CN217282413U - 轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，属于电机领域，包括相对转动的定子铁芯和转子盘，所述定子铁芯的一端固定在壳体上，另一端悬伸形成悬臂结构，定子铁芯的外圈设有集中绕组，所述转子盘上均布有多个轴向磁钢和多个径向磁钢，所述轴向磁钢和径向磁钢的磁极相位差为180度；所述轴向磁钢与定子铁芯的端部对应设置，所述径向磁钢设在所述定子铁芯靠近轴向磁钢一端的外圈，所述轴向磁钢的厚度大于所述径向磁钢的厚度。本实用新型绕组方便拆卸，方便更换绕组，结构简单，成本低，便于安装，而且可高速运行，稳定性高。

Description

轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机

技术领域

本实用新型属于电机领域，涉及轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机。

背景技术

近年来，随着技术进步，对机械驱动提出了越来越高的要求，汽车、机械加工、机床驱动，无人机……等越来越多领域的技术进步、发展都倾向用电动机驱动，液压驱动、内燃机驱动…所占的份额日趋减少，慢慢被电动机驱动取代，而且电动机这些年有了突发猛进的发展，尤其在轻型无人机等领域，高效率电动机已经完全取代了其它方式的机械驱动，成为具有最高能量密度，最高效率的驱动方式。

传统的波型分布绕组电动机，不如集中绕组，难以产生强大的电磁场，其驱动力矩不能得到充分展观，绕组损坏后，只能破环性地拆除，重新下线，一般很难完全恢变原电机的性能，在重要的应用场合，几乎算是报费，电机只能换新。

普通的轴向磁场和经向磁场电动机，于结构比较复杂，制作工艺要求高，成本高，也不易于推广，而且由于其效率不高，只在一些特殊场合有应用，完全进入不了主流电机的领域。

在高效率的永磁同步电动机中，常用高性能钕铁硼磁性材料，故普通永磁同步电动机、永磁钕铁硼磁钢都是成本的重要部分，在普通高效率永磁同步电动机中，转子常用是硅钢片，转子中镶嵌钕铁硼磁钢的叠层硅钢片结构，机械强度有限，不易应用于高速、超高速电动机的领域。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题在于提供轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，绕组方便拆卸，方便更换绕组，结构简单，成本低，便于安装，而且可高速运行，稳定性高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，包括相对转动的定子铁芯和转子盘，所述定子铁芯的一端固定在壳体上，另一端悬伸形成悬臂结构，定子铁芯的外圈设有集中绕组，所述转子盘上均布有多个轴向磁钢和多个径向磁钢，所述轴向磁钢和径向磁钢的磁极相位差为180度；

所述轴向磁钢与定子铁芯的端部对应设置，所述径向磁钢设在所述定子铁芯靠近轴向磁钢一端的外圈，轴向磁钢的厚度大于径向磁钢的厚度。

进一步的，所述转子盘为杯形结构，所述轴向磁钢嵌设在转子盘的圆形区域内，所述轴向磁钢的断面为扇形，所述径向磁钢设在所述转子盘的外壁上。

进一步的，轴向磁钢和径向磁钢交错设置，多个所述轴向磁钢面对定子铁芯的一面磁极方向相同，多个径向磁钢面对定子铁芯的一面磁极方向相同。

进一步的，所述转子盘通过台肩结构轴向固定在传动轴上，并通过防松垫圈、压紧螺母和间隙调整垫进行轴向固定，所述传动轴通过成对设置的角接触轴承相对壳体转动。

进一步的，所述壳体内的一端固设有左端导磁板，另一端固设有右端导磁板，左端导磁板靠近壳体外圈的一端与左端轴向导磁条的一端连接，左端轴向导磁条的另一端连接右端轴向导磁条的一端，右端轴向导磁条连接右端导磁板，所述右端轴向导磁条的内部有与径向磁钢对应的径向导磁环。

进一步的，所述定子铁芯、左端导磁板和左端轴向导磁条与壳体的左端通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构，所述右端导磁板和右端轴向导磁条与壳体的右端通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构，所述右端导磁条的内部与径向导磁环通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构。

进一步的，所述集中绕组通过螺钉或楔形塞与壳体固定。

进一步的，所述转子盘由高强度无磁钢材质制作为一体结构。

进一步的，所述壳体包括左端盖和右端盖，二者通过止口定位，采用螺钉连接固定。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果如下。

1、本实用新型中转子盘上镶嵌均布有多个轴向磁钢，与定子的端部对应设置，转子盘的外壁上均布有多个径向磁钢，轴向磁钢和径向磁钢的磁极相位差为180度，同时采用轴向磁场加径向磁场，导磁磁路由左端导磁板、左端轴向导磁条、右端导磁板、右端轴向导磁条和径向导磁环构成，形成轴向大圈，径向小圈的电磁场，运动中的径向小圈电磁路产生了抵消部分反电动势的效果，提升了整个电机的工作效率；

2、本实用新型的采用悬臂定子，便于安装，便于更换绕组；整个结构方便拆卸和维修，降低后期的维护更换成本，而且方便进行制作和组装，有利于量化生产，降低批量生产成本；

3、本实用新型一组轴向磁场磁钢在不太高性能的条件下，可来用低成本、永磁铁氧铁，进一步降低成本，而且可以采用厚底结构的杯型转子镶嵌磁钢，大大提高转子盘的机械强度。

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是本实用新型轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机的结构示意图；

图2是本实用新型转子盘、轴向磁钢、径向磁钢和传动轴配合的结构示意图。

附图标记：

1、定子铁芯；2、轴向磁钢；3、径向磁钢；4、集中绕组；5、径向导磁环；6、转子盘；7、右端导磁板；8、左端导磁板；9、左端轴向导磁条；10、角接触轴承；11、传动轴；12、防松垫圈；13、压紧螺母；14、间隙调整垫；15、左端盖；16、右端盖；17、紧固螺栓；18、右端轴向导磁条。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

电机一相绕组是闭合的，它所包围空间范围内的磁通(主要为气隙中的磁场)称为该相绕组的主磁通，当电机中的各相电流变化，或者各相电流的空间位置变化(例如转子转动)时，该相绕组中的就会磁通变化，根据电磁感应定律就会在这个绕组中产生电动势，通常电动势方向与电流参考方向相反，所以称为反电动势。

在电机结构中，气隙是必须存在的，气隙是磁路的一部分，也是电机的通风结构。定子和转子是相互转动的，两者之间就必须要有一定的间隙，保证转子在旋转时不与定子发生摩擦，造成扫膛，烧坏电机，气隙的大小是由严格要求的，过小，易发生扫膛，轻则电机发热，重则烧坏电机，气隙过大，电机的效率降低，影响到电机做功。

如图1、图2所示，本实用新型为轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机包括定子铁芯1和转子盘6，转子盘6为杯形结构，定子伸入到转子盘内设置其靠近转子盘的外壁设置，转子盘上镶嵌均布有多个轴向磁钢，与定子的端部对应设置，转子盘的外壁上均布有多个径向磁钢，轴向磁钢和径向磁钢的磁极相位差为180度，定子铁芯的外圈固设有集中绕组，导磁磁路由左端导磁板8、左端轴向导磁条9、右端轴向导磁条18、右端导磁板7和径向导磁环5构成，左端导磁板靠近壳体外圈的一端与左端轴向导磁条的一端连接，左端轴向导磁条的另一端连接右端轴向导磁条的一端，右端轴向导磁条连接右端导磁板，所述右端轴向导磁条的内部有与径向磁钢对应的径向导磁环，径向导磁环的设置将轴向磁路变成径向磁路，形成径向磁场，当转子盘转动时，其作用是抵消了一部分反电动势，提升了整个电机的工作效率。

更优选地，集中绕组4通过螺钉或楔形塞与壳体固定；更优选地，所述转子盘由316L 材质制作为一体结构，也可以采用其他高强度无磁钢材质。

如图1所示，多个定子铁芯1用激光焊接或高强度粘接剂粘结，固定在左端盖15上，定铁芯1上安装着集中绕组4，左端导磁板8也用激光焊接或高强度粘接剂粘结在左端盖 15上，左端轴向导磁条9也是用激光焊接或高强度粘接剂粘结固定在左端盖15上，左端盖15上还安装有角接触轴承10，实现了传动轴11相对左端盖15的转动。

右端盖16端面上用激光焊接或高强度粘接剂固定着右端导磁板7，同左端盖15一样，右端盖16的轴向槽内也用激光焊接或高强度粘接剂粘结固定着右端轴向导磁条18，右端轴向导磁条18靠近左端轴向导磁条9一端的内侧设有径向导磁环5，径向导磁环5用激光焊接或高强度粘接剂粘接固定，右端盖16上还安装有角接触轴承10，实现了传动轴 11相对右端盖16的转动。

左端盖15与右端盖16之间通过精密加工的止口定位，用紧固螺栓17连接固定。

由左端盖15和右端盖16构成的壳体内部设有传动轴11，转子盘6固定在传动轴11上并随传动轴11转动，转动盘6的一侧通过传动轴11的台肩结构实现转子盘6的轴向定位，传动轴另一侧依次设有防松垫圈12、压紧螺母13和间隙调整垫14，保证转盘在转动时不会松开，从而保证传动轴11在转动时，不会产生轴向振动。

转子盘6上的底面上镶嵌多个轴向磁钢2，在转子盘6的杯型圆周面上镶嵌着多个径向磁钢3，根据电磁驱动力的分析，所有轴向磁钢2和径向磁钢3面对定子铁芯1的一面，都是同样的磁极方向；更优选地，轴向磁钢2和径向磁钢3的镶嵌固定都可以是激光焊接和/或高强度粘结剂粘结,也可以用其它方法固定完成。

如图2所示，轴向磁钢2与径向磁钢3的磁极相位差为180度，轴向磁钢2厚度大于径向磁钢3的厚度，所以轴向电磁气隙比径向电磁气隙大，而电磁场走气隙小的，磁阻小的路径，在本申请中与电磁场紧密相连的是径向磁路，故驱动电流的相位同径向磁钢的相位，也就是径向磁钢3的相位。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：包括相对转动的定子铁芯和转子盘，所述定子铁芯的一端固定在壳体上，另一端悬伸形成悬臂结构，定子铁芯的外圈设有集中绕组，所述转子盘上均布有多个轴向磁钢和多个径向磁钢，所述轴向磁钢和径向磁钢的磁极相位差为180度；

所述轴向磁钢与定子铁芯的端部对应设置，所述径向磁钢设在所述定子铁芯靠近轴向磁钢一端的外圈，轴向磁钢的厚度大于径向磁钢的厚度。

2.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述转子盘为杯形结构，所述轴向磁钢嵌设在转子盘的圆形区域内，所述轴向磁钢的断面为扇形，所述径向磁钢设在所述转子盘的外壁上。

3.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：轴向磁钢和径向磁钢交错设置，多个所述轴向磁钢面对定子铁芯的一面磁极方向相同，多个径向磁钢面对定子铁芯的一面磁极方向相同。

4.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述转子盘通过台肩结构轴向固定在传动轴上，并通过防松垫圈、压紧螺母和间隙调整垫进行轴向固定，所述传动轴通过成对设置的角接触轴承相对壳体转动。

5.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述壳体内的一端固设有左端导磁板，另一端固设有右端导磁板，左端导磁板靠近壳体外圈的一端与左端轴向导磁条的一端连接，左端轴向导磁条的另一端连接右端轴向导磁条的一端，右端轴向导磁条连接右端导磁板，所述右端轴向导磁条的内部有与径向磁钢对应的径向导磁环。

6.根据权利要求5所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述定子铁芯、左端导磁板和左端轴向导磁条与壳体的左端通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构，所述右端导磁板和右端轴向导磁条与壳体的右端通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构，所述右端导磁条的内部与径向导磁环通过激光焊接或高强度粘接剂粘结固定为一体结构。

7.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述集中绕组通过螺钉或楔形塞与壳体固定。

8.根据权利要求1所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述转子盘由高强度无磁钢材质制作为一体结构。

9.根据权利要求1-8任一项所述的轴向磁场和径向磁场兼具的悬臂定子电动机，其特征在于：所述壳体包括左端盖和右端盖，二者通过止口定位，采用螺钉连接固定。

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