CN115085430A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机。该电机包括：定子组件和转子组件，定子组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上具有多个定子槽，定子绕组绕设于定子槽；转子组件包括转子壳以及安装于转子壳内的环形永磁体组和端部永磁体组，环形永磁体组环绕在定子组件的周向，端部永磁体组设于定子组件的轴向端部，环形永磁体组与定子组件之间、端部永磁体组与定子组件之间均形成气隙。根据本发明实施例的电机，环形永磁体组与定子组件之间、端部永磁体组与定子组件之间均形成气隙，以形成多气隙的电机磁路结构，从而有利于增大能量交换的气隙面积，提高电机效率，进而有利于提高电机输出转矩，提升电机的功率密度。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机。

背景技术

在相关技术中，永磁电机通常为单气隙能量交换，能量交换的气隙面积较小，电机的功率密度较低，体积较大，同时，绕组中参与磁力线匝链的有效边段在整个绕组中占比少，连接有效边段的端部增大了电机铜耗，并增加了绕组电阻，降低了电机效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种电机，可提升电机的功率密度。

根据本发明实施例的电机，包括：定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯上具有多个定子槽，所述定子绕组绕设于所述定子槽；转子组件，所述转子组件包括转子壳以及安装于所述转子壳内的环形永磁体组和端部永磁体组，所述环形永磁体组环绕在所述定子组件的周向，所述端部永磁体组设于所述定子组件的轴向端部，所述环形永磁体组与所述定子组件之间、所述端部永磁体组与所述定子组件之间均形成气隙。

根据本发明实施例的电机，环形永磁体组与定子组件之间、端部永磁体组与定子组件之间均形成气隙，以形成多气隙的电机磁路结构，从而有利于增大能量交换的气隙面积，提高电机效率，进而有利于提高电机输出转矩，提升电机的功率密度。

根据本发明的一些实施例，所述定子铁芯包括环形的铁芯本体、固定于所述铁芯本体轴向两侧的多个齿部，所述定子槽包括位于所述铁芯本体的内周面上的内槽段、位于所述铁芯本体的外周面上的外槽段、位于相邻两个所述齿部之间的端槽段。

根据本发明的一些实施例，所述内槽段和所述外槽段均沿所述定子铁芯的轴向方向延伸，所述端槽段沿所述定子铁芯的径向方向延伸。

根据本发明的一些实施例，所述铁芯本体包括多个轴向叠压的第一软磁钢片，所述齿部包括多个轴向叠压的第二软磁钢片，所述铁芯本体与所述齿部通过铆钉连接。

根据本发明的一些实施例，所述环形永磁体组包括内环永磁体组和外环永磁体组，所述内环永磁体组位于所述定子组件的径向内侧，所述外环永磁体组位于所述定子组件的径向外侧；所述端部永磁体组包括第一端永磁体组和第二端永磁体组，所述第一端永磁体组位于所述定子组件的轴向一端，所述第二端永磁体组位于所述定子组件的轴向另一端。

根据本发明的一些实施例，所述内环永磁体组、所述外环永磁体组、所述第一端永磁体组、所述第二端永磁体组均包括多个永磁体，且所述定子槽的所述内槽段、所述外槽段和所述端槽段各自对应的所述永磁体的磁极相同。

根据本发明的一些实施例，所述转子壳包括：壳本体和盖设于所述壳本体的端盖，所述壳本体包括壳体端板、内环壳和外环壳，所述内环壳和所述外环壳均与所述壳体端板固定，所述外环壳设置在所述内环壳的径向外侧，所述外环永磁体组固定于所述外环壳，所述内环永磁体组固定于所述内环壳，所述第一端永磁体组固定于所述端盖，所述第二端永磁体组固定于所述壳体端板。

根据本发明的一些实施例，所述壳本体和/或端盖在所述内环壳的径向内侧集成有轴承座，所述轴承座内设有轴承；所述电机还包括电机轴，所述电机轴穿设所述轴承座且与所述轴承连接。

根据本发明的一些实施例，所述定子组件还包括支撑件，所述内环壳与所述端盖之间设有安装间隙，所述支撑件穿设所述安装间隙且连接所述定子铁芯和所述电机轴。

根据本发明的一些实施例，所述支撑件为模压或注塑BMC支撑件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的电机的爆炸图；

图3是根据本发明实施例的定子铁芯的示意图；

图4是图3的爆炸图；

图5是根据本发明实施例的壳本体、内环永磁体组、外环永磁体组和第二端永磁体组的示意图；

图6是根据本发明实施例的端盖和第一端永磁体组的示意图；

图7是根据本发明实施例的电机径向磁路的示意图；

图8是根据本发明实施例的电机轴向磁路的示意图。

附图标记：

定子组件1、定子铁芯11、铁芯本体111、齿部112、定子槽113、内槽段1131、外槽段1132、端槽段1133、铆钉114、定子绕组12、支撑件13、转子组件2、转子壳21、壳本体211、壳体端板2111、内环壳2112、外环壳2113、端盖212、环形永磁体组22、内环永磁体组221、外环永磁体组222、端部永磁体组23、第一端永磁体组231、第二端永磁体组232、第一轴承座241、第一轴承242、第二轴承座243、第二轴承244、电机第一径向磁路41、电机第二径向磁路42、电机第一轴向磁路43、电机第二轴向磁路44、电机轴3、电机10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“轴向”、“径向”、“周向”、“内”、“外”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装置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”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图8详细描述根据本发明实施例的电机10。

参照图1和图8所示，电机10包括：定子组件1和转子组件2，其中：

定子组件1包括定子铁芯11和定子绕组12，定子铁芯11上具有多个定子槽113，定子绕组12绕设于定子槽113，定子绕组12可包括多个线圈，每个定子槽113内均绕设有线圈。

转子组件2包括转子壳21、环形永磁体组22和端部永磁体组23，环形永磁体组22和端部永磁体组23安装于转子壳21内，转子壳21可以是铸铁等导磁材料，定子组件1可至少部分设于转子壳21内，环形永磁体组22环绕在定子组件1的周向，环形永磁体组22可环绕在定子组件1的内周和/或外周，端部永磁体组23设于定子组件1的轴向端部，端部永磁体组23可设于定子组件1轴向一端的端部或两端的端部，环形永磁体组22与定子组件1之间、端部永磁体组23与定子组件1之间均形成气隙，由此，转子组件2可相对于定子组件1转动，且可形成多气隙的电机磁路结构，从而有利于增大能量交换的气隙面积，提高电机效率。

可以理解的是，定子绕组12包括沿定子铁芯11径向方向延伸的径向段和沿轴向方向延伸的轴向段，环形永磁体组22和端部永磁体组23可构建出电机10的径向磁路和轴向磁路，从而可使定子绕组12的径向段和轴向段均可形成参与磁力线匝链的有效边段，以增加有效边段在整个定子绕组12中的占比，减少定子绕组12不参与磁力线匝链的端部长度，提升定子绕组12的利用率，并降低定子绕组12的电阻和铜耗，进而有利于提升电机效率，实现电机10的小型化、扁平化。

根据本发明实施例的电机10，环形永磁体组22与定子组件1之间、端部永磁体组23与定子组件1之间均形成气隙，以形成多气隙的电机磁路结构，从而有利于增大能量交换的气隙面积，提高电机效率，进而有利于提高电机输出转矩，提升电机10的功率密度。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图4所示，定子铁芯11包括环形的铁芯本体111、固定于铁芯本体111轴向两侧的多个齿部112，定子槽113包括位于铁芯本体111的内周面上的内槽段1131、位于铁芯本体111的外周面上的外槽段1132、位于相邻两个齿部112之间的端槽段1133，铁芯本体111轴向两侧均形成有端槽段1133，位于内槽段1131、外槽段1132和端槽段1133内的定子绕组12均可形成参与磁力线匝链的有效边段，以提升电机效率。

在本发明的一些实施例中，参照图3所示，内槽段1131和外槽段1132均沿定子铁芯11的轴向方向延伸，端槽段1133沿定子铁芯11的径向方向延伸，两个端槽段1133连接内槽段1131与外槽段1132的两端，定子槽113可以是矩形环槽，以提升位于定子槽113内的定子绕组12参与磁力线匝链的有效边段的长度。

在本发明的一些实施例中，齿部112在安装于铁芯本体111后，齿部112不遮挡内槽段1131和外槽段1132，也就是说，对于一个定子槽113来说，其内槽段1131和外槽段1132均与端槽段1133连通，且内槽段1131与外槽段1132在可在铁芯本体111的径向方向上的投影重合，两个端槽段1133可在铁芯本体111的轴向方向上的投影重合，定子槽113在定子铁芯11轴向方向的投影可沿定子铁芯11的径向方向延伸，以保证定子槽113内的定子绕组12有效边段的长度。

在本发明的一些实施例中，铁芯本体111包括多个轴向叠压的第一软磁钢片，齿部112包括多个轴向叠压的第二软磁钢片，铁芯本体111与齿部112通过铆钉114连接，以便于定子组件1的生产制造，并提高电机10的生产效率。可选地，第一软磁钢片和第二软磁钢片可以是硅钢片。

需要说明的是，对于一般轴向磁场的盘式电机的结构，其定子铁芯通常采用卷绕硅钢带，并由专门的冲卷机床特制而成，其制作工艺相对复杂，工业大批量生产效率较低。而根据本发明实施例的电机10，铁芯本体111和齿部112均可通过硅钢片轴向叠片制成，且铁芯本体111与齿部112通过铆钉114连接，从而可降低定子组件1的制造难度，大幅提高电机10的生产效率。可以理解的是，齿部112为电机轴向磁场的定子齿部，以引导轴向磁场的磁路。

在本发明的一些实施例中，定子铁芯11构造为环状结构，多个定子槽113沿定子铁芯11的周向等间距分布，且定子槽113形成为沿定子铁芯11的径向和轴向整圈环绕于定子铁芯11的凹槽。

在本发明的一些实施例中，参照图1、图2和图5-图8所示，环形永磁体组22包括内环永磁体组221和外环永磁体组222，内环永磁体组221位于定子组件1的径向内侧，外环永磁体组222位于定子组件1的径向外侧，内环永磁体组221可在定子铁芯11和转子壳21之间形成电机第一径向磁路41，定子绕组12在内槽段1131内的边段可与第一径向磁路41中的磁力线匝链，外环永磁体组222可在定子铁芯11和转子壳21之间形成电机第二径向磁路42，定子绕组12在外槽段1132内的边段可与第二径向磁路42中的磁力线匝链。

端部永磁体组23包括第一端永磁体组231和第二端永磁体组232，第一端永磁体组231位于定子组件1的轴向一端，第二端永磁体组232位于定子组件1的轴向另一端。第一端永磁体组231可在定子铁芯11和转子壳21之间形成电机第一轴向磁路43，定子绕组12在一个端槽段1133内的边段可与第一轴向磁路43中的磁力线匝链，第二端永磁体组232可在定子铁芯11和转子壳21之间形成电机第二轴向磁路44，定子绕组12在另一个端槽段1133内的边段可与第二径向磁路42中的磁力线匝链。

在本发明的一些实施例中，参照图1、图2、图5和图6所示，内环永磁体组221、外环永磁体组222、第一端永磁体组231、第二端永磁体组232均包括多个永磁体，且定子槽113的内槽段1131、外槽段1132和端槽段1133各自对应的永磁体的磁极相同，以使定子绕组12在通电后，定子绕组12在内槽段1131、外槽段1132和端槽段1133内的各边段受到的电磁力的方向相同，提高电机10的输出转矩。

在本发明的一些实施例中，参照图1、图2、图5和图6所示，转子壳21包括：壳本体211和盖设于壳本体211的端盖212，壳本体211包括壳体端板2111、内环壳2112和外环壳2113，内环壳2112和外环壳2113均与壳体端板2111固定，外环壳2113设置在内环壳2112的径向外侧，外环永磁体组222固定于外环壳2113，内环永磁体组221固定于内环壳2112，第一端永磁体组231固定于端盖212，第二端永磁体组232固定于壳体端板2111，可以理解的是，内环壳2112、外环壳2113、壳体端板2111和端盖212可围成环形腔，定子铁芯11和定子绕组12设于环形腔内，外环永磁体组222、内环永磁体组221、第一端永磁体组231、第二端永磁体组232分别贴于环形腔的四个内壁，形成四气隙的电机磁路结构，从而有利于增大能量交换的气隙面积，提高电机效率。

在本发明的一些实施例中，参照图1、图2、图5和图6所示，内环永磁体组221和外环永磁体组222的永磁体构造为弧形板，内环永磁体组221的永磁体适于与内环壳2112的外周面贴合固定，内环永磁体组221的多个永磁体可N极和S极交替粘贴于内环壳2112的外周面，外环永磁体组222的永磁体适于与外环壳2113的内周面贴合固定，外环永磁体组222的多个永磁体可N极和S极交替粘贴于外环壳2113的内周面，内环永磁体组221和外环永磁体组222的永磁体相对，且在转子组件2的径向方向对应设置。

第一端永磁体组231和第二端永磁体组232构造为扇环形板，第一端永磁体组231的永磁体适于与端盖212的内端面贴合固定，第一端永磁体组231的多个永磁体可N极和S极交替粘贴于端盖212的内端面，第二端永磁体组232的永磁体适于与壳体端板2111的内端面贴合固定，第二端永磁体组232的多个永磁体可N极和S极交替粘贴于壳体端板2111壳的内端面，第一端永磁体组231和第二端永磁体组232的永磁体相对，且在转子组件2的轴向方向对应设置。

在本发明的一些实施例中，壳本体211和/或端盖212在内环壳2112的径向内侧集成有轴承座，轴承座内设有轴承，也就是说，壳本体211和端盖212中的一个集成有轴承座，或壳本体211和端盖212可分别集成有轴承座，每轴承座内均设有轴承，电机10还包括电机轴3，电机轴3穿设轴承座且与轴承连接，转子壳21可通过轴承相对于电机10转动。

参照图1、图2、图5和图6所示，壳本体211在内环壳2112的径向内侧集成有第一轴承座241，第一轴承座241内设有第一轴承242，端盖212在内环壳2112的径向内侧集成有第二轴承座243，第二轴承座243内设有第二轴承244，电机轴3穿设第一轴承座241和第二轴承座243，以提升转子组件2转动的稳定性，其中，第一轴承242的内圈可与电机轴3连接，第一轴承242的外圈可与第一轴承座241连接，第二轴承244的内圈可与电机轴3连接，第二轴承244的外圈可与第二轴承座243连接。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，定子组件1还包括支撑件13，内环壳2112与端盖212之间设有安装间隙，支撑件13穿设安装间隙且连接定子铁芯11和电机轴3，以实现定子组件1与电机轴3的固定，并保证环形永磁体组22与定子组件1之间、端部永磁体组23与定子组件1之间的气隙。

在本发明的一些实施例中，支撑件13为模压或注塑BMC(团状模塑料)支撑件13可由塑料基料加适当比例的玻璃纤维模压成型或注塑成型，BMC支撑件可封装定子铁芯11和定子绕组12，形成定子组件1的外壳，BMC支撑件散热性能好，外形光亮美观，并且能一定程度吸收马达电气噪音和振动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯上具有多个定子槽，所述定子绕组绕设于所述定子槽；

转子组件，所述转子组件包括转子壳以及安装于所述转子壳内的环形永磁体组和端部永磁体组，所述环形永磁体组环绕在所述定子组件的周向，所述端部永磁体组设于所述定子组件的轴向端部，所述环形永磁体组与所述定子组件之间、所述端部永磁体组与所述定子组件之间均形成气隙。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子铁芯包括环形的铁芯本体、固定于所述铁芯本体轴向两侧的多个齿部，所述定子槽包括位于所述铁芯本体的内周面上的内槽段、位于所述铁芯本体的外周面上的外槽段、位于相邻两个所述齿部之间的端槽段。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述内槽段和所述外槽段均沿所述定子铁芯的轴向方向延伸，所述端槽段沿所述定子铁芯的径向方向延伸。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述铁芯本体包括多个轴向叠压的第一软磁钢片，所述齿部包括多个轴向叠压的第二软磁钢片，所述铁芯本体与所述齿部通过铆钉连接。

5.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述环形永磁体组包括内环永磁体组和外环永磁体组，所述内环永磁体组位于所述定子组件的径向内侧，所述外环永磁体组位于所述定子组件的径向外侧；

所述端部永磁体组包括第一端永磁体组和第二端永磁体组，所述第一端永磁体组位于所述定子组件的轴向一端，所述第二端永磁体组位于所述定子组件的轴向另一端。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述内环永磁体组、所述外环永磁体组、所述第一端永磁体组、所述第二端永磁体组均包括多个永磁体，且所述定子槽的所述内槽段、所述外槽段和所述端槽段各自对应的所述永磁体的磁极相同。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述转子壳包括：壳本体和盖设于所述壳本体的端盖，所述壳本体包括壳体端板、内环壳和外环壳，所述内环壳和所述外环壳均与所述壳体端板固定，所述外环壳设置在所述内环壳的径向外侧，所述外环永磁体组固定于所述外环壳，所述内环永磁体组固定于所述内环壳，所述第一端永磁体组固定于所述端盖，所述第二端永磁体组固定于所述壳体端板。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述壳本体和/或端盖在所述内环壳的径向内侧集成有轴承座，所述轴承座内设有轴承；

所述电机还包括电机轴，所述电机轴穿设所述轴承座且与所述轴承连接。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述定子组件还包括支撑件，所述内环壳与所述端盖之间设有安装间隙，所述支撑件穿设所述安装间隙且连接所述定子铁芯和所述电机轴。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述支撑件为模压或注塑BMC支撑件。

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