CN113922610A - 一种碟式电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碟式电机，包括相定子、转子、前端盖、后端盖和机壳，所述的转子与相定子安装后分别与前端盖、后端盖连接，所述的机壳分别与前端盖、后端盖连接，所述的转子包括转轴、转子磁钢和磁石架，所述的相定子和转子磁钢沿着转轴的轴向分布，从而形成轴向磁场。与现有技术相比，本发明具有力矩密度高、转子惯量低等优点。

Description

一种碟式电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种碟式电机。
背景技术
电机作为一种动力装置，广泛应用于各行各业，无论是工业领域还是民用领域，随处可见，碟式电机是一种高启动扭矩、径长比大的轴向磁场电机，这类电机发展至今已经有100多年的历史，在上世纪四五十年代，碟式电机逐渐受到重视，被广泛应用在各行各业，包括工业领域及新能源汽车上；但是现有的碟式电机存在转矩密度低，由于极槽规律的限制无法任意配置极对数等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种力矩密度高、转子惯量低的碟式电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种碟式电机，包括相定子、转子、前端盖、后端盖和机壳，所述的转子与相定子安装后分别与前端盖、后端盖连接，所述的机壳分别与前端盖、后端盖连接，所述的转子包括转轴、转子磁钢和磁石架，所述的相定子和转子磁钢沿着转轴的轴向分布，从而形成轴向磁场。
作为优选的技术方案，该电机为N相碟式电机，所述的相定子为N个定子叠压构成，所述的转子磁钢为N个转子磁钢。
作为优选的技术方案，若N个转子磁极完全对齐时，N个定子依次呈360°/N电角度差叠压。
作为优选的技术方案，若N个定子完全对齐时，N个转子磁极依次呈360°/N电角度安装。
作为优选的技术方案，所述的N为三。
作为优选的技术方案，若三相定子错极θ电角度安装，三个转子磁钢反相圆周方向呈120°-θ电角度安装。
作为优选的技术方案，每一相定子极数与转子极数相同。
作为优选的技术方案，每一相定子包括铁芯和多个集中绕组线圈。
作为优选的技术方案，所述的集中绕组线圈产生的反电势零点位置放置霍尔传感器。
作为优选的技术方案，每一相转子均分充磁，共P对极。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用轴向磁场，可以增加槽体积，提高电机转矩密度；
2)采用三相定转子轴向分布，没有传统三相电机极槽规律的限制，可以任意配置极对数，达到最优解。
附图说明
图1为本发明三相碟式电机的剖面示意图；
图2为本发明三相碟式电机的定子示意图；
图3为本发明三相碟式电机的单向一端定子示意图；
图4为本发明三相碟式电机的转子侧剖面示意图；
图5为本发明三相碟式电机的转子单相磁极分布示意图；
图6为本发明三相碟式电机的转子三相磁极分布示意图；
图7为本发明实施例2的定子错极示意图。
其中10a、10b、10c为相定子，11为铁芯，12为集中绕组线圈，13为霍尔传感器，20为转子，21为转轴，22a、22b、22c为转子磁钢，23a、23b为磁石架，30a为前端盖，30b为机壳，30c为后端盖，31a为前轴承，31b为后轴承。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种碟式电机，包括相定子10a、10b、10c、转子20、前端盖30a、后端盖30c和机壳30b，所述的转子20与相定子10a、10b、10c安装后分别与前端盖30a、后端盖30c连接，所述的机壳30b分别与前端盖30a、后端盖30c连接，所述的转子20包括转轴21、转子磁钢22a、22b、22c和磁石架23a、23b，所述的相定子10a、10b、10c和转子磁钢22a、22b、22c沿着转轴21的轴向分布，从而形成轴向磁场。
如图2所示，为一种三相碟式电机的三相定子，由三相定子10a、10b、10c轴向叠加而成，通过三相轴向磁路结构轴向叠加达到增加伺服电机功率密度，力矩密度。
如图3所示，为一相定子的一半结构，由铁芯11和多个集中绕组线圈12构成，以图示2P极电机为例，铁芯有2P个圆轴均布的扇形截面的极柱，由各相同性的软磁材料构成，每个极柱放置集中绕组线圈12，相邻绕组的进出线应相反。更进一步的，2个如图3的定子分半结构与一个碟式的永磁转子磁钢，将构成一相完整的磁路结构。当永磁转子圆轴方向转动时，绕组线圈能够产生周期性的电动势。其中在反电势零点位置放置霍尔传感器13，可以使电机更易于控制。
如图4所示，为三相碟式电机的三相转子侧视剖面示意，电机转子20包括转轴21、转子磁钢22a、22b、22c、磁石架23a、23b，磁石架用于保证各磁钢间距和与定子10a、10b、10c间隙。
如图5，每一相转子均分充磁，共P对极，每一相定子极数与转子极数相同，每一相定子绕组由4P个扇形转子按照通过电流相等的原则串并联构成。
如图6，三相定子叠压时完全对齐，如图2，三相转子磁极之间应呈120°电角度差安装，即120°/P机械角。如此，当三相永磁转子圆轴方向转动时，三相定子绕组能够产生周期性的电动势，三相互相差120°电角度。
三相转子磁极之间无角度差，即对齐时，如图7三相定子叠压时呈120°电角度，即120°/P机械角时，三相定子绕组同样能够产生周期性，互差120°电角度的电动势。
更近一步的，以上面所述的定子和转子结构为基础，扩展出来的多相电机都应在本发明的保护范围内。即转子有N个转子磁钢构成，定子有N个定子叠压构成。
N个定子完全对齐时，N个转子磁极依次呈360°/N电角度安装。
实施例2
如图7所示，若N个转子磁极完全对齐时，N个定子依次呈360°/N电角度差叠压。
实施例3
作为其他实施例，三相定子错极θ电角度安装，三个转子磁钢反相圆周方向呈120°-θ电角度安装，也能形成有效三相磁动势。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种碟式电机，包括相定子(10a、10b、10c)、转子(20)、前端盖(30a)、后端盖(30c)和机壳(30b)，所述的转子(20)与相定子(10a、10b、10c)安装后分别与前端盖(30a)、后端盖(30c)连接，所述的机壳(30b)分别与前端盖(30a)、后端盖(30c)连接，其特征在于，所述的转子(20)包括转轴(21)、转子磁钢(22a、22b、22c)和磁石架(23a、23b)，所述的相定子(10a、10b、10c)和转子磁钢(22a、22b、22c)沿着转轴(21)的轴向分布，从而形成轴向磁场。
2.根据权利要求1所述的一种碟式电机，其特征在于，该电机为N相碟式电机，所述的相定子(10a、10b、10c)为N个定子叠压构成，所述的转子磁钢(22a、22b、22c)为N个转子磁钢。
3.根据权利要求2所述的一种碟式电机，其特征在于，若N个转子磁极完全对齐时，N个定子依次呈360°/N电角度差叠压。
4.根据权利要求2所述的一种碟式电机，其特征在于，若N个定子完全对齐时，N个转子磁极依次呈360°/N电角度安装。
5.根据权利要2-4中任一所述的一种碟式电机，其特征在于，所述的N为三。
6.根据权利要求5所述的一种碟式电机，其特征在于，若三相定子错极θ电角度安装，三个转子磁钢反相圆周方向呈120°-θ电角度安装。
7.根据权利要求2所述的一种碟式电机，其特征在于，每一相定子极数与转子极数相同。
8.根据权利要求2所述的一种碟式电机，其特征在于，每一相定子包括铁芯(11)和多个集中绕组线圈(12)。
9.根据权利要求8所述的一种碟式电机，其特征在于，所述的集中绕组线圈(12)产生的反电势零点位置放置霍尔传感器(13)。
10.根据权利要求2所述的一种碟式电机，其特征在于，每一相转子均分充磁，共P对极。
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