CN201113607Y - 一种盘式定子及包含该定子的无刷无铁芯盘式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盘式定子以及包含这种定子的无刷无铁芯盘式电机。盘式定子由定子托架与转轴一体制成，线圈均匀嵌设于定子托架上的线圈槽中。线圈由铜箔盘绕而成。线圈槽外径沿定子托架中心向外呈渐进性的增加，构成外端圆弧大，内端圆弧小的形状。无刷无铁芯盘式电机包含位于电机内部的前述盘式定子、位于盘式定子两侧的固定有若干对永磁铁的磁钢、磁钢与电机转轴通过轴承连接。本实用新型能够解决电机运行过程中的动平衡问题，而且由于线圈由铜箔盘绕而成，能够增加单位面积的金属用量，提高了定子单位面积的功率，使性能更稳定。

Description

一种盘式定子及包含该定子的无刷无铁芯盘式电机

【技术领域】

本实用新型涉及一种定子和包含这种定子的电机，尤其是一种盘式定子及包含该定子的无刷无铁芯盘式电机。

【背景技术】

传统交流电机定、转子绕组中设有铁芯和线圈，铁芯不仅使得电机体积大、质量重，而且存在铁损，同时由于铁芯导致的动平衡问题，使得制造大功率电机的难度大。而且传统电机采用纵向磁切的方式，一旦磁饱和，电压和电流就不呈线性关系。

在二十世纪初期，已经有采用无铁芯的盘式电机或采用横向磁切的电机，但是由于换向困难难以制成大功率的电机。二十一世纪以来，由于电子产品的发展，电子换向在电机上的使用逐渐成熟，盘式电机重新崛起。盘式电机具有以下优点：(1)减少了铁损；(2)克服异步电机转速难以控制的缺点，转速控制可以不受频率的限制，可直交流两用。

中国专利“一种无铁芯高功率密度盘式电机”(专利申请号：02132316.X，申请日：2002.8.26)公开了一种无铁芯高功率密度盘式电机，该电机的结构是：电机外壳内部固定有盘式定子线圈，在盘式定子线圈两边有磁钢，磁钢上固定有若干对永磁体，磁钢与电机转轴相连，电机转轴支撑在转轴轴承上，转轴轴承支撑在电机外壳上。其盘式定子由线圈、热固材料体和金属外圈组成，线圈固化在热固材料中，热固材料体和金属外圈紧密连接

这种结构的不足在于：它是将线圈压铸在热固材料中，由于这种定子是整体浇铸而成，一旦有瑕疵，整个产品都将报废，在实际应用中废品率非常高。同时在热压铸过程中，线圈在热固材料中的位置容易挪动，形状容易改变，因此线圈的位置和形状很难准确固定，不仅使得压固后的定子很难保持对称，影响定子的平衡度，而且由于线圈变形，匝之间也容易短路，产品的性能不稳定。

【实用新型内容】

本实用新型需要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种制造简单，性能稳定的定子以及包含这种定子的无刷无铁芯盘式电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种盘式定子，包括转轴及设于该转轴上之定子托架，线圈均匀嵌设于定子托架上开设的线圈槽中。

其中：定子托架与转轴一体制成。

其中：线圈槽外径沿定子托架中心向外呈渐进性的增加，构成外端圆弧大，内端圆弧小的形状。

其中：线圈槽设至少一个以上，均布于定子托架上。

其中：线圈由带状金属箔盘绕而成。

一种含有权利要求1盘式定子的无刷无铁芯盘式电机，包含位于电机内的盘式定子、位于盘式定子两侧的固定有若干对永磁铁的磁钢、磁钢与转轴通过轴承相连，盘式定子包括转轴及设于该转轴上之定子托架，线圈均匀嵌设于定子托架上开设的线圈槽中。

其中：线圈槽外径沿中心向外呈渐进性增加，构成外端圆弧大，内端圆弧小的形状。

其中：线圈槽设至少一个以上，均布于定子托架上。

其中：线圈由带状金属箔盘绕而成。

其中：与电机转轴固定连接的盘式定子为1个以上，且相邻定子托架上的线圈相互错开排列。

本实用新型有如下有益效果：

1.本实用新型的定子托架与转轴固定连接或一体制成，而且定子托架上事先已经确定好放置线圈的位置，线圈的位置准确，定子对称性好，而且线圈匝之间绝缘性好。

2.本实用新型采用金属箔盘绕，相对与现有技术由金属丝绕制的线圈，单位面积内金属的截面积大，单位面积的功率大，可提高线圈的各项性能。

3.本实用新型定子托架中线圈槽的形状能充分利用定子托架的空间，单位体积上的金属用量增加，密度增大，磁性增强。

4.本实用新型的定子托架可以设置多个，且相邻定子托架之间线圈的位置相互错开，使得转动力拒更为均匀，启动脉冲好，而且可以消除铁磁材料中存在的环流影响。

5.本实用新型的定子托架可以用非导体材料制成，减轻定子或电机的重量并降低成本。

【附图说明】

图1为本实用新型盘式定子的定子托架示意图

图2为本实用新型定子托架的线圈槽示意图

图3为本实用新型盘式定子示意图

图4为本实用新型含有盘式定子的电机示意图

图5为本实用新型采用两个以上定子托架的电机示意图

图6为本实用新型相邻定子托架间线圈相互错开排列的示意图其中：

1-盘式定子         11-定子托架          111-线圈槽

1111-线圈槽外端    1112-线圈槽内端      12-转轴

13-线圈            14-定子托架          15-线圈

31-轴承            2-磁钢               3-转子

【具体实施方式】

本实用新型中盘式定子的定子托架与转轴固定连接或一体制成，定子托架可以由导体或非导体材料制成，由金属箔盘绕而成的线圈均匀地嵌设于定子托架中。

本实用新型的电机包含位于电机内部的盘式定子、位于盘式定子两侧的固定有若干对永磁铁的磁钢、磁钢与转轴通过轴承连接，其中定子中定子托架与转轴固定连接或一体制成，定子托架可以由导体或非导体材料制成，由金属箔盘绕而成的线圈均匀地嵌设于定子托架中。

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明：

实施例一

如图3所示，盘式定子1的定子托架11与转轴12固定连接或一体制成，线圈13嵌设在定子托架11中。定子托架11可以使用不锈钢、铝或铜等导体材料，也可以使用环氧树脂、酚醛树脂等非导体材料。如图1所示，定子托架11上事先均匀设置了线圈槽111，线圈13嵌设在线圈槽111中。

定子托架11与转轴12固定连接或一体制成，不仅结构简单，而且保证了定子托架11旋转时的稳定性和平衡性。由于定子定子托架11上事先设定了线圈槽111，可以准确固定线圈13的位置，保证定子托架11的平衡性和对称性，而且由于线圈13均嵌设在线圈槽111中，匝之间的绝缘性能好。

实施例二

在实施例一的基础上，线圈13采用铜等带状金属箔盘绕而成。带状金属箔盘绕成的线圈13相对于金属线绕制的线圈而言，单位面积内金属的截面积大，用量多，单位面积的功率大，能提高线圈的各项性能。

实施例三

在上述实施例的基础上，线圈槽111采用如图2所示的形状，该形状充分考虑其所处的定子托架11扇形区上大下小的特点，线圈槽的外径沿中心向外呈渐进性增加，线圈槽外端1111圆弧半径大，线圈槽内端1112圆弧半径小，中间用直线过渡连接。相对于其他形状，这种形状充分利用了定子托架11的空间，在线圈槽111数目相同的情况下，这种结构的空间利用率高，能够增加金属箔的用量，在同样大小的定子托架11上线圈13的金属用量增加，单位体积的功率密度高。

实施例四

在前述实施例的基础上，定子托架11上的线圈槽111最好为相互45度均匀设置的八个。这种情况下，同样面积的定子托架11上线圈槽111面积最大，能够布置的线圈最多。

实施例五

如图4所示，电机包含电机内部的转子3、盘式定子1、位于盘式定子两侧的固定有若干对永磁铁的磁钢2、与盘式定子1和磁钢2相连的电机转轴12。转子3通过轴承31与转轴12相连。

盘式定子1可以采用实施例一至实施例四的任何一种形式。盘式定子1通电后形成旋转磁场，该旋转磁场作用于两边的磁钢2，使其带动转轴12转动并输出电机功率。

由于盘式定子1具有前述优点，所以本实施例的电机具有结构简单，性能稳定、线圈匝之间的绝缘性能好、定子单位面积的功率大、能够解决电机在高速转动中的动平衡问题等优点。

实施例六

在实施例五的基础上，可以增加盘式定子托架11的数量，可以为一个以上。如图5所示，电机包含盘式定子托架11和盘式定子托架14，而且相邻盘式定子上的线圈13和线圈15相互错开(如图6所示)。线圈13和线圈15的交错分布使得转动力拒更为均匀，启动脉冲好，而且可以消除铁磁材料中存在的环流影响。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种盘式定子，包括转轴及设于该转轴上之定子托架，其特征在于：线圈均匀嵌设于所述定子托架上开设的线圈槽中。

2.如权利要求1所述的一种盘式定子，其特征在于：所述定子托架与转轴一体制成。

3.如权利要求1或2所述的一种盘式定子，其特征在于：所述线圈槽外径沿定子托架中心向外呈渐进性的增加，构成外端圆弧大，内端圆弧小的形状。

4.如权利要求3所述的一种盘式定子，其特征在于：所述线圈槽设至少一个以上，均布于定子托架上。

5.如权利要求1所述的一种盘式定子，其特征在于：所述线圈由带状金属箔盘绕而成。

6.一种含有权利要求1所述盘式定子的无刷无铁芯盘式电机，包含位于电机内的盘式定子、位于盘式定子两侧的固定有若干对永磁铁的磁钢、磁钢与转轴通过轴承相连，所述盘式定子包括转轴及设于该转轴上之定子托架，其特征在于：线圈均匀嵌设于定子托架上开设的线圈槽中。

7.如权利要求6所述的一种无刷无铁芯盘式电机，其特征在于：所述线圈槽外径沿中心向外呈渐进性增加，构成外端圆弧大，内端圆弧小的形状。

8.如权利要求7所述的一种无刷无铁芯盘式电机，其特征在于：线圈槽设至少一个以上，均布于定子托架上。

9.如权利要求6所述的一种无刷无铁芯盘式电机，其特征在于：所述线圈由带状金属箔盘绕而成。

10.如权利要求6所述的一种无刷无铁芯盘式电机，其特征在于：与电机转轴固定连接的盘式定子为1个以上，且相邻定子托架上的线圈相互错开排列。

Images