CN113364162B - 一种定子结构、转子结构、超薄电机以及定子成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定子结构、转子结构、超薄电机和定子成型工艺，若干组绕组套入定子框架，若干组钣钢叠加形成钢板模块，钢板模块嵌入定子框架，绕组、钣钢模块、定子框架和轴承形成定子结构，该定子结构配合转子结构形成超薄电机，本发明的电机体积小、气隙磁密高以及转矩密度高。

Description

一种定子结构、转子结构、超薄电机以及定子成型工艺

技术领域

本发明涉及电机设备领域，具体为一种定子结构、转子结构、超薄电机及定子成型工艺。

背景技术

目前，超薄电机尺寸短、体积小、重量轻、功率密度高，可广泛应用于各类低功耗电驱动场合。盘式电机中定子转子均为圆盘形，在空间上对等放置，同轴固定，特别适用于安装空间有严格限制的场合，电机的定子芯可由纯铁或软磁复合材料制作，也可由硅钢片叠压或卷绕而成，通过硅钢片外圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组；或采用无铁芯结构形式，定子绕组径向分布在绕线盘上，用环氧树脂浇注固定；而对于超薄结构，无法卷绕，普通硅钢片无法使用，同时无铁芯结构，气隙磁密低，转矩密度小；另外，现有的软磁复合材料价格高，超薄电机尺寸小，绕线困难，线架挤占绕线空间。

中国专利申请号为CN201710058469.4 的发明专利公开了开一种径向分段模块化的开关磁通盘式电机，所述开关磁通盘式电机包括：转子结构包括转子盘、两组转子凸极组，两组转子凸极组在周向上错开设定角度；定子结构包括两个同轴设置且成径向分段的定子盘；两个定子盘中径向正对的两段永磁体极性相反；通过两组转子凸极组周向相错的角度与两个定子盘中永磁体极性分布的配合，在保证平均输出转矩前提下降低齿槽转矩和转矩波动中的奇次谐波，削弱反电势中的偶次谐波。

该发明仍然存在以下问题：

1、该发明中的定子采用绕组嵌绕在定子槽内的结构，该定子结构复杂，体积大，仍存在漏磁通；

2、该发明中的定子结构与转子结构配合的目的是进一步降低谐波问题，但没有从根本上彻底消除谐波对电机产生的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是针对现有技术提供了一种定子结构，其将若干组绕组与钣钢模块通过整体成型的方式一体设计，使得该定子结构紧凑降低了漏磁通，以及结合定子铁芯采用钣钢模块的结构设计，提高了绕组之间的配合精度，减小涡流损耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种定子结构，包括：

若干组绕组；

若干组钣钢模块；

轴承；

若干组所述钣钢模块与若干组所述绕组整体成型，所述轴承与整体成型后的所述钣钢模块及绕组同轴嵌套设置。

作为改进，所述钣钢模块包括若干个依次叠放设置的钣钢。

作为改进，所述钣钢的表面设置为绝缘层。

作为改进，所述钣钢的厚度小于0.5mm。

作为改进，若干组所述钣钢模块与若干组绕组嵌套设置。

作为改进，每组所述钣钢模块对应嵌套于相邻两个所述绕组内。

作为改进，若干组所述钣钢模块与若干组所述绕组通过粘结的方式整体成型。

作为改进，若干组所述钣钢模块与若干组所述绕组的下表面齐平设置。

作为改进，每组所述钣钢模块与对应的所述绕组相接触的面绝缘贴合设置。

作为改进，所述钣钢为U型，每组所述钣钢模块中的钣钢的横向尺寸L自上而下依序递减。

作为改进，还包括用于定位若干组所述绕组及所述钣钢模块的定子轭。

作为改进，若干组所述绕组套入所述定子轭内；所述钣钢模块嵌入所述定子轭上。

作为改进，所述钣钢模块与所述定子轭及绕组整体成型。

作为改进，所述钣钢模块与所述定子轭及绕组通过粘结的方式整体成型。

作为改进，所述定子轭设置为圆环状，其构造为一圆筒形外壳，若干组所述绕组均布套入所述定子轭内。

作为改进，所述圆筒形外壳的边沿其辐向延伸一定位边。

作为改进，所述圆筒形外壳的一侧沿等分圆周辐向设置有若干组栅条。

作为改进，所述绕组为扇形环状结构，其两侧边沿置于所述定子轭上相应的栅条下方。

作为改进，所述钣钢模块对应嵌套于所述定子轭上相应的栅条上。

本发明的目的之二是针对现有技术的不足之处提供了能与上述的定子结构转动配合的转子结构，其中转轴与定子结构中的轴承进行有效配合，可实现定子结构与转子结构之间气隙的调整。

该转子结构包括：

转子磁轭；

若干个永磁体；以及

转轴；

若干个永磁体设置于所述转子磁轭上，该转子磁轭与所述转轴进行有效连接。

本发明的目的之三是针对现有技术的不足之处提供了还提供了包含上述的定子结构的超薄电机，其通过定子结构和转子结构的有效配合形成气隙磁密高、转矩密度大和结构紧凑的超薄电机。

该超薄电机还包括上述的转子结构。

本发明的目的之四是针对现有技术的不足之处，提供了一种上述的钣钢模块定子的成型工艺，包括以下步骤：

步骤一：钣钢模块组装，将若干个所述钣钢依次叠放，叠成钣钢模块，若干组钣钢模块组成定子铁芯；

步骤二：定子成型，将步骤一组装后的钣钢模块对应嵌套入若干组绕组上整体成型；

步骤三：轴承安装，将轴承装入步骤二中整体成型后的若干组绕组中心，组成定子结构。

作为改进，所述步骤二中组装后的钣钢模块与若干组绕组通过环氧树脂粘结一体成型。

作为改进，还包括绕组安装步骤，其设置在所述步骤二之前，将若干组绕组套入在定子轭内，再将步骤一组装后的钣钢模块对应嵌套至定子轭上，并通过环氧树脂将若干组钣钢模块、定子轭及若干组绕组粘接固定。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明中的定子结构中若干组钣钢模块与若干组绕组嵌套，并且钣钢模块和绕组整体成型，该设计不存在专利申请号为CN201710058469.4 的专利文件中提到的谐波对电机产生影响的问题；

（2）本发明中若干个U型且表面涂覆有绝缘层的钣钢叠放形成U型的钣钢模块，钣钢模块与绕组嵌套设置，增加了与绕组的包覆面积，增加了磁通路的同时进一步的减少涡流损耗；

（3）本发明中定子轭采用圆筒形结合若干组栅条的一体式结构设计，为钣钢模块和绕组提供定位和支撑，进一步提高定子整体牢固度及强度，延长使用寿命的同时，最大程度优化结构设计减小成型体积；

（4）本发明中定子结构和转子结构分别一体成型，二者间的气隙通过转轴和轴承的有效配合进行，进而可增加气隙磁密和转矩密度，从而提高了电机的扭矩和输出效率。

综上所述，本发明具有结构简单、设计巧妙、盘式电机体积小以及功率高等优点。

附图说明

图1为定子结构的结构示意图图一；

图2为定子结构的结构示意图图二；

图3为钣钢模块安装示意图图一；

图4为钣钢模块安装示意图图二；

图5为定子结构的结构示意图图三；

图6为定子结构的结构示意图图四；

图7为定子结构的爆炸结构示意图 ；

图8为转子轭结构示意图；

图9为图 5 中 A 处放大图 ；

图10为钣钢模块结构示意图；

图11为本发明的工艺流程图；

图12为盘式电机结构示意图；

图13为盘式电机剖视结构图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1和图2所示，一种定子结构，包括若干组绕组1、若干组钣钢模块2及轴承3；若干组所述钣钢模块2嵌入若干组所述绕组1内并通过环氧树脂粘结整体成型，所述轴承3与整体成型后的所述钣钢模块2及绕组1同轴嵌套设置，组成定子结构。

进一步的，每组所述钣钢模块2对应嵌套于相邻两个所述绕组1内。

进一步的，所述钣钢模块2与若干组所述绕组1的下表面齐平设置。

进一步的，每组所述钣钢模块2与对应的所述绕组2相接触的面绝缘贴合设置。。

进一步的，所述钣钢模块2包括若干个依次叠放设置的钣钢21。

进一步的，所述钣钢21为U型，每组所述钣钢模块2中的钣钢21的横向尺寸L自上而下依序递减。

需要说明的是，所述钣钢21由横板21-a和两个侧板21-b一体成型设置，进而所述钣钢模块2的整体呈U型，所述钣钢模块2将所述绕组1包覆，且该钣钢模块2与所述绕组1的接触面积增加，进一步的减少漏磁通。

更需要说明的是，如图3和图4所示，上方的所述钣钢21与下方的所述钣钢21错位，该设置方式保证了所述钣钢模块2能顺利安装的同时使得所述钣钢21将所述绕组1充分包覆。

值得一提的是，所述绕组1设置为扇形，两组所述侧板21-b长度方向的两端与所述绕组1的接触面的在满足所述钣钢模块2可结构完整和功能性的同时尽可能的与所述绕组1贴合。

进一步的，所述钣钢21的表面设置为绝缘层。

需要说明的是，所述钣钢21的数量在满足定子结构完整和功能性的同时尽可能的多，所述钣钢21优选为小于0.5mm，可增加磁通路，提高气隙磁密。

更需要说明的是，所述钣钢21与所述钣钢21之间绝缘设置可防止所述钣钢21之间产生大的涡流损耗，同时所述钣钢21与所述绕组1之间绝缘设置。

实施例二

如图5至图7所示，本发明还提供了能与实施例一中的定子结构配合的转子轭，与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。

一种定子结构，还包括用于定位若干组所述绕组1及所述定子铁芯2的定子轭4。

若干组所述绕组1套入所述定子轭4内；所述定子铁芯2嵌入所述定子轭4上，所述定子铁芯2与所述定子轭4及绕组1通过环氧树脂粘结的方式整体成型。

进一步的，如图8所示，所述定子轭4设置为圆环状，其构造为一圆筒形外壳41，若干组所述绕组1均布套入所述定子轭4内，所述圆筒形外壳41的边沿沿其辐向延伸一定位边411，所述圆筒形外壳41的一侧沿等分圆周辐向设置有若干组栅条42。

需要说明的是，所述定子轭4与所述绕组1和所述定子铁芯2一体成型设计，使得定子的牢固度和强度，延长定子的使用寿命。

进一步的，所述绕组1为扇形环状结构，其两侧边沿置于所述定子轭4上相应的栅条42下方。

进一步的，所述钣钢模块210对应嵌套于所述定子轭4上相应的栅条42上。

需要说明的是，所述钣钢模块21朝向所述绕组1一侧伸入所述绕组1内，且该钣钢模块21的两端分别伸入相邻两组所述绕组1内。

更需要说明的是，如图9和图10所示，所述钣钢模块2与所述栅条42适配卡接，并且相邻两个所述绕组1互相接触的边的宽度与所述栅条42的宽度相等，所述横板21-a和两组所述侧板21-b将所述栅条a和两组所述绕组1接触的边充分包覆，减少漏磁通。

实施例三

如图11所示，本发明提供了实施例一和实施例二中的一种定子结构的成型工艺，包括以下步骤：

步骤一：钣钢模块组装，将若干个所述钣钢21依次叠放，叠成钣钢模块2，若干组钣钢模块2组成定子铁芯；

步骤二：定子成型，将步骤一组装后的钣钢模块2对应嵌套入若干组绕组1上整体成型；

步骤三：轴承安装，将轴承3装入步骤二中整体成型后的若干组绕组1中心，组成定子结构。

作为改进，所述步骤二中组装后的钣钢模块2与若干组绕组1通过环氧树脂粘结一体成型。

作为改进，还包括绕组安装步骤，其设置在所述步骤二之前，将若干组绕组1套入在定子轭4内，再将步骤一组装后的钣钢模块2对应嵌套至定子轭4上，并通过环氧树脂将若干组钣钢模块2、定子轭4及若干组绕组1粘接固定。

实施例四

如图12所示，本发明还提供了能与实施例一和实施例二中的定子结构转动配合的转子结构，该转子结构包括转子磁轭5、若干个永磁体6以及转轴7；若干个永磁体6设置于所述转子磁轭5上，与所述转轴7进行有效连接，组成转子结构。

需要说明的是，所述转轴7与所述转子磁轭5为固定方式包括同轴固定连接或除固定连接外的配合方式。

更需要说明的是，所述转子磁轭5沿所述转轴7的轴向移动，进而实现气隙的调节。

值得一提的是，所述永磁体6设置为扇形；相邻两组所述永磁体6之间间隙设置。

实施例五

如图12和图13所示，本发明还提供了一种超薄电机，包含实施例一和实施例二中的定子结构。

实施例六

如图12和图13所示，本发明还提供了一种超薄电机，包括实施例一和实施例二中的定子结构以及实施例四中的转子结构，定子结构和转子结构配合形成超薄电机。

Claims (23)

1.一种定子结构，其特征在于，包括：

若干组绕组（1）；

若干组钣钢模块（2）；

轴承（3）；

若干组所述钣钢模块（2）与若干组所述绕组（1）整体成型，所述轴承（3）与整体成型后的所述钣钢模块（2）及绕组（1）同轴嵌套设置；

所述钣钢模块（2）包括若干个依次叠放设置的钣钢（21）；

所述钣钢（21）的表面设置为绝缘层；

所述钣钢（21）为U型，所述绕组（1）设置为扇形，每组所述钣钢模块（2）对应嵌套于相邻两个所述绕组（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，每组所述钣钢模块（2）中的钣钢（21）的横向尺寸L自上而下依序递减。

3.根据权利要求2所述的一种定子结构，其特征在于，所述钣钢（21）的厚度小于0.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，若干组所述钣钢模块（2）与若干组绕组（1）嵌套设置。

5.根据权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，若干组所述钣钢模块（2）与若干组所述绕组（1）通过粘结的方式整体成型。

6.根据权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，若干组所述钣钢模块（2）与若干组所述绕组（1）的下表面齐平设置。

7.根据权利要求1所述的一种定子结构，其特征在于，每组所述钣钢模块（2）与对应的所述绕组（1）相接触的面绝缘贴合设置。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种定子结构，其特征在于，还包括用于定位若干组所述绕组（1）及所述钣钢模块（2）的定子轭（4）。

9.根据权利要求8所述的一种定子结构，其特征在于，若干组所述绕组（1）套入所述定子轭（4）内；所述钣钢模块（2）嵌入定子轭（4）上。

10.根据权利要求8所述的一种定子结构，其特征在于，所述钣钢模块（2）与所述定子轭（4）及绕组（1）整体成型。

11.根据权利要求8所述的一种定子结构，其特征在于，所述钣钢模块（2）与所述定子轭（4）及绕组（1）通过粘结的方式整体成型。

12.根据权利要求8所述的一种定子结构，其特征在于，所述定子轭（4）设置为圆环状，其构造为一圆筒形外壳（41），

若干组所述绕组（1）均布套入所述定子轭（4）内。

13.根据权利要求12所述的一种定子结构，其特征在于，所述圆筒形外壳（41）的边沿其辐向延伸一定位边（411）。

14.根据权利要求12所述的一种定子结构，其特征在于，所述圆筒形外壳（41）的一侧沿等分圆周辐向设置有若干组栅条（42）。

15.根据权利要求14所述的一种定子结构，其特征在于，所述绕组（1）为扇形环状结构，其两侧边沿置于所述定子轭（4）上相应的栅条（42）下方。

16.根据权利要求15所述的一种定子结构，其特征在于，所述钣钢模块（2）对应嵌套于所述定子轭（4）上相应的栅条（42）上。

17.一种转子结构，其特征在于，一种能与权利要求1-16任一项所述的定子结构转动配合的转子结构。

18.根据权利要求17所述的一种转子结构，其特征在于，该转子结构包括：

转子磁轭（5）；

若干个永磁体（6）；以及

转轴（7）；

若干个永磁体（6）设置于所述转子磁轭（5）上，与所述转轴（7）进行有效连接。

19.一种超薄电机，其特征在于，包含权利要求1-16任一项所述的定子结构。

20.根据权利要求19所述的一种超薄电机，其特征在于，还包括权利要求18所述的转子结构。

21.根据权利要求1-16任一项所述的一种定子结构的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：钣钢模块组装，将若干个所述钣钢（21）依次叠放，叠成钣钢模块（2），若干组钣钢模块（2）组成定子铁芯；

步骤二：定子成型，将步骤一组装后的钣钢模块（2）对应嵌套入若干组绕组（1）上整体成型；

步骤三：轴承安装，将轴承（3）装入步骤二中整体成型后的若干组绕组（1）中心，组成定子结构。

22.权利要求21所述的一种定子结构的成型工艺，其特征在于，所述步骤二中组装后的钣钢模块（2）与若干组绕组（1）通过环氧树脂粘结一体成型。

23.权利要求21所述的一种定子结构的成型工艺，其特征在于，还包括绕组安装步骤，其设置在所述步骤二之前，将若干组绕组（1）套入在定子轭（4）内，再将步骤一组装后的钣钢模块（2）对应嵌套至定子轭（4）上，并通过环氧树脂将若干组钣钢模块（2）、定子轭（4）及若干组绕组（1）粘接固定。

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