CN111900810A - 一种轴向磁场电机及其定子结构、定子铁芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向磁场电机及其定子结构、定子铁芯结构，该定子铁芯结构包括由导磁材料制成的轭部构件以及齿部构件，其中，轭部构件以及齿部构件均处于无应力状态，此处无应力状态指不受外力、没有发生弹性变形的自然状态，轭部构件与多个齿部构件配合安装且各个齿部构件在轭部构件上沿周向间隔布置，上述定子铁芯结构不再采用硅钢片冲卷成型工艺，而是采用轭部与齿部拼装的拼装式结构，且分别制造的齿部构件与轭部构件均处于无应力状态，不存在由于内部应力影响而产生的磁性能劣化的问题，从而能够最大限度地利用硅钢片的磁性能，与现有技术相比，能够在定子铁芯体积不变的情况下，提高电机的性能。

Description

一种轴向磁场电机及其定子结构、定子铁芯结构

技术领域

本发明涉及轴向磁场电机技术领域，特别涉及一种轴向磁场电机及其定子结构、定子铁芯结构。

背景技术

现有轴向磁场电机中，定子铁芯采用硅钢片冲卷成型的工艺制成。如图1所示，将硅钢片01带先冲出方形槽02，再卷绕成圆饼，起始和终止位置焊接固定，得到定子铁芯03，如图2所示，通过上述工艺获得的定子铁芯，硅钢片01的所有位置均处于弯曲状态，内部一直存在应力，这对其磁性能有很大的影响。实际测试表明，弯曲状态下的硅钢片比自然状态下更容易饱和，这就意味着为了达到设计要求，必须使用更多的材料，增加成本及体积。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种定子铁芯结构，以消除硅钢片内部应力影响而产生的磁性能劣化，最大限度地利用硅钢片的磁性能。

本发明的第二个目的在于提供一种基于上述定子铁芯结构的定子结构以及轴向磁场电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种定子铁芯结构，包括由导磁材料制成的轭部构件以及齿部构件，所述轭部构件以及所述齿部构件均处于无应力状态，所述轭部构件与多个所述齿部构件配合安装且各个所述齿部构件在所述轭部构件上沿周向间隔布置。

优选地，所述轭部构件包括多片处于无应力状态的轭部导磁片，各个所述轭部导磁片沿厚度方向相互叠压构成所述轭部构件；

所述齿部构件包括多片处于无应力状态的齿部导磁片，各个所述齿部导磁片沿厚度方向相互叠压构成所述齿部构件。

优选地，所述轭部构件与所述齿部构件中的一个上设置有限位安装结构，所述轭部构件与所述齿部构件中的另一个上设置有限位配合结构，所述轭部构件与所述齿部构件通过所述限位安装结构与所述限位配合结构配合安装。

优选地，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件上沿周向间隔设置的安装槽，所述安装槽沿厚度方向贯穿所述轭部构件，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件下端两侧的限位台阶面，所述齿部构件从下向上穿过所述安装槽至所述齿部构件两侧的所述限位台阶面与所述轭部构件的底面接触配合。

优选地，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件上沿周向间隔设置的滑槽，所述滑槽沿所述轭部构件的径向开设，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件下端的滑台，或者，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件上沿周向间隔设置的滑台，所述滑台沿所述轭部构件的径向设置，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件下端的滑槽，所述轭部构件与所述齿部构件通过所述滑台与所述滑槽配合连接。

优选地，所述滑台与所述滑槽之间构成有一对用于阻止所述齿部构件向上脱离所述轭部构件的限位配合面。

一种定子结构，所述定子结构的定子铁芯采用如上任意一项所述的定子铁芯结构。

优选地，所述定子结构的壳体与所述定子铁芯结构的轭部构件可拆卸连接。

优选地，所述壳体与所述轭部构件通过螺纹紧固件连接，所述壳体与所述轭部构件中的一个上设置有通孔，另一个上设置有螺纹孔，所述螺纹紧固件穿过所述通孔与所述螺纹孔配合将所述轭部构件固定于所述壳体。

一种轴向磁场电机，包括如上任意一项所述的定子结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种定子铁芯结构，该定子铁芯结构包括由导磁材料制成的轭部构件以及齿部构件，其中，轭部构件以及齿部构件均处于无应力状态，此处无应力状态指不受外力、没有发生弹性变形的自然状态，轭部构件与多个齿部构件配合安装且各个齿部构件在轭部构件上沿周向间隔布置，上述定子铁芯结构不再采用硅钢片冲卷成型工艺，而是采用轭部与齿部拼装的拼装式结构，且分别制造的齿部构件与轭部构件均处于无应力状态，不存在由于内部应力影响而产生的磁性能劣化的问题，从而能够最大限度地利用硅钢片的磁性能，与现有技术相比，能够在定子铁芯体积不变的情况下，提高电机的性能。

本发明还提供了一种定子结构以及轴向磁场电机，该定子结构以及轴向磁场电机的定子铁芯采用上述定子铁芯结构，由于上述定子铁芯结构具有上述技术效果，则采用该定子铁芯结构的定子结构以及轴向磁场电机也应具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中定子铁芯成型过程示意图；

图2为现有技术中定子铁芯结构示意图；

图3为本发明实施例提供的定子铁芯结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的定子铁芯结构的轭部构件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的定子铁芯结构的齿部构件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的定子铁芯结构的轭部构件与齿部构件配合处的剖视图；

图7为本发明实施例提供的定子结构的示意图；

图8为本发明实施例提供的定子结构的爆炸图。

图中：

图1和图2中：

01为硅钢片；02为方形槽；03为定子铁芯；

图3-图8中：

1为轭部构件；101为轭部导磁片；102为安装槽；103为通孔；2为齿部构件；201为齿部导磁片；202为限位台阶面；3为壳体；4为螺纹紧固件。

具体实施方式

本发明的核心之一在于提供一种定子铁芯结构，该定子铁芯结构能够消除硅钢片内部应力影响而产生的磁性能劣化，最大限度地利用硅钢片的磁性能。

本发明的另一核心在于提供一种基于上述定子铁芯结构的定子结构以及轴向磁场电机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的定子铁芯结构的示意图。

本发明实施例提供的一种定子铁芯结构，该定子铁芯结构包括由导磁材料制成的轭部构件1以及齿部构件2。

其中，该导磁材料包括但不限于硅钢，轭部构件1与齿部构件2相互独立，通过组装的方式构成定子铁芯，轭部构件1以及齿部构件2均处于无应力状态，此处无应力状态指不受外力、没有发生弹性变形的自然状态，轭部构件1与多个齿部构件2配合安装且各个齿部构件2在轭部构件1上沿周向间隔布置。

与现有技术相比，本发明提供的定子铁芯结构不再采用硅钢片冲卷成型工艺，而是采用轭部与齿部拼装的拼装式结构，且分别制造的齿部构件2与轭部构件1均处于无应力状态，不存在由于内部应力影响而产生的磁性能劣化的问题，从而能够最大限度地利用硅钢片的磁性能，能够在定子铁芯体积不变的情况下，提高电机的性能。

作为优选地，轭部构件1包括多片处于无应力状态的轭部导磁片101，各个轭部导磁片101沿厚度方向相互叠压构成轭部构件1；齿部构件2包括多片处于无应力状态的齿部导磁片201，各个齿部导磁片201沿厚度方向相互叠压构成齿部构件2。

在其他实施例中，轭部构件1也可以由多个轭部导磁体沿周向相互拼接构成，在这种情况下，轭部导磁体可以为片状也可以为块状。

具体地，如图4所示，在本发明实施例中，轭部导磁片101呈圆环状，各个轭部导磁片101大小相同，且同轴地沿厚度方向相互叠压构成轭部构件1。

如图5所示，构成齿部构件2的齿部导磁片201的大小各不相同，呈从一端向另一端逐渐增大的趋势，从而使齿部构件2的横截面呈梯形或三角形，以实现在轭部构件1上的周向间隔布置，当然，在其他实施例中，齿部构件2也可以采用其他的外形，在此不做限定。

作为优选地，为了便于轭部构件1与齿部构件2的配合安装，轭部构件1与齿部构件2中的一个上设置有限位安装结构，轭部构件1与齿部构件2中的另一个上设置有限位配合结构，轭部构件1与齿部构件2通过限位安装结构与限位配合结构配合安装。

具体地，如图4-图6所示，限位安装结构包括多个在轭部构件1上沿周向间隔设置的安装槽102，安装槽102沿厚度方向贯穿轭部构件1，且该安装槽102的形状与齿部构件2的形状一致，限位配合结构包括设置于齿部构件2下端两侧的限位台阶面202，为形成该限位台阶面202，齿部导磁片201的形状为倒T形，各个齿部导磁片201堆叠后就会在两侧形成限位台阶面202，齿部构件2从下向上穿过安装槽102至齿部构件2两侧的限位台阶面202与轭部构件1的底面接触配合，然后将轭部构件1固定到定子结构的壳体3上，轭部构件1与壳体3配合将齿部构件2夹紧固定，从而实现对齿部构件2上、下、左、右、前、后六个方向上的限位。

需要说明的是，轭部构件1由多个轭部导磁片101构成，各个轭部导磁片101上的安装槽102的大小可以相同，从而形成直上直下的安装槽102，也可以各不同，形成梯形的安装槽102以便于对齿形构件进行限位，或者部分轭部导磁片101采用一种尺寸的安装槽102，其与的轭部导磁片101采用另一种尺寸的安装槽102，以形成倒T形槽，与上述的倒T形齿部构件2配合。

在其他实施例中，限位安装结构与限位配合结构还可以采用其他的结构，比如，限位安装结构包括多个在轭部构件1上沿周向间隔设置的滑槽，该滑槽沿轭部构件1的径向开设，该滑槽可以沿径向或轴向贯穿轭部构件1，当然也可以在上述两个方向上均不贯穿，限位配合结构包括设置于齿部构件2下端的滑台，该滑台与滑槽相适配，或者，限位安装结构包括多个在轭部构件1上沿周向间隔设置的滑台，该滑台可以通过开槽的方式在轭部构件1上形成，即可以在轭部构件1上沿周向开设若干槽，相邻两个槽之间即为滑台，滑台沿轭部构件1的径向设置，限位配合结构包括设置于齿部构件2下端的滑槽，轭部构件1与齿部构件2通过滑台与滑槽配合连接。

进一步优化上述技术方案，滑台与滑槽之间构成有一对用于阻止齿部构件2向上脱离轭部构件1的限位配合面，在装配后，定子壳体3可以阻止齿部构件2向下脱离轭部构件1，滑槽的两侧面与滑台配合在齿部构件2的左右对齿部构件2进行限位，当然也可以在滑台与滑槽之间构成一对用于阻止齿部构件2向下脱离轭部构件1的限位配合面以代替壳体3的限位作用，还可以在滑槽的两端设置限位面以从前后方向上对齿部构件2进行限位，此处的前后方向至沿径向的方向，上下方向指沿轭部构件1轴向的方向。

请参阅图7，本发明实施例还提供了一种定子结构，该定子结构的定子铁芯采用如上任意一项所述的定子铁芯结构，由于该定子结构的定子铁芯采用了上述定子铁芯结构，则该定子结构的技术效果请参考上述实施例。

作为优选地，定子结构的壳体3与定子铁芯结构的轭部构件1可拆卸连接。

具体地，如图8所示，壳体3与轭部构件1通过螺纹紧固件4连接，壳体3与轭部构件1中的一个上设置有通孔103，另一个上设置有螺纹孔，螺纹紧固件4穿过通孔103与螺纹孔配合将轭部构件1固定于壳体3。

本发明实施例还提供了一种轴向磁场电机，该轴向磁场电机包括定子，该定子采用如上所述的定子结构，由于轴向磁场电机采用了上述实施例中的定子结构，因此轴向磁场电机的技术效果请参考上述实施例。

综上所示，本发明实施例提供了一种采用轭部构件1与齿部构件2拼装的定子铁芯结构，这种铁芯结构使得轭部构件1与齿部构件2均可以采用无应力状态的导磁片叠压构成，从而消除由于弯曲变形带来的内部应力，避免定子铁芯的磁性能劣化，从而最大限度地利用硅钢片的磁性能，与现有硅钢片冲卷成型工艺制得的定子铁芯相比，可以在铁芯体积不变的情况下，提高电机的性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种定子铁芯结构，其特征在于，包括由导磁材料制成的轭部构件(1)以及齿部构件(2)，所述轭部构件(1)以及所述齿部构件(2)均处于无应力状态，所述轭部构件(1)与多个所述齿部构件(2)配合安装且各个所述齿部构件(2)在所述轭部构件(1)上沿周向间隔布置。

2.根据权利要求1所述的定子铁芯结构，其特征在于，所述轭部构件(1)包括多片处于无应力状态的轭部导磁片(101)，各个所述轭部导磁片(101)沿厚度方向相互叠压构成所述轭部构件(1)；

所述齿部构件(2)包括多片处于无应力状态的齿部导磁片(201)，各个所述齿部导磁片(201)沿厚度方向相互叠压构成所述齿部构件(2)。

3.根据权利要求1或2所述的定子铁芯结构，其特征在于，所述轭部构件(1)与所述齿部构件(2)中的一个上设置有限位安装结构，所述轭部构件(1)与所述齿部构件(2)中的另一个上设置有限位配合结构，所述轭部构件(1)与所述齿部构件(2)通过所述限位安装结构与所述限位配合结构配合安装。

4.根据权利要求3所述的定子铁芯结构，其特征在于，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件(1)上沿周向间隔设置的安装槽(102)，所述安装槽(102)沿厚度方向贯穿所述轭部构件(1)，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件(2)下端两侧的限位台阶面(202)，所述齿部构件(2)从下向上穿过所述安装槽(102)至所述齿部构件(2)两侧的所述限位台阶面(202)与所述轭部构件(1)的底面接触配合。

5.根据权利要求3所述的定子铁芯结构，其特征在于，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件(1)上沿周向间隔设置的滑槽，所述滑槽沿所述轭部构件(1)的径向开设，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件(2)下端的滑台，或者，所述限位安装结构包括多个在所述轭部构件(1)上沿周向间隔设置的滑台，所述滑台沿所述轭部构件(1)的径向设置，所述限位配合结构包括设置于所述齿部构件(2)下端的滑槽，所述轭部构件(1)与所述齿部构件(2)通过所述滑台与所述滑槽配合连接。

6.根据权利要求5所述的定子铁芯结构，其特征在于，所述滑台与所述滑槽之间构成有一对用于阻止所述齿部构件(2)向上脱离所述轭部构件(1)的限位配合面。

7.一种定子结构，其特征在于，所述定子结构的定子铁芯采用如权利要求1-6任意一项所述的定子铁芯结构。

8.根据权利要求7所述的定子结构，其特征在于，所述定子结构的壳体(3)与所述定子铁芯结构的轭部构件(1)可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的定子结构，其特征在于，所述壳体(3)与所述轭部构件(1)通过螺纹紧固件(4)连接，所述壳体(3)与所述轭部构件(1)中的一个上设置有通孔(103)，另一个上设置有螺纹孔，所述螺纹紧固件(4)穿过所述通孔(103)与所述螺纹孔配合将所述轭部构件(1)固定于所述壳体(3)。

10.一种轴向磁场电机，其特征在于，包括如权利要求7-9任意一项所述的定子结构。

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