CN213341770U - 定子组件及轴向磁场电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定子组件及轴向磁场电机，属于电机技术领域，所述定子组件包括定子支架，定子支架的圆周方向布设有若干定子绕组，定子绕组包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的定子线圈，定子铁芯为分块结构形式，包括分块式两芯块，两芯块的一端设有极靴，另一端相互抵接形成所述定子铁芯，定子线圈为成型线圈；定子支架由轴向左右两瓣对接形成，每瓣均设有用于放置定子绕组的透孔，透孔在与定子铁芯的极靴相对应的端部设有轴向定位止口。本实用新型能够使用成型线圈，定子绕组轴向定位方便，改善电机定子散热结构，优化散热效果，提升持续功率。

Description

定子组件及轴向磁场电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别是指一种定子组件及具有该定子组件的轴向磁场电机。

背景技术

轴向磁场电机，又称轴向磁通电机或盘式电机，其定子组件和转子组件为盘式结构。轴向磁场电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，其具有结构紧凑、体积小、重量轻、转矩密度高的优点。

轴向磁场电机通常具有以下几种结构方式：1、单转子单定子：一个定子组件和一个转子组件(单面气隙)；2、双转子单定子：两个转子组件，中间一个定子组件(双面气隙)，也称为外转子轴向磁场电机；3、单转子双定子：两个定子组件，中间一个转子组件(双面气隙)；4、多转子多定子：多个定子组件和多个转子组件互相穿插(多面气隙)。

图1示出了一种典型结构的无轭型双转子单定子轴向磁场电机，其包括位于中间的定子组件和位于两侧的转子组件，其中：定子组件包括定子铁芯6'、绕设在定子铁芯6'上的定子线圈5'、以及用于固定定子铁芯6'和定子线圈5'的定子支架1'，定子铁芯6'通常采用软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)制成，以降低涡流损耗；转子组件包括位于定子组件两侧成对设置的磁钢4'、设置在磁钢4'背面的转子导磁板3'、以及设置在转子导磁板3'背面的转子支撑2'。

现有轴向磁场电机的定子铁芯，通常为图2所示的整体结构形式，其整体呈工字型，利用SMC材料压制一体成型，包括位于中间的芯块和位于芯块两端的极靴。对于该整体结构形式，发明人发现存在以下技术问题：

(1)绕线时必须在定子铁芯上进行缠绕，无法使用成型线圈与定子铁芯进行单独装配，导致增加装配工时，工艺复杂，且需要增加绕线设备；

(2)定子绕组(即定子铁芯和定子线圈)的轴向定位需要在定子支架的外径处使用灌封胶进行固定，灌封胶导热系数低，会导致热阻增加，严重影响电机的散热，以及同等绝缘耐温条件下，持续功率会大大降低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够使用成型线圈，轴向定位方便，优化电机散热效果的定子组件及具有该定子组件的轴向磁场电机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，提供一种定子组件，包括定子支架，所述定子支架的圆周方向布设有若干定子绕组，所述定子绕组包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，其中：

所述定子铁芯为分块结构形式，包括分块式两芯块，两芯块的一端设有极靴，另一端相互抵接形成所述定子铁芯，所述定子线圈为成型线圈；

所述定子支架由轴向左右两瓣对接形成，每瓣均包括内圈、外圈、以及位于所述内圈和外圈之间的若干连接部，相邻两连接部之间形成有用于放置所述定子绕组的透孔，所述透孔的形状和大小与所述定子绕组的形状和大小相适应以使得所述定子绕组放入后两者相互接触，所述透孔的深度为所述定子绕组的高度的一半；所述内圈、外圈和连接部为一体式非铁磁金属结构；

所述定子支架的每瓣上的透孔在与所述定子铁芯的极靴相对应的端部内外边缘设有轴向定位止口。

进一步的，所述极靴的内环形面表面和/或外环形面表面设有第一定位凸起，所述透孔内设有与所述第一定位凸起相配合的第一凹口。

进一步的，所述极靴的内环形面边缘设有与所述轴向定位止口相配合的台阶部，和/或，所述极靴的外环形面边缘设有与所述轴向定位止口相配合的台阶部。

进一步的，所述定子铁芯的两芯块在相互抵接的端面上，其中一个设有定位柱，另一个设有与所述定位柱相配合的定位凹槽。

进一步的，所述定子支架的轴向左右两瓣通过螺栓固定连接。

进一步的，所述透孔和定子绕组之间涂设有导热胶，所述定子支架的材质为铝或铜。

另一方面，提供一种轴向磁场电机，包括一个定子组件和位于所述定子组件轴向两侧的两个转子组件，所述定子组件为上述的定子组件。

进一步的，所述定子支架的外部设有定子壳体，所述定子壳体上设有散热装置。

进一步的，所述定子支架的外表面设有第二定位凸起，所述定子壳体的内表面设有与所述第二定位凸起相配合的第二凹口。

进一步的，所述定子支架的内环部分设有冷却通道。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的定子组件及轴向磁场电机，能够使用成型线圈，定子绕组轴向定位方便，改善电机定子散热结构，优化散热效果，提升持续功率。

附图说明

图1为现有技术中无轭型轴向磁场电机的典型结构示意图；

图2为现有轴向磁场电机的定子铁芯的结构示意图，其中(a)为侧面正视图，(b)为A-A向剖视图；

图3为本实用新型的定子组件中定子铁芯的单个分块的结构示意图，其中(a)为一个端面的正视图，(b)为另一端面的正视图，(c)为A-A向剖视图，(d)为立体图；

图4为本实用新型的定子组件中定子铁芯的整体结构示意图，其中(a)为端面正视图，(b)为A-A向剖视图，(c)为B-B向剖视图，(d)为立体图；

图5为本实用新型的定子组件中定子绕组的结构示意图，其中(a)为端面正视图，(b)为A-A向剖视图，(c)为立体图；

图6为本实用新型的定子组件中定子支架的其中一瓣的结构示意图，其中(a)为一个端面正视图，(b)为A-A向剖视图，(c)为局部P放大图，(d)为另一端面正视图，(e)为一部分的立体图；

图7为本实用新型的定子组件的整体结构示意图，其中(a)为端面正视图，(b)为A-A向剖视图，(c)为侧视图；

图8为图7所示定子组件与定子壳体的连接结构示意图，其中(a)为端面正视图，(b)为A-A向剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本实用新型提供一种定子组件，如图3-7所示，包括定子支架1，定子支架1的圆周方向布设有若干定子绕组2，定子绕组2包括定子铁芯21和缠绕在定子铁芯21上的定子线圈22，其中：

定子铁芯21为分块结构形式，包括分块式两芯块211，两芯块211的一端设有极靴212，另一端相互抵接形成所述定子铁芯21，两芯块211优选尺寸相同，形状相对称，定子铁芯21分块的制作仍可采用现有技术例如利用SMC材料压制一体成型；定子线圈22为成型线圈；

定子支架1由轴向左右两瓣1a、1b对接形成，每瓣均包括内圈11、外圈12、以及位于内圈11和外圈12之间的若干连接部13(沿径向分布)，相邻两连接部13之间形成有用于放置定子绕组2的透孔14(每个透孔内放置一个定子绕组)，透孔14的形状和大小与定子绕组2的形状和大小相适应(形状相同，大小相同或比定子绕组略大一点)，以使得定子绕组2放入后两者相互接触，单个透孔14的深度为定子绕组2的高度的一半(即与定子铁芯21的单个芯块211的高度相同)，当定子支架1的轴向左右两瓣1a、1b对接后定子绕组2正好位于定子支架1左右两瓣一对相连通的透孔14中，以实现定子绕组2的整个侧面与定子支架1全面接触，提高导热速度；内圈11、外圈12和连接部13为一体式非铁磁金属结构，优选为导热性能好、成本相对低的铝或铜等材质；

定子支架1的每瓣上的透孔14在与定子铁芯21的极靴212相对应的端部内外边缘设有轴向定位止口15，以实现定子绕组2的轴向固定。

本实用新型所述的“内”和“外”是基于径向上与电机转轴的距离而定的，径向上靠近电机转轴为“内”，径向上远离电机转轴为“外”。

使用时，首先将定子铁芯的分块式两芯块插入成型线圈的两端，从而装配形成定子绕组(图5)，然后将定子绕组插入至定子支架其中一瓣的透孔内，最后将定子支架的另一瓣对扣连接在已装有定子绕组的定子支架其中一瓣上，从而组装得到整个定子组件(图7)。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型能够使用成型线圈进行装配，定子线圈和定子铁芯可以分体同步制作，装配工艺简单，减少自动化设备使用，提升生产效率，降低成本；

(2)本实用新型将定子支架设计为轴向左右两瓣(也是分块式结构)，且定子支架的每瓣的透孔内设有轴向定位止口以实现定子绕组在定子支架上的轴向固定，这样无需使用灌封胶甚至极少使用灌封胶即可达到固定定子绕组的效果，更加环保；并且由于不使用灌封胶，不会增加热阻，从而不会影响电机的散热；

(3)本实用新型中，定子支架的每瓣包括内圈、外圈、以及位于内圈和外圈之间的若干连接部，相邻两连接部之间形成有用于放置定子绕组的透孔，由于透孔的形状和大小与定子绕组的形状和大小相适应，故将定子绕组安装入透孔中后，定子绕组与透孔紧密配合，从而可实现定子绕组的牢固固定；并且，由于内圈、外圈和连接部为一体式金属结构，金属导热快，故能够将定子绕组的定子线圈上的热量快速带走。

综上，本实用新型的定子组件，能够使用成型线圈，定子绕组轴向定位方便，改善电机定子散热结构，优化散热效果，提升持续功率；并且定子支架为一体式金属材质，制造难度低，成本可控，工艺简便，对定子绕组固定方便，通过金属本身向外导热，导热快速，更容易将定子线圈上的热量带走。

如图3和图6所示，为避免定子绕组2在透孔14中圆周方向上发生松动和晃动，极靴212的内环形面表面和/或外环形面表面可以设有第一定位凸起2121、2122，透孔14内设有与第一定位凸起2121、2122相配合的第一凹口16、17。为更好的在径向上固定住定子绕组2，极靴212的内环形面边缘可以设有与轴向定位止口15相配合的台阶部2123，和/或，极靴212的外环形面边缘设有与轴向定位止口15相配合的台阶部2124，这样通过轴向定位止口15对台阶部2123、2124的挤压配合，还可起到调节极靴端面的平面度和平行度的作用，可加强结构强度，保证气隙在合理范围内，进而确保电机性能稳定。

如图3-4所示，定子铁芯21为分块结构形式，为提高其两芯块211的组合牢固性，两芯块211在相互抵接(即相对)的端面上，其中一个可以设有定位柱2111，另一个可以设有与定位柱2111相配合的定位凹槽2112。进一步的，还可以如图中实施例所示，两芯块211上都设有定位柱2111。如图7所示，为方便固定和拆卸，定子支架1的轴向左右两瓣1a、1b可以通过螺栓3固定连接。另外，为减小透孔14和定子绕组2之间的缝隙，提高导热效率，透孔14和定子绕组2之间可以涂设有导热胶。

另一方面，本实用新型提供一种轴向磁场电机，包括一个定子组件和位于所述定子组件轴向两侧的两个转子组件，所述定子组件为上述的定子组件，由于结构与上相同，此处不再赘述。

本实用新型的轴向磁场电机，能够使用成型线圈，定子绕组轴向定位方便，改善电机定子散热结构，优化散热效果，提升持续功率；并且定子支架为一体式金属材质，制造难度低，成本可控，工艺简便，对定子绕组固定方便，通过金属本身向外导热，导热快速，更容易将定子线圈上的热量带走。

本实用新型中，定子支架可以同时用作为定子壳体，此时其外部无需额外设置定子壳体；为提高制造方便性，定子支架也可以用作为设置在定子壳体内的元件，此时需要在定子支架1上设置定子壳体4(如图8所示，环形筒状即可，用于保护内部器件且对外起连接固定作用)，该定子壳体4上可以设有散热装置(未示出)，热量传导至定子支架1后，再经定子壳体4传导至散热装置从而实现散热。散热装置可以为风冷或油冷等各种类型的散热装置。定子支架1的外表面可以设有第二定位凸起18，定子壳体4的内表面可以设有与第二定位凸起18相配合的第二凹口41，以方便定子支架1与定子壳体4定位连接。

可以理解的是，当轴向磁场电机是内转子电机时，定子支架1可以如图中实施例所示在内圈11以内为中空设置；当轴向磁场电机是外转子电机时，定子支架1的内环部分即内圈11处可以采用加厚设置，在加厚部分内可以布设冷却通道(冷却介质可以是油、水、水和乙二醇等)，冷却通道具体可以为圆弧形且在定子支架1内按照周向往复设置。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种定子组件，包括定子支架，所述定子支架的圆周方向布设有若干定子绕组，所述定子绕组包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，其特征在于，

所述定子铁芯为分块结构形式，包括分块式两芯块，两芯块的一端设有极靴，另一端相互抵接形成所述定子铁芯，所述定子线圈为成型线圈；

所述定子支架由轴向左右两瓣对接形成，每瓣均包括内圈、外圈、以及位于所述内圈和外圈之间的若干连接部，相邻两连接部之间形成有用于放置所述定子绕组的透孔，所述透孔的形状和大小与所述定子绕组的形状和大小相适应以使得所述定子绕组放入后两者相互接触，所述透孔的深度为所述定子绕组的高度的一半；所述内圈、外圈和连接部为一体式非铁磁金属结构；

所述定子支架的每瓣上的透孔在与所述定子铁芯的极靴相对应的端部内外边缘设有轴向定位止口。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述极靴的内环形面表面和/或外环形面表面设有第一定位凸起，所述透孔内设有与所述第一定位凸起相配合的第一凹口。

3.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述极靴的内环形面边缘设有与所述轴向定位止口相配合的台阶部，和/或，所述极靴的外环形面边缘设有与所述轴向定位止口相配合的台阶部。

4.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯的两芯块在相互抵接的端面上，其中一个设有定位柱，另一个设有与所述定位柱相配合的定位凹槽。

5.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子支架的轴向左右两瓣通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1-5中任一所述的定子组件，其特征在于，所述透孔和定子绕组之间涂设有导热胶，所述定子支架的材质为铝或铜。

7.一种轴向磁场电机，包括一个定子组件和位于所述定子组件轴向两侧的两个转子组件，其特征在于，所述定子组件为权利要求1-6中任一所述的定子组件。

8.根据权利要求7所述的轴向磁场电机，其特征在于，所述定子支架的外部设有定子壳体，所述定子壳体上设有散热装置。

9.根据权利要求8所述的轴向磁场电机，其特征在于，所述定子支架的外表面设有第二定位凸起，所述定子壳体的内表面设有与所述第二定位凸起相配合的第二凹口。

10.根据权利要求7所述的轴向磁场电机，其特征在于，所述定子支架的内环部分设有冷却通道。

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