矩密度的进一步提升。
6.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述永磁体与机壳（201）的连接方式：包括但不限于，永磁体直接嵌入机壳固定；或者永磁体包覆支撑材料与机壳固定；或者永磁体通过粘结材料与机壳固定。
7.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述对转盘式电机可由融合式转轴结构（I）、一体式机壳结构依据单对单、或单对多、或多对单、或多对多组合方式，依据实际性能要求进行单元电机的叠加优选。
8.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述的对转盘式电机绕组排布方式：包括但不限于，同平面式连接、或者同心式连接。
9.根据权利要求1所述的一种对转盘式电机，其特征在于：所述的对转盘式电机的供电途径：包括但不限于，通过电刷滑环由外部电路提供各相交流电。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1909342A (zh) * 2005-08-03 2007-02-07 杨波 电动自行车专用无电感直流电动机及车体与电气控制系统
CN201937416U (zh) * 2011-01-10 2011-08-17 赵明林 永磁垂轴式电动机
CN204696880U (zh) * 2015-05-12 2015-10-07 无锡奥克绿色能源科技有限公司 无铁芯多线圈盘永磁同步发电机
CN105162299A (zh) * 2015-08-24 2015-12-16 苏卫星 全封闭卧式双转子发电设备
CN205070736U (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 山东迪奥节能环保科技开发有限公司 一种无铁芯发电机
CN206727868U (zh) * 2017-04-20 2017-12-08 大连交通大学 基于电流调整型的永磁调速装置
CN206922625U (zh) * 2017-07-12 2018-01-23 上海僖舜莱机电设备制造有限公司 自控温圆盘式高功率密度发电机
CN108206622A (zh) * 2018-01-10 2018-06-26 山东大学 一种电磁混合无齿圈行星齿轮变速系统
CN109067056A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 陈国宝 喷气式外转子电机
CN208589837U (zh) * 2018-07-27 2019-03-08 中山市爱的电子科技有限公司 一种吊扇灯用三相无霍尔无刷铸盖直流电机

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1909342A (zh) * 2005-08-03 2007-02-07 杨波 电动自行车专用无电感直流电动机及车体与电气控制系统
CN201937416U (zh) * 2011-01-10 2011-08-17 赵明林 永磁垂轴式电动机
CN204696880U (zh) * 2015-05-12 2015-10-07 无锡奥克绿色能源科技有限公司 无铁芯多线圈盘永磁同步发电机
CN105162299A (zh) * 2015-08-24 2015-12-16 苏卫星 全封闭卧式双转子发电设备
CN205070736U (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 山东迪奥节能环保科技开发有限公司 一种无铁芯发电机
CN206727868U (zh) * 2017-04-20 2017-12-08 大连交通大学 基于电流调整型的永磁调速装置
CN206922625U (zh) * 2017-07-12 2018-01-23 上海僖舜莱机电设备制造有限公司 自控温圆盘式高功率密度发电机
CN108206622A (zh) * 2018-01-10 2018-06-26 山东大学 一种电磁混合无齿圈行星齿轮变速系统
CN208589837U (zh) * 2018-07-27 2019-03-08 中山市爱的电子科技有限公司 一种吊扇灯用三相无霍尔无刷铸盖直流电机
CN109067056A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 陈国宝 喷气式外转子电机

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