CN201947136U - 轴向气隙型电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴向气隙型电动机，包括：壳体，从壳体穿出的电机轴，位于壳体内的定子，以及安装于电机轴上的转子，转子沿电机轴的轴向位于定子的至少一侧，定子包括：非导磁的盘形绕线模，盘形绕线模的中心具有电机轴穿出孔；多个非导磁的绕线柱，周向分布在盘形绕线模的第一侧上；多个绕组，分别缠设在各绕线柱上。根据本实用新型的轴向气隙型电动机，采用无铁心定子结构，具有工艺简单、制造成本低的优点。

Description

轴向气隙型电动机

技术领域

本实用新型涉及电动机领域，更具体地，涉及一种轴向气隙型电动机。

背景技术

轴向气隙型电动机，是一种沿轴向在圆盘状定子的一侧或两侧隔着既定空隙配置转子的电动机。与径向气隙型电动机相比，轴向气隙型电动机具有轴向长度可比径向气隙型电动机的轴向长度短的优点，有利于实现电动机本身薄型化设计。

现有的技术中，轴向气隙型电动机的定子一般都做成有铁心结构，这种结构具有多个定子铁心，每个定子铁心中心绕有定子线圈构成磁芯单元，通过在磁芯单元上设置各种凸凹部或特殊的连接部件将所有磁芯单元相连并拼凑成一个环形，后再由合成树脂模制成型为一体。为了减少铁心损耗，各定子铁心由多片导磁材料(如硅钢片)沿着半径方向层叠而成，且为了形成用于容纳线圈绕组的定子槽，每片导磁材料在圆周方向上的宽度不同，从中心一侧到定子外径逐渐增大。

对于这类有铁心的轴向气隙型电动机来说，由于制造定子的每个磁芯片材的形状不一样，因此需要磁芯片材的冲裁模具数量较多；而且铁心的定子由多个磁芯单元连接而成，各磁芯单元间连接和紧固工艺复杂，各磁芯单元需采用塑封结构成型为一体，对塑封的精度要求较高，且塑封后不能进行拆卸和回收利用，从而造成轴向气隙型电动机的制造成本居高不下。另外，有铁心的轴向气隙型电机还存在的问题有，由于定子开槽，在转子和定子之间的磁阻随转子的旋转而变化，在这个过程中由于向旋转方向的吸引反作用力而产生齿槽转矩，该齿槽转矩大时产生振动和噪声，一旦定、转子间隙面设计的较为狭窄，振动就有可能使转子接触定子从而造成破损等。此外，由于定子铁心的存在，使定、转子间的相互作用力较大，电动机在装配时精度难以保证。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种轴向气隙型电动机，以解决现有技术的轴向气隙型电动机制造成本高的问题。

根据本实用新型提供的一种轴向气隙型电动机，包括：壳体，从壳体穿出的电机轴，位于壳体内的定子，以及安装于电机轴上的转子，转子沿电机轴的轴向位于定子的至少一侧，定子包括：非导磁的盘形绕线模，盘形绕线模的中心具有电机轴穿出孔；多个非导磁的绕线柱，周向分布在盘形绕线模的第一侧上；多个绕组，分别缠设在各绕线柱上。

进一步地，定子还包括：多个非导磁的绕线挡板，设置在各绕线柱的自由端上。

进一步地，多个绕线柱均布在盘形绕线模上，且各绕线柱和各绕线挡板均呈扇形。

进一步地，定子还包括盖设在盘形绕线模第一侧上的非导磁的盖体，盖体包括：第一环形盘体；第二环形盘体，位于第一环形盘体的内部，第二环形盘体的内孔与电机轴穿出孔对应，且第二环形盘体通过多个肋条与第一环形盘体连接；其中，多个肋条将第一环形盘体和第二环形盘体之间分割成与多个绕组匹配的空间，多个肋条在周向上与多个绕线挡板54凹凸配合；盘形绕线模和盖体至少之一上设有出线槽。

进一步地，出线槽为三个，设置在第一环形盘体上；各出线槽均沿径向延伸，且中部具有折弯。

进一步地，盘形绕线模、多个绕线柱与多个绕线挡板为一体注塑成型。

进一步地，壳体包括相配合的第一壳体和第二壳体，定子的外边缘夹持在第一壳体和第二壳体形成的容纳槽内。

进一步地，转子包括：绝缘底盘，安装在电机轴上，绝缘底盘上具有定位槽；永磁体，粘贴在定位槽内，且定位槽的槽深小于永磁体的厚度。

进一步地，定子两侧均安装有转子，定位槽为环形定位槽；永磁体包括多个永磁体单元，多个永磁体单元按照海尔贝克充磁阵列排布在环形定位槽内。

进一步地，电机轴上具有用于限位绝缘底盘的限位台阶。

根据本实用新型的轴向气隙型电动机，因为其定子采用了在非导磁的盘形绕线模上设置多个非导磁的绕线柱，多个绕组分别缠设在多个绕线柱上的技术方案，不需要冲裁磁芯片材和对磁芯单元进行紧固，而且因盘形绕线模和绕线柱的材质均为非导磁材质，不会产生磁芯损耗，大大简化了定子的制造工艺和制造成本，从而提供了一种工艺简单、成本低廉的轴向气隙型电动机。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本实用新型的轴向气隙型电动机的剖面结构；

图2示意性示出了本实用新型的轴向气隙型电动机的分解结构；

图3示意性示出了本实用新型中盘形绕线模、绕线柱和绕组的立体结构；

图4示意性示出了本实用新型中盖体的立体结构；

图5示意性示出了本实用新型中定子的分解结构；

图6示意性示出了本实用新型中转子的分解结构；以及

图7示意性示出了本实用新型中转子的三种排布方式。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2，示出了根据本实用新型提供的一种轴向气隙型电动机的优选实施例，如图所示，该轴向气隙型电动机包括：壳体10，电机轴30，定子50和转子70。

由图中可以看出，电机轴30由壳体10中穿出，用于输出旋转驱动力；定子50位于壳体10的中部并与电机轴30垂直设置；转子70位于壳体10内，与定子50之间沿轴向隔开既定的空隙后垂直安装于电机轴30上。在本实施例中，转子70为两个，分布在定子50的两端。

结合参考图3，可以看出，定子50包括：大体呈圆盘形的绝缘绕线模51，盘形绕线模51的中心具有电机轴穿出孔56，电机轴30从电机轴穿出孔56中穿出，且电机轴穿出孔56的直径大于电机轴30的直径，以不影响电机轴30的转动；多个绕线柱53，周向分布在盘形绕线模51的第一侧上；多个绕组55，分别缠设在各绕线柱53上，每个绕线柱和缠设在该绕线柱上的绕组55形成一个绕线单元。这样，根据本实用新型的轴向气隙型电动机，因定子50采用了在非导磁的盘形绕线模51上设置多个非导磁的绕线柱53，多个绕组55分别缠设在多个绕线柱53上的技术方案，不需要冲裁磁芯片材和对磁芯单元进行紧固，大大简化了定子的制造工艺和制造成本，而且因盘形绕线模和绕线柱的材质均为非导磁材质，不会产生磁芯损耗，从而提供了一种工艺简单、成本低廉的轴向气隙型电动机。本实施例中，非导磁材料例如可以为塑料、铜、铝、锌、铬等。

由图3中可以看出，定子50进一步地还包括：多个非导磁的绕线挡板54，设置在各绕线柱53的自由端上。这样，一方面，各绕线挡板54和绝缘绕线模之间形成了便于下线和缠设绕组的槽形空间，另一方面，绕线挡板54在缠设绕组的过程中以及绕组缠绕在绕线柱53之后，均能起到防止绕组55滑出绕线柱53的作用。优选地，多个绕线柱53均布在盘形绕线模51上，且各绕线柱53和各绕线挡板54均呈扇形，以使定子具有良好的工作性能。容易得知，为使各绕组55能够顺利地缠设在各绕线柱53上，每相邻的两个绕线挡板54之间均具有一定的间隙。优选地，盘形绕线模51、多个绕线柱53与多个绕线挡板54为一体注塑成型，例如可以采用绝缘性能较好的塑料和环氧树脂类材料热塑一体成型，这样材料选择范围广，制作较为便宜，而且一体式的结构在绕线过程中对盘形绕线模51进行固定和定位。

参见图4和图5，优选地，定子50进一步地还包括：盖体57，盖设在盘形绕线模51的第一侧上。该盖体57包括：第一环形盘体57a；第二环形盘体57b，位于第一环形盘体57a的内部，第二环形盘体57b的内孔58与电机轴穿出孔对应，供电机轴穿出；第二环形盘体57b通过多个肋条57c与第一环形盘体57a连接。其中，多个肋条57c将第一环形盘体57a和第二环形盘体57b之间分割成与多个绕组55匹配的空间，多个肋条57c在周向上与多个绕线挡板54凹凸配合。另外，盘形绕线模51和盖体57至少之一上设有出线槽59，以供绕组引出线穿出后与外界电源连接。当对各绕线柱53绕完线后，将盖体57扣在绝缘绕线模51上，就可形成盒式结构，从而将绕组55固定容纳在该盒式结构的内腔。优选地，出线槽59为三个，设置在第一环形盘体57a上；各出线槽59均沿径向延伸，且中部具有折弯。这样，绕组引出线深埋在对应的出线槽59中，可防止绕组引出线与壳体接触发生磨损，且出线槽59中部折弯部分用于加强绕组引出线的抗拉强度。另外，由图中可以看出，在绝缘绕线模51和盖体57的内周和外周上均开设有孔，使得绝缘绕线模51和盖体57可以通过螺栓连接在一起。

优选地，壳体10包括相配合的第一壳体11和第二壳体13，第一壳体11和第二壳体13之间形成有一个容纳槽，呈盒式结构的定子50的外边缘夹持在容纳槽内。这样，就不需要额外的定子定位装置对定子定位。由图中可以看出，第一壳体11和第二壳体13形成容纳槽的部位均开设有轴向的孔，孔内安装有依次穿过第一壳体11、盖体57、绝缘绕线模51和第一壳体13的螺栓90，从而将壳体10和定子50连接固定。

参见图6，优选地，转子70包括：绝缘底盘71，安装在电机轴30上，绝缘底盘71上具有定位槽71a；永磁体73，粘贴在定位槽71a内，由图中可以看出，永磁体73包括多块小的永磁体单元，各永磁体单元例如通过厌氧胶粘贴至定位槽71a内。定位槽71a的槽深小于永磁体73的厚度，即各永磁体单元只有部分容纳在定位槽71a中，定位槽71a在各永磁体单元粘贴过程中起到了定位和防止各永磁体单元滑动的作用，便于各永磁体单元的安装。优选地，电机轴30上具有用于限位绝缘底盘71的限位台阶31，这样，本实用新型的轴向气隙型电动机在装配过程中，无需额外的定位工装就能较好地定位两转子70的位置，从而保证两转子之间的间距以及各转子与定子之间的间距。

结合图6和图7可以看出，定位槽71a进一步地为环形定位槽，定子50两侧均设置有转子70，各转子70的永磁体单元73均按照halbach充磁阵列(海尔贝克充磁阵列)排布在环形定位槽内，每个转子中的多个永磁体单元沿中心轴环形拼凑成一整体粘贴在环形定位槽内(图7中只示意性示出了部分永磁体单元)，使得在两转子间具有沿电机轴30方向的变化磁通，各永磁体单元采用halbach充磁阵列排列形成的永磁体的磁场强度较普通排列的磁场强度强。

图7中左边第一幅图示出了定子两侧转子的永磁体均采用halbach90°充磁阵列排布的方式，上、下转子相对应的永磁体其磁极呈异极，从而产生沿电机轴方向的磁通。图7中左边第二幅图中示出了定子两侧转子的永磁体均采用halbach60°充磁阵列排布的实施方式，图7中右边第一幅图示出了定子两侧转子的永磁体均采用halbach45°充磁阵列排布的实施方式。当然，实际中永磁体的充磁阵列并不限于上述三种充磁阵列。

下面结合图2具体说明根据本实用新型优选实施例的轴向气隙型电动机装配步骤：

1)将处于定子50下方的转子70(简称下转子70)置于电机轴30的下方，使电机轴30穿过下转子70的内孔75，直至下转子70的上端面与电机轴30上对应的限位台阶相接触，然后将下卡环91卡在电机轴30上，使下卡环91起到固定下转子70的作用；

2)将定子50置于电机轴30的上方，电机轴30穿过定子50的电机轴穿出孔；

3)将处于定子50上方的转子70(简称上转子70)置于定子50的上方，使电机轴30穿过上转子70的内孔58，直至上转子70的下端面与电机轴30上对应的限位台阶31相接触。然后将上卡环92卡在电机轴30上，使上卡环92起到固定上转子70的作用。此时定子50位于上转子70和下转子70之间；

4)将下壳体13置于下转子70的下方，使得电机轴30穿过下轴承的内孔至下壳体13的下轴承室93内；

5)将上壳体11置于上转子70的上方，使得电机轴30穿过上轴承的内孔至上壳体11的上轴承室94内；

6)将上壳体11、下壳体13和定子50通过螺栓90、螺帽进行固定。

综上所述，根据本实用新型的轴向气隙型电动机，具有以下效果：

1)因为定子除绕组外的部件、转子除永磁体外的部件均采用非导磁材料，可以省却磁性铁心材料和制作上的成本，尤其降低了定子的制作成本，另外不采用定子铁心后，能大大减小电机的重量，还能消除铁损，提高电机效率；

2)采用盘形绕线模、多个绕线柱和设置在绝缘线柱外的绝缘挡板作为各个绕线单元；盖体扣合在绝缘绕线模上，与盘形绕线模配合成一盒式结构，从而将绕组密封在密封腔内，达到固定定子绕组的目的。与现有技术中绕组直接塑封而成定子的方法相比，工艺更为简单，易拆卸且能回收利用，尤其在样机制作过程中，成本优势更为明显；

3)盘形绕线模、多个绕线柱和设置在绝缘线柱外的绝缘挡板采用热塑一体成型，盖体也采用热塑成型的方式，与绕组直接塑封的方式相比，材料选择范围较广，制作工序较为简单，且易拆卸和回收利用；

4)因为转子中永磁体的各永磁体单元采用halbach充磁阵列，且不同充磁方向的永磁体单元尺寸不一样，这样halbach阵列在气隙侧的聚磁作用更为明显，能更好地提高电机的气隙磁密，从而抵消无铁心带来的消极影响，另外halbach阵列在非气隙侧的磁屏蔽作用还能减弱电动机与外界间的磁干扰。转子上设置的容纳部分永磁体的空间，在永磁体粘贴过程中起到了定位和防止永磁体滑动的作用。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向气隙型电动机，包括：

壳体(10)，

从所述壳体(10)穿出的电机轴(30)，

位于所述壳体(10)内的定子(50)，以及

安装于所述电机轴(30)上的转子(70)，所述转子(70)沿所述电机轴(30)的轴向位于所述定子(50)的至少一侧，

其特征在于，所述定子(50)包括：

非导磁的盘形绕线模(51)，所述盘形绕线模(51)的中心具有电机轴穿出孔；

多个非导磁的绕线柱(53)，周向分布在所述盘形绕线模(51)的第一侧上；

多个绕组(55)，分别缠设在各所述绕线柱(53)上。

2.根据权利要求1所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述定子(50)还包括：多个非导磁的绕线挡板(54)，设置在各所述绕线柱(53)的自由端上。

3.根据权利要求2所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述多个绕线柱(53)均布在所述盘形绕线模(51)上，且各所述绕线柱(53)和各所述绕线挡板(54)均呈扇形。

4.根据权利要求2或3所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述定子(50)还包括盖设在所述盘形绕线模(51)第一侧上的非导磁的盖体(57)，所述盖体(57)包括：第一环形盘体(57a)；

第二环形盘体(57b)，位于所述第一环形盘体(57a)的内部，所述第二环形盘体(57b)的内孔与所述电机轴穿出孔对应，且所述第二环形盘体(57b)通过多个肋条(57c)与所述第一环形盘体(57a)连接；

其中，所述的多个肋条(57c)将所述第一环形盘体(57a)和所述第二环形盘体(57b)之间分割成与所述多个绕组(55)匹配的空间，所述多个肋条(57c)在周向上与所述多个绕线挡板(54)凹凸配合；

所述盘形绕线模(51)和所述盖体(57)至少之一上设有出线槽(59)。

5.根据权利要求4所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述出线槽(59)为三个，设置在所述第一环形盘体(57a)上；各所述出线槽(59)均沿径向延伸，且中部具有折弯。

6.根据权利要求2所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述盘形绕线模(51)、所述多个绕线柱(53)与所述多个绕线挡板(54)为一体注塑成型。

7.根据权利要求4所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述壳体(10)包括相配合的第一壳体(11)和第二壳体(13)，所述定子(50)的外边缘夹持在所述第一壳体(11)和所述第二壳体(13)形成的容纳槽内。

8.根据权利要求1或2所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述转子(70)包括：绝缘底盘(71)，安装在所述电机轴(30)上，所述绝缘底盘(71)上具有定位槽(71a)；永磁体(73)，粘贴在所述定位槽内，且所述定位槽的槽深小于所述永磁体的厚度。

9.根据权利要求8所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述定子(50)两侧均安装有所述转子(70)，所述定位槽为环形定位槽；所述永磁体(73)包括多个永磁体单元，所述多个永磁体单元按照海尔贝克充磁阵列排布在所述环形定位槽内。

10.根据权利要求8所述的轴向气隙型电动机，其特征在于，所述电机轴(30)上具有用于限位所述绝缘底盘(71)的限位台阶(31)。

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