CN111049287B - 一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯。其解决了目前同类轴向磁通双转子电机铁芯的工艺复杂、生产成本高、轴向磁导率低的问题。包括定子铁芯本体；其特征在于，所述定子铁芯本体由多根导磁棒组成；且多根导磁棒间填充有绝缘材质或软磁材料。

Description

一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯。

背景技术

目前，国内外的轴向磁通双转子电机定子铁芯，如图1所示，采用硅钢片（多数采用有取向硅钢片）叠压而成、或用软磁复合材料压制而成，由于轴向磁通电机的结构限制，电机定子铁芯的截面一般为等腰梯形或扇形，由第一极靴1、铁芯2、第二极靴3共同构成。其中，极靴1：用于定子铁芯固定、优化磁场，整体装配后与转子A通过气隙联通；铁芯2：主要磁路部分，用于装配绝缘线架、绕线；极靴3：用于铁芯固定、优化磁场，整体装配后与转子B通过气隙联通。或者由铁芯2单独构成，或在部分细节尺寸上有部分调整修改，但整体尺寸没有太大变化。

但现有的铁芯结构也存在着一定的缺点。

1、硅钢片叠压的铁芯方案：由于轴向磁通双转子的铁芯截面形状限制，如附图2所示，扇形铁芯剖面4和等腰梯形铁芯剖面5为铁芯2的铁芯剖面。由于电机电磁励磁线圈通过绝缘线架绕制在铁芯2表面，其励磁交变电流方向决定了该铁芯冲片叠压方向只可以按照扇形铁芯剖面4、等腰梯形铁芯剖面5图示方向，叠压该铁芯的每一（或二到三片）片冲片的尺寸都不同，整个铁芯需要多少个不同尺寸的冲片，就对应需要多少个不同的模具，大幅增加的产品制造成本，使铁芯工艺性较差。此外铁芯叠压和粘贴工艺复杂，导致铁芯产品成本居高不下；而且轴向磁通双转子电机的设计特点：对铁芯材料的轴向导磁性能和磁通密度要求较高，硅钢片材质的导磁性能也限制了轴向磁通双转子电机性能的提升。

2、采用软磁复合材料的铁芯方案：软磁复合材料的加工工艺一定程度上解决了硅钢片叠压异形铁芯的工艺问题，但是因为软磁复合材料本身磁导率远远低于硅钢片的材料特性，导致电机体积增加、成本增加，电机性能（尤其是低速性能）远不及硅钢片叠压铁芯方案；而且轴向磁通双转子电机的设计特点：对铁芯材料的轴向导磁性能和磁通密度要求较高，硅钢片材质的导磁性能也限制了轴向磁通双转子电机性能的提升，软磁复合材料磁导率低的弊端更为凸显。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯，其解决了目前同类轴向磁通双转子电机铁芯的工艺复杂、生产成本高、轴向磁导率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括定子铁芯本体；其特征在于，所述定子铁芯本体由多根导磁棒组成；且多根导磁棒间填充有绝缘材质或软磁材料。

进一步地，所述绝缘材质采用绝缘胶水或环氧树脂。

进一步地，所述导磁棒采用软磁材料。

更进一步地，所述软磁材料包括纳米晶、非晶导磁材料、硅钢、碳钢、电工纯铁（铁钴镍复合材料）坡莫合金、镍锌铁氧体、镍铁合金、锰锌铁氧体。

进一步地，所述定子铁芯本体包括铁芯及将该铁芯夹于中间的两极靴或定子铁芯本体仅包括铁芯。

进一步地，多根导磁棒通过粘结或注塑或灌封或模压方式形成定子铁芯本体。

更进一步地，所述粘结采用的材料包括胶水、环氧树脂及软磁复合材料中的一种。

进一步地，组成定子铁芯本体的多根导磁棒的横截面为不规则形或圆形或椭圆形或多边形中的一种或多种。

更进一步地，所述导磁棒的横截面的最大外切圆≤10mm。

与现有技术相比本发明有益效果。

与国内现有的技术方案相比，本发明具有如下优点。

本发明突破了传统电机铁芯的设计禁锢，与传统的硅钢片铁芯以及软磁复合材料相比，可利用高磁导率材料大大增加铁芯的轴向磁导率和磁通密度，在同样体积下，可以大大提升轴向磁通双转子电机的性能。

本发明提供了一种新的轴向磁通双转子铁芯的结构，大大降低传统硅钢片方案的铁芯制作成本。

本发明提供了一种新的轴向磁通双转子的设计思路，为具有广阔前景的轴向磁通双转子电机发展提供了新的扩展方向。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是现有技术中轴向磁通双转子电机定子铁芯结构示意图。

图2是现有技术中轴向磁通双转子电机铁芯结构示意简图。

图3是本发明多种导磁棒结构示意图。

图4是本发明定子铁芯本体的排布截面示意图。

图5是本发明轴向磁通双转子定子铁芯截面图。

图中，1为第一极靴、2为铁芯、3为第二极靴、扇形铁芯剖面4、等腰梯形铁芯剖面5、6为圆柱形导磁棒、7为三角形导磁棒、8为矩形导磁棒、9为六边形。

具体实施方式

如图3-5所示，本发明包括定子铁芯本体；其特征在于，所述定子铁芯本体由多根导磁棒组成；且多根导磁棒间填充有绝缘材质或软磁材料。

进一步地，所述绝缘材质采用绝缘漆、胶水或环氧树脂。

进一步地，所述导磁棒采用软磁材料。

更进一步地，所述软磁材料包括纳米晶、非晶导磁材料、硅钢、碳钢、电工纯铁（等铁钴镍复合材料）、坡莫合金、镍锌铁氧体、镍铁合金、锰锌铁氧体。

进一步地，所述定子铁芯本体包括铁芯及将该铁芯夹于中间的两极靴或定子铁芯本体仅包括铁芯。

进一步地，多根导磁棒通过粘结或注塑或灌封或模压方式形成定子铁芯本体。

更进一步地，所述粘结采用的材料包括胶水、环氧树脂及软磁复合材料中的一种。

进一步地，组成定子铁芯本体的多根导磁棒的横截面为不规则形或圆形或椭圆形或多边形中的一种多几种。

更进一步地，所述导磁棒的横截面的最大外切圆≤10mm。

作为一种具体的实施例。如图3所示，分别为：圆柱形导磁棒6、三角形导磁棒7、矩形导磁棒8、六边形9（或其他多边形）柱形导磁棒。将多根涂覆绝缘材料的圆柱形导磁棒6、三角形导磁棒7、矩形导磁棒8、六边形9中的一种或多种柱形导磁棒通过粘接、注塑、灌封、模压等工艺固定为铁芯2或第一极靴1、铁芯2和第二极靴2总成的形状（如图1所示）。柱形导磁棒与柱形导磁棒之间相互绝缘，沿导磁棒轴向方向磁导率较高，同时，多根导磁棒之间用绝缘物质填充，使该铁芯使用在轴向磁通双转子电机中时铁耗较低。

定子铁芯本体制作成第一极靴1、铁芯2、第二极靴3总成的形状（或同种结构类似形状时），柱形导磁棒之间的填充物和第一极靴1、铁芯2可以是软磁复合材料，以此达到优化电机励磁磁场波形、增加铁芯轴向导磁性能的目的，同时提升电机性能指标。

柱形导磁棒之间的填充物也可以是胶水、环氧树脂等其他不导磁、可将导磁棒固定牢固的绝缘物质。

具体说明一、如图5所示，定子铁芯本体的形状包括但不限定与扇形、梯形、矩形的铁芯截面形状，同时也包括如附图5所示的形状以及拼接、斜槽、或细节上增加圆角、倒角等方式衍生出的其他形状。

具体说明二、如图4所示，导磁棒的截面包括但不限于圆形、三角形、矩形、菱形、多边形等形状，本发明的铁芯可有其中一种或多种不同柱状导磁材料制作而成；如附图4中序A10、序A11、序A12、序A14所示。

具体说明三、圆柱形导磁棒6、三角形导磁棒7、矩形导磁棒8及六边形导磁棒9的垂直截面的直径尺寸：最大外切圆应≤10mm，导磁棒垂直截面的最大外切圆直径应在0~10mm之间。

具体说明四、导磁棒的长度因电机设计长度而异、无限制。

具体说明五、多个导磁棒拼接成定子铁芯本体中，单根柱形导磁棒相同的截面可能有多种拼接方式：包括紧密组合或间隙组合：如图4中的序A14、序A15所示；同种导磁棒截面形状的不同排布方式：如图4中的序A12和序A13之间、序A14和序A16之间。

具体说明六、导磁棒材料特点为：软磁材料、磁导率高、饱和磁感应强度大，柱形导磁棒之间相互绝缘。其材料包含但不限于：纳米晶和非晶导磁材料、硅钢、碳钢、电工纯铁（等铁钴镍复合材料）坡莫合金、镍锌铁氧体、镍铁合金、锰锌铁氧体等导磁材料。

具体说明七、将导磁棒组成固定为铁芯2、或由极靴1、铁芯2、极靴3共同组成的整体，其粘结材料、缝隙填充材料包括但不限于：常规胶水、环氧树脂、软磁复合材料（如SMC），极靴1、3和铁芯2的材料包括但不限于：环氧树脂、软磁复合材料（如SMC）、硅钢（片）等其他软磁材料。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯，包括定子铁芯本体；其特征在于，所述定子铁芯本体由多根导磁棒组成；且多根导磁棒间填充有绝缘材质或软磁材料；

所述绝缘材质采用绝缘胶水或环氧树脂；

所述导磁棒采用软磁材料；

所述定子铁芯本体包括铁芯及将该铁芯夹于中间的两极靴或定子铁芯本体仅包括铁芯；

多根导磁棒通过粘结或注塑或灌封或模压方式形成定子铁芯本体；

组成定子铁芯本体的多根导磁棒的横截面为不规则形或圆形或椭圆形或多边形中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯，其特征在于：所述粘结采用的材料包括胶水、环氧树脂及软磁复合材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种轴向磁通双转子电机的定子铁芯，其特征在于：所述导磁棒的横截面的最大外切圆≤10mm。

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