CN116418188A - 一种电机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电机，包括：电机壳体，形成有容纳腔；转动轴体，穿设于所述电机壳体，且与所述电机壳体转动连接；转子组件，固定连接于所述转动轴体，且位于所述容纳腔内；定子组件，固定连接于所述电机壳体，包括第一定子和第二定子，所述第一定子和第二定子分别间隔设置于所述转子组件的两侧。通过在转子组件的两侧分别设置第一定子和第二定子，第一定子和第二定子均对转子组件产生轴向吸力，第二定子对转子组件产生轴向吸力抵消第一定子和转子组件间轴向磁拉力，从而可消除转子组件轴向磁拉力，降低电机轴承摩擦损耗，提高电机性能及轴承寿命。

Description

一种电机
技术领域
本申请属于驱动设备技术领域，具体涉及一种电机。
背景技术
近年来，轴向电机获得越来越多的关注，由于其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点，被广泛应用于电动车辆、飞轮储能系统和风力发电等应用场景，特别是在空间较为受限的偏平式结构中，如一体式轮毂等，轴向电机具有较为广阔的发展前景。
目前，轴向电机主要有单定转子，双定子单转子及双转子单定子三种结构。应用中大多数采用双定子单转子或双转子单定子结构，但这两种电机结构较为复杂，不易于生产。而单定转子结构的轴向电机，转子受较大的轴向磁拉力，从而增大了电机摩擦损耗，影响电机的性能，所以如何减小电机定转子之间的轴向磁拉力是亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种电机，以解决电机定转子受较大的轴向磁拉力，从而增大了电机摩擦损耗，影响电机的性能的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种电机，包括：电机壳体，形成有容纳腔；转动轴体，穿设于所述电机壳体，且与所述电机壳体转动连接；转子组件，固定连接于所述转动轴体，且位于所述容纳腔内；定子组件，固定连接于所述电机壳体，包括第一定子和第二定子，所述第一定子和第二定子分别间隔设置于所述转子组件的两侧。
根据本申请一实施方式，所述第一定子为绕组结构，所述第二定子为非绕组结构。
根据本申请一实施方式，所述第一定子和所述转子组件间隔第一间隙，所述第二定子和所述转子组件间隔第二间隙，所述第二间隙的长度为第一间隙的长度的1～2倍。
根据本申请一实施方式，所述第一定子和所述第二定子基于所述转动轴体的轴线同轴设置，所述第二定子和所述第一定子的外径比例大于0.8，且小于1.2。
根据本申请一实施方式，所述转子组件包括转子架和永磁体，所述转子架固定连接于所述转动轴体，所述永磁体设置于所述转子架上。
根据本申请一实施方式，所述永磁体包括多个子永磁体，所述多个子永磁体沿所述转子架轴向环绕设置，所述子永磁体的充磁方向为轴向，且相邻两个所述子永磁体的磁极相反。
根据本申请一实施方式，所述转子架为非导磁材料。
根据本申请一实施方式，所述第二定子包括铁芯。
根据本申请一实施方式，所述电机壳体包括机壳和盖设于所述机壳的端盖，所述第一定子固定设置于所述机壳，所述第二定子固定设置于所述端盖。
根据本申请一实施方式，所述转动轴体与所述机壳和端盖之间均设置有轴承。
本申请的有益效果是：通过在转子组件的两侧分别设置第一定子和第二定子，第一定子和第二定子均对转子组件产生轴向吸力，第二定子对转子组件产生轴向吸力抵消第一定子和转子组件间轴向磁拉力，从而可消除转子组件轴向磁拉力，降低电机轴承摩擦损耗，提高电机性能及轴承寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，其中：
图1是本申请的电机一实施例的剖面结构示意图；
图2是本申请的电机一实施例的爆炸结构示意图；
图3是本申请的电机的转子组件一实施例的剖面结构示意图；
图4是本申请的电机的转子组件又一实施例的剖面结构示意图。
图中：100、电机；110、电机壳体；111、容纳腔；112、机壳；113、端盖；120、转动轴体；130、转子组件；131、转子架；1311、转子铁芯；1312、环形转子套；132、永磁体；1321、子永磁体；140、定子组件；141、第一定子；1411、定子铁芯；1412、绕架；1413、漆包线；142、第二定子；101、第一间隙；102、第二间隙；150、轴承。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1至图4，图1是本申请的电机一实施例的剖面结构示意图；图2是本申请的电机一实施例的爆炸结构示意图；图3是本申请的电机的转子组件一实施例的剖面结构示意图；图4是本申请的电机的转子组件又一实施例的剖面结构示意图。
本申请一实施例提供了一种电机100，如图1和图2所示，包括电机壳体110、转动轴体120、转子组件130和定子组件140。其中，电机壳体110内形成有容纳腔111，转动轴体120穿设于电机壳体110，且与电机壳体110转动连接。转子组件130固定连接于转动轴体120，且位于容纳腔111内。定子组件140固定连接于电机壳体110，包括第一定子141和第二定子142，第一定子141和第二定子142分别间隔设置于转子组件130的两侧。
通过在转子组件130的两侧分别设置第一定子141和第二定子142，第一定子141和第二定子142均对转子组件130产生轴向吸力，第二定子142对转子组件130产生轴向吸力抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，从而可消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。
在一些实施例中，如图1所示，第一定子141为绕组结构，第二定子142为非绕组结构。由于第一定子141为绕组结构，第一定子141按照一定的逻辑通电后，第一定子141产生旋转磁场，转子组件130在第一定子141产生的旋转磁场作用下旋转并输出转矩，第二定子142也为对转子组件130产生轴向吸力抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，从而可消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。由于第二定子142为非绕组结构，无需出线，本申请中的电机100与单定转子电机一样电机结构扁平且能单边出线，有利于应用于非常扁平空间的应用场景，所以本申请的电机100虽然具有第二定子142，但也可认为是一种单定转子电机。
具体地，第二定子142包括铁芯，从铁芯由铁片压合而成，从而减小涡流。在其他实施例中，第二定子142还可以包括铁块或等其他可导磁的金属、非金属或合金。
具体地，如图1所示，第一定子141包括定子铁芯1411、绕架1412和漆包线1413，其中，定子铁芯1411固定于电机壳体110，绕架1412设置于定子铁芯1411外周，漆包线1413绕设于绕架1412上。从而第一定子141形成绕组结构。
如图1所示，由于第二定子142为非绕组结构，第一定子141为绕组结构，第一定子141表面具有凹凸结构，第二定子142的表面通常相对平整，在第一定子141和第二定子142外径相同或相近的情况下，第二定子142对转子组件130的磁吸力大于第一定子141对转子组件130的磁吸力，为了使得第一定子141和第二定子142对转子组件130的磁吸力平衡，消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，在一些实施例中，第一定子141和转子组件130间隔第一间隙101，第二定子142和转子组件130间隔第二间隙102。第二间隙102的长度为第一间隙101的长度的1～2倍，例如1.2倍、1.5倍或2倍等。从而增加第二定子142与转子组件130间的第二间隙102，使得第二间隙102大于第一定子141与转子组件130间的第一间隙101，以降低第二定子142和转子组件130间的磁吸力，使得第一定子141和第二定子142对转子组件130的磁吸力平衡，消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。
当然，在工艺允许情况下，还可以将第二定子142压合为表面形状与第一定子141相同的结构，从而第二间隙102的长度可设置与第一间隙101的长度相同，即第二间隙102的长度为第一间隙101的长度的1倍。
为了保证第一定子141和第二定子142对转子组件130的磁吸力平衡，消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，在一些实施例中，如图1所示，第一定子141和第二定子142基于转动轴体120的轴线同轴设置，第二定子142和第一定子141的外径比例大于0.8，且小于1.2。例如第二定子142和第一定子141的外径的比例为0.8、1、1.2等。第二定子142不会因外径过小而无法对转子组件130产生足够的磁吸力，从而无法消除转子组件130和第一定子141间的轴向磁拉力；也不会因外径过大而对转子组件130产生过大的磁吸力，从而需要与转子组件130间设置更大的第二间隙102，增大电机100整体体积。在此范围内，第一定子141和第二定子142的外径比例适宜，第二定子142对对转子组件130产生轴向吸力足够抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。当然，第二定子142的外径和第一定子141的外径的比例还需要与转子组件130间的间隙搭配调整，在其他实施例中，第二定子142和第一定的外径比例还可以为其他比例。
转子组件130的结构具有多种形式，在一些实施例中，如图3所示，转子组件130为表贴式结构，转子组件130包括转子架131和永磁体132，转子架131固定设置于转动轴体120，且与转动轴体120同轴设置，永磁体132设置于转子架131上。从而第一定子141按照一定的逻辑通电后，第一定子141产生旋转磁场，转子组件130在第一定子141产生的旋转磁场作用下旋转并输出转矩。永磁体132包括多个子永磁体1321，多个子永磁体1321沿转子架131轴向环绕设置，子永磁体1321采用扇形结构，子永磁体1321的充磁方向为轴向，沿圆周方向相邻的两块子永磁体1321的充磁方向相反，转子架131和永磁体132采用注塑包胶或粘结式固定方式。
第一定子141、转子组件130和第二定子142间的磁通路径为：任意子永磁体1321-第一间隙101-第一定子141-第一间隙101-相邻子永磁体1321-第二间隙102-第二定子142-第二间隙102-任意子永磁体1321。当第一定子141按照一定的逻辑通电后，在上述磁通路径下，第一定子141产生旋转磁场，转子组件130在定子产生的旋转磁场作用下旋转并输出转矩，第二定子142固定于电机壳体110保持静止。第一定子141和第二定子142均对转子组件130产生轴向吸力，第二定子142对转子组件130产生轴向吸力抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，从而可消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。
其中，转子架131为非导磁材料，可以避免部分磁场从转子架131散失。
在另一些实施例中，如图4所示，转子组件130为轮辐式结构，转子组件130包括转子架131和永磁体132，转子架131固定设置于转动轴体120，且与转动轴体120同轴设置，永磁体132设置于转子架131上。转子架131包括转子铁芯1311和环形转子套1312，转子铁芯1311沿轴向间隔固定设置于转动轴体120，环形转子套1312设于转子铁芯1311外侧。从而第一定子141按照一定的逻辑通电后，第一定子141产生旋转磁场，转子组件130在第一定子141产生的旋转磁场作用下旋转并输出转矩。永磁体132包括多个子永磁体1321，多个子永磁体1321沿转动轴体120轴向环绕设置，且设置于相邻转子铁芯1311之间。子永磁体1321采用方块形结构，子永磁体1321的充磁方向为轴向，沿圆周方向相邻的两块子永磁体1321的充磁方向相反，环形转子套1312和永磁体132均采用粘结式固定方式。
第一定子141、转子组件130和第二定子142间的磁通路径为：任意子永磁体1321-第一间隙101-第一定子141-第一间隙101-相邻子永磁体1321-第二间隙102-第二定子142-第二间隙102-任意子永磁体1321。当第一定子141按照一定的逻辑通电后，在上述磁通路径下，第一定子141产生旋转磁场，转子组件130在定子产生的旋转磁场作用下旋转并输出转矩，第二定子142固定于电机壳体110保持静止。第一定子141和第二定子142均对转子组件130产生轴向吸力，第二定子142对转子组件130产生轴向吸力抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，从而可消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。
在一些实施例中，如图1所示，电机壳体110包括机壳112和盖设于机壳112的端盖113，第一定子141固定设置于机壳112，第二定子142固定设置于端盖113。其中，机壳112内形成有容纳腔111，端盖113盖设于机壳112，以封闭所述容纳腔111。具体地，第一定子141和转子组件130设置于容纳腔111内，第二定子142嵌设固定于端盖113。
由于转动轴体120与电机壳体110转动连接，转动轴体120与机壳112和端盖113之间均设置有轴承150，从而保证转动轴体120与电机壳体110之间转动稳定，轴承150不仅减小转动轴体120和电机壳体110之间的转动摩擦力，还起到了支撑转动轴体120和电机壳体110的作用。具体地，轴承150的外圈与电机壳体110固定连接，轴承150的内圈与转动轴体120固定连接。
综上所述，通过在转子组件130的两侧分别设置第一定子141和第二定子142，第一定子141和第二定子142均对转子组件130产生轴向吸力，第二定子142对转子组件130产生轴向吸力抵消第一定子141和转子组件130间轴向磁拉力，从而可消除转子组件130轴向磁拉力，降低电机100轴承150摩擦损耗，提高电机100性能及轴承150寿命。由于第二定子142为非绕组结构，无需出线，本申请中的电机100与单定转子电机一样电机结构扁平且能单边出线，有利于应用于非常扁平空间的应用场景，所以本申请的电机100虽然具有第二定子142，但也可认为是一种单定转子电机。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：
电机壳体，形成有容纳腔；
转动轴体，穿设于所述电机壳体，且与所述电机壳体转动连接；
转子组件，固定连接于所述转动轴体，且位于所述容纳腔内；
定子组件，固定连接于所述电机壳体，包括第一定子和第二定子，所述第一定子和第二定子分别间隔设置于所述转子组件的两侧。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一定子为绕组结构，所述第二定子为非绕组结构。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一定子和所述转子组件间隔第一间隙，所述第二定子和所述转子组件间隔第二间隙，所述第二间隙的长度为第一间隙的长度的1～2倍。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一定子和所述第二定子基于所述转动轴体的轴线同轴设置，所述第二定子和所述第一定子的外径比例大于0.8，且小于1.2。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子组件包括转子架和永磁体，所述转子架固定连接于所述转动轴体，所述永磁体设置于所述转子架上。
6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述永磁体包括多个子永磁体，所述多个子永磁体沿所述转子架轴向环绕设置，所述子永磁体的充磁方向为轴向，且相邻两个所述子永磁体的磁极相反。
7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述转子架为非导磁材料。
8.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第二定子包括铁芯。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机壳体包括机壳和盖设于所述机壳的端盖，所述第一定子固定设置于所述机壳，所述第二定子固定设置于所述端盖。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述转动轴体与所述机壳和端盖之间均设置有轴承。
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