CN218449652U - 一种盘式电机 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种盘式电机，包括：机壳；转轴，转轴转动设置在机壳内；定子，定子包括：沿转轴周向间隔设置的多个绝缘骨架，绝缘骨架设置在机壳的内壁上，绝缘骨架上绕设有线圈，线圈的轴向与转轴的轴向平行；转子，转子套设在转轴上，转子与定子之间设置有气隙；编码器，编码器设置在机壳内，编码器的检测轴与转轴传动相连。在本公开的一种盘式电机中，通过绝缘骨架的设置，便于线圈的多层绕设，使定子的匝数不受限制，从而提高盘式电机的反电动势，以满足更大功率的要求，进而使盘式电机的通用性更强。

Description

一种盘式电机

技术领域

本公开涉及电机技术领域，尤其涉及一种盘式电机。

背景技术

盘式电机也称轴向永磁电机(Axial-Flux-Permanent-Magnetmachine，AFPMM)，相比于径向永磁电机，盘式电机具有结构紧凑、功率密度大、气隙磁场分布特性好等优势，目前，存在一种盘式无铁心电机，其将印制电路板(Printed-Circuit-Board，PCB)作为定子绕组，以减轻整体的重量，但受到工艺等因素的限制，使得PCB板的结构层数有限，电动势较低，无法实现高绕组匝数的要求。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种盘式电机。

为达到上述目的，本公开提供一种盘式电机，包括：机壳；转轴，所述转轴转动设置在所述机壳内；定子，所述定子包括：沿所述转轴周向间隔设置的多个绝缘骨架，所述绝缘骨架设置在所述机壳的内壁上，所述绝缘骨架上绕设有线圈，所述线圈的轴向与所述转轴的轴向平行；转子，所述转子套设在所述转轴上，所述转子与所述定子之间设置有气隙；编码器，所述编码器设置在所述机壳内，所述编码器的检测轴与所述转轴传动相连。

可选的，所述机壳的内壁上设置有环形腔，所述环形腔的轴向与所述转轴的轴向重合，所述转子设置在所述环形腔的一侧，多个所述绝缘骨架沿所述转轴的周向设置在所述环形腔内；所述定子还包括：绝缘浇封层，所述绝缘浇封层填充在所述绝缘骨架与所述环形腔腔壁之间，且所述绝缘浇封层靠近所述转子的一侧设置有环形开口。

可选的，所述绝缘浇封层由环氧树脂浇注而成。

可选的，所述机壳包括：壳体，所述转轴转动设置在所述壳体内，所述编码器设置在所述壳体内，所述壳体包括：位置相反的前端和后端；前端盖，所述前端盖设置在所述壳体的前端，所述环形腔设置在所述前端盖的内壁上，所述转子位于所述壳体靠近所述前端盖的一端；后端盖，所述后端盖设置在所述壳体的后端。

可选的，所述盘式电机还包括：输出轴，所述输出轴的一端与所述转轴靠近所述前端盖的一端同轴相连，所述输出轴的另一端与所述前端盖转动相连且贯穿出所述前端盖；所述编码器的检测轴与所述转轴靠近所述后端盖的一端同轴相连。

可选的，所述机壳还包括：挡板，所述挡板设置在所述壳体内，所述转子位于所述挡板与所述前端盖之间，所述编码器位于所述挡板与所述后端盖之间，所述挡板靠近所述前端盖的一端设置有第一凹槽，所述转轴贯穿所述第一凹槽；所述前端盖靠近所述挡板的一端设置有第二凹槽，所述输出轴贯穿所述第二凹槽；所述盘式电机还包括：第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的外圈设置在所述第一凹槽内，所述第一轴承的内圈套设在所述转轴上，所述第二轴承的外圈设置在所述第二凹槽内，所述第二轴承的内圈套设在所述输出轴上；其中，所述转轴上设置有第一突起，所述第一突起靠近所述挡板的一端与所述第一轴承内圈靠近所述前端盖的一端抵接；所述输出轴上设置有第二突起，所述第二突起靠近所述前端盖的一端与所述第二轴承内圈靠近所述挡板的一端抵接。

可选的，所述线圈包括：铜线，所述铜线的截面设置为正六边形。

可选的，所述绝缘骨架包括：第一板体，所述第一板体位于所述转轴的周向上；第二板体，所述第二板体位于所述转轴的径向上，所述第二板体远离所述转轴的一端与所述第一板体的一端相连；第三板体，所述第三板体位于所述转轴的径向上，所述第三板体远离所述转轴的一端与所述第一板体的另一端相连，所述第三板体靠近所述转轴的一端与所述第二板体靠近所述转轴的一端相连；其中，所述线圈依次绕设在所述第一板体、所述第二板体和所述第三板体上。

可选的，所述绝缘骨架靠近所述转子的一端设置有第一限位板，所述绝缘骨架远离所述转子的一端设置有第二限位板，所述第一限位板和所述第二限位板之间形成绕线槽，所述线圈绕设在所述绕线槽内。

可选的，所述盘式电机还包括：接线端子，所述接线端子设置在所述机壳上，所述接线端子与所述线圈和所述编码器电性相连。

本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过绝缘骨架的设置，便于线圈的多层绕设，使定子的匝数不受限制，从而提高盘式电机的反电动势，以满足更大功率的要求，进而使盘式电机的通用性更强；绝缘骨架的重量较轻，从而使盘式电机整体具有更轻的重量，使用更为便捷、灵活，而且能够有效降低盘式电机的制造成本；通过将线圈绕设在绝缘骨架上以及绝缘骨架设置在机壳的内壁上，不仅降低热量的产生，而且利于盘式电机的散热，从而在保证盘式电机温升稳定的同时减少硅钢片等散热件的使用，进一步降低了盘式电机的制造成本，且缩小了盘式电机的体积和重量；通过编码器的设置，能够有效检测转轴的转动行程，从而便于外部控制器等控制系统对盘式电机的控制，使盘式电机的使用更为便捷、灵活。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开一实施例提出的盘式电机的剖面示意图；

图2是本公开一实施例提出的盘式电机中定子的结构示意图；

图3是本公开一实施例提出的盘式电机中铜线的截面示意图；

如图所示：1、机壳，101、壳体，102、前端盖，103、后端盖，104、挡板，2、转轴，3、定子，301、绝缘骨架，3011、第一板体，3012、第二板体，3013、第三板体，3014、第一限位板，3015、第二限位板，302、线圈，3021、铜线，303、绝缘浇封层，4、转子，5、气隙，6、环形腔，7、环形开口，8、输出轴，9、第一凹槽，10、第二凹槽，11、第一轴承，12、第二轴承，13、第一突起，14、第二突起，15、接线端子，16、编码器。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

如图1和图2所示，本公开实施例提出一种盘式电机，包括机壳1、转轴2、定子3、转子4和编码器16，转轴2转动设置在机壳1内，定子3包括沿转轴2周向间隔设置的多个绝缘骨架301，绝缘骨架301设置在机壳1的内壁上，绝缘骨架301上绕设有线圈302，线圈302的轴向与转轴2的轴向平行，转子4套设在转轴2上，转子4与定子3之间设置有气隙5，编码器16设置在机壳1内，编码器16的检测轴与转轴2传动相连。

可以理解的是，在线圈302通电后，线圈302产生磁场并能够驱动转子4转动，从而带动转轴2的转动，实现盘式电机的动力输出。

其中，通过绝缘骨架301的设置，便于线圈302的多层绕设，使定子3的匝数不受限制，从而提高盘式电机的反电动势，以满足更大功率的要求，进而使盘式电机的通用性更强；绝缘骨架301的重量较轻，从而使盘式电机整体具有更轻的重量，使用更为便捷、灵活，而且能够有效降低盘式电机的制造成本；通过将线圈302绕设在绝缘骨架301上以及绝缘骨架301设置在机壳1的内壁上，不仅降低热量的产生，而且利于盘式电机的散热，从而在保证盘式电机温升稳定的同时减少硅钢片等散热件的使用，进一步降低了盘式电机的制造成本，且缩小了盘式电机的体积和重量。

通过编码器16的设置，能够有效检测转轴2的转动行程，从而便于外部控制器等控制系统对盘式电机的控制，使盘式电机的使用更为便捷、灵活。

需要说明的是，盘式电机的供电电源可以根据实际需要进行设置，示例的，供电电源可以是380V三相交流电。

机壳1的具体材料可以根据实际需要进行设置，示例的，机壳1可以由铝材料制成，以使盘式电机具有更好的散热性能。

绝缘骨架301的具体材料可以根据实际需要进行设置，示例的，绝缘骨架301可以由塑料制成，以使绝缘骨架301具有更轻的重量以及更好的绝缘性能及支撑性能。

绝缘骨架301的具体数量可以根据实际需要进行设置，示例的，绝缘骨架301的数量可以是12个。

线圈302的轴向是指线圈302中心轴的方向，转轴2的轴向是指转轴2中心轴的方向，转轴2的周向是指转轴2的圆周方向，即绕转轴2中心轴旋转的方向，转轴2的周向与转轴2的轴向垂直。

编码器16的具体类型可以根据实际需要进行设置，在此不作限制。

转子4的具体类型可以根据实际需要进行设置，示例的，转子4包括沿转轴2周向依次设置的多个磁体，多个磁体呈海尔贝克阵列(Halbach-Array)分布。可以理解的是，通过将转子4的多个磁体呈海尔贝克阵列分布，使盘式电机的聚磁效果更好，发热量更小，且不存在齿槽转矩，高速运行更为平稳。

如图1所示，在一些实施例中，机壳1的内壁上设置有环形腔6，环形腔6的轴向与转轴2的轴向重合，转子4设置在环形腔6的一侧，多个绝缘骨架301沿转轴2的周向设置在环形腔6内；

定子3还包括绝缘浇封层303，绝缘浇封层303填充在绝缘骨架301与环形腔6腔壁之间，且绝缘浇封层303靠近转子4的一侧设置有环形开口7。

可以理解的是，通过绝缘浇封层303的填充，不仅实现绝缘骨架301在机壳1内壁上的稳固安装，而且使绝缘骨架301与机壳1之间绝缘的情况下实现绝缘骨架301与机壳1内壁的充分贴合，从而有效提高了绝缘骨架301上线圈302的散热效率，使盘式电机的温升稳定性更高，保证盘式电机的高性能运行；通过环形开口7的设置，在提高线圈302散热效率的同时避免影响线圈302对转子4的磁场驱动，进一步保证盘式电机的高性能运行。

需要说明的是，环形腔6的具体形状和尺寸可以根据实际需要进行设置，但应保证绕设线圈302后的绝缘骨架301与环形腔6的腔壁之间具有一定的填充空间。

环形腔6的轴向是指环形腔6中心轴的方向。

绝缘浇封层303可以由导热性较好的材料制成，以提高盘式电机的散热效率，在一些实施例中，绝缘浇封层303由环氧树脂浇注而成。

可以理解的是，通过浇注的方式使环氧树脂能够充分的填充在绝缘骨架301与机壳1内壁之间，使线圈302的散热效率更高，且环氧树脂具有较好的绝缘性能以及导热性能，进一步提高了线圈302的散热效率，保证盘式电机具有更高的温升稳定性。

需要说明的是，环氧树脂作为现有技术，其具体的组分和制备方法在此不作赘述，浇注的工艺同样作为现有技术，其具体的作业方法在此也不作赘述。

如图1所示，在一些实施例中，机壳1包括壳体101、前端盖102和后端盖103，转轴2转动设置在壳体101内，编码器16设置在壳体101内，壳体101包括位置相反的前端和后端，前端盖102设置在壳体101的前端，环形腔6设置在前端盖102的内壁上，转子4位于壳体101靠近前端盖102的一端，后端盖103设置在壳体101的后端。

可以理解的是，通过前端盖102、后端盖103和壳体101的分体式结构，不仅便于定子3、转子4、编码器16等部件的安装，而且便于盘式电机的检修维护，使盘式电机的使用更为便捷、灵活。

需要说明的是，前端盖102和后端盖103在壳体101上的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，前端盖102和后端盖103均通过多个螺丝分别固定设置在壳体101的前端和后端。

如图1所示，在一些实施例中，盘式电机还包括输出轴8，输出轴8的一端与转轴2靠近前端盖102的一端同轴相连，输出轴8的另一端与前端盖102转动相连且贯穿出前端盖102，编码器16的检测轴与转轴2靠近后端盖103的一端同轴相连。

可以理解的是，定子3驱动转子4转动，转子4带动转轴2同步转动，转轴2带动输出轴8和编码器16的检测轴同步转动，进而实现动力输出和行程检测。

需要说明的是，输出轴8与转轴2之间的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，输出轴8与转轴2一体成型；输出轴8与转轴2通过联轴器相连。

编码器16的检测轴与转轴2之间的相连方式可以根据实际需要进行设置，示例的，编码器16的检测轴与转轴2通过联轴器相连。

输出轴8的中心轴还可以与转轴2的中心轴不重合，示例的，输出轴8的中心轴与转轴2的中心轴垂直，输出轴8与转轴2通过齿轮传动相连。

编码器16检测轴的中心轴还可以与转轴2的中心轴不重合，示例的，编码器16检测轴的中心轴与转轴2的中心轴垂直，编码器16检测轴与转轴2通过齿轮传动相连。

如图1所示，在一些实施例中，机壳1还包括挡板104，挡板104设置在壳体101内，转子4位于挡板104与前端盖102之间，编码器16位于挡板104与后端盖103之间，挡板104靠近前端盖102的一端设置有第一凹槽9，转轴2贯穿第一凹槽9，前端盖102靠近挡板104的一端设置有第二凹槽10，输出轴8贯穿第二凹槽10；

盘式电机还包括第一轴承11和第二轴承12，第一轴承11的外圈设置在第一凹槽9内，第一轴承11的内圈套设在转轴2上，第二轴承12的外圈设置在第二凹槽10内，第二轴承12的内圈套设在输出轴8上；

其中，转轴2上设置有第一突起13，第一突起13靠近挡板104的一端与第一轴承11内圈靠近前端盖102的一端抵接，输出轴8上设置有第二突起14，第二突起14靠近前端盖102的一端与第二轴承12内圈靠近挡板104的一端抵接。

可以理解的是，通过第一轴承11和第二轴承12的设置，实现输出轴8和转轴2的转动设置，同时，通过第一凹槽9、第二凹槽10、第一突起13和第二突起14的设置，使第一轴承11和第二轴承12能够稳定的设置在壳体101内，从而保证转轴2和输出轴8的稳定转动，使盘式电机能够稳定的向外输出动力，同时也保证了编码器16检测轴的稳定转动，使盘式电机能够精准的向外输出转轴2行程。

需要说明的是，挡板104在壳体101内的设置方式可以根据实际需要进行设置，示例的，挡板104与壳体101一体成型；挡板104通过螺丝固定的方式设置在壳体101内。

第一轴承11和第二轴承12的类型可以根据实际需要进行设置，在此不作限制。

第一凹槽9用于容纳第一轴承11，且第一轴承11的外圈抵接在第一凹槽9的槽底，第二凹槽10用于容纳第二轴承12，且第二轴承12的外圈抵接在第二凹槽10的槽底，其中第一凹槽9和第二凹槽10的形状和尺寸可以根据第一轴承11和第二轴承12的形状和尺寸进行确定，在此不作限制。

第一突起13与第一凹槽9的槽底用于限位第一轴承11，第二突起14与第二凹槽10的槽底用于限位第二轴承12，其中，第一突起13和第二突起14的形状和尺寸可以根据第一轴承11和第二轴承12的形状和尺寸进行确定，在此不作限制。

如图3所示，在一些实施例中，线圈302包括铜线3021，铜线3021的截面设置为正六边形。

可以理解的是，将铜线3021的截面设置为正六边形，便于铜线3021套设时的排列对齐，使线圈302的布局更为优良，从而有效降低盘式电机的阻值，提高盘式电池的工作效率。

如图2所示，在一些实施例中，绝缘骨架301包括第一板体3011、第二板体3012和第三板体3013，第一板体3011位于转轴2的周向上，第二板体3012位于转轴2的径向上，第二板体3012远离转轴2的一端与第一板体3011的一端相连，第三板体3013位于转轴2的径向上，第三板体3013远离转轴2的一端与第一板体3011的另一端相连，第三板体3013靠近转轴2的一端与第二板体3012靠近转轴2的一端相连，其中，线圈302依次绕设在第一板体3011、第二板体3012和第三板体3013上。

可以理解的是，通过第一板体3011、第二板体3012和第三板体3013的设置，使绝缘骨架301形成接近镂空三棱柱的结构，不仅便于线圈302的绕设，而且结构更为稳定牢固，保证定子3对转子4的稳定驱动。

如图2所示，在一些实施例中，绝缘骨架301靠近转子4的一端设置有第一限位板3014，绝缘骨架301远离转子4的一端设置有第二限位板3015，第一限位板3014和第二限位板3015之间形成绕线槽，线圈302绕设在绕线槽内。

可以理解的是，通过第一限位板3014和第二限位板3015的设置，便于线圈302在绝缘骨架301上的绕设，且避免线圈302在绝缘骨架301上的脱落，保证定子3结构的稳定。

需要说明的是，第一限位板3014和第二限位板3015的位置和尺寸决定了绕线槽的大小，第一限位板3014和第二限位板3015的具体位置和尺寸可以根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图1所示，在一些实施例中，盘式电机还包括接线端子15，接线端子15设置在机壳1上，接线端子15与线圈302和编码器16电性相连。

可以理解的是，通过接线端子15的设置，便于线圈302和编码器16与外部电源的电性相连以及编码器16与外部控制器的电性相连，使盘式电机的使用更为便捷、灵活。

需要说明的是，接线端子15的具体类型可以根据实际需要进行设置，在此不作限制。

在本公开的描述中，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。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种盘式电机，其特征在于，包括：

机壳；

转轴，所述转轴转动设置在所述机壳内；

定子，所述定子包括：沿所述转轴周向间隔设置的多个绝缘骨架，所述绝缘骨架设置在所述机壳的内壁上，所述绝缘骨架上绕设有线圈，所述线圈的轴向与所述转轴的轴向平行；

转子，所述转子套设在所述转轴上，所述转子与所述定子之间设置有气隙；

编码器，所述编码器设置在所述机壳内，所述编码器的检测轴与所述转轴传动相连。

2.根据权利要求1所述的盘式电机，其特征在于，所述机壳的内壁上设置有环形腔，所述环形腔的轴向与所述转轴的轴向重合，所述转子设置在所述环形腔的一侧，多个所述绝缘骨架沿所述转轴的周向设置在所述环形腔内；

所述定子还包括：绝缘浇封层，所述绝缘浇封层填充在所述绝缘骨架与所述环形腔腔壁之间，且所述绝缘浇封层靠近所述转子的一侧设置有环形开口。

3.根据权利要求2所述的盘式电机，其特征在于，所述绝缘浇封层由环氧树脂浇注而成。

4.根据权利要求2所述的盘式电机，其特征在于，所述机壳包括：

壳体，所述转轴转动设置在所述壳体内，所述编码器设置在所述壳体内，所述壳体包括：位置相反的前端和后端；

前端盖，所述前端盖设置在所述壳体的前端，所述环形腔设置在所述前端盖的内壁上，所述转子位于所述壳体靠近所述前端盖的一端；

后端盖，所述后端盖设置在所述壳体的后端。

5.根据权利要求4所述的盘式电机，其特征在于，

所述盘式电机还包括：输出轴，所述输出轴的一端与所述转轴靠近所述前端盖的一端同轴相连，所述输出轴的另一端与所述前端盖转动相连且贯穿出所述前端盖；

所述编码器的检测轴与所述转轴靠近所述后端盖的一端同轴相连。

6.根据权利要求5所述的盘式电机，其特征在于，

所述机壳还包括：挡板，所述挡板设置在所述壳体内，所述转子位于所述挡板与所述前端盖之间，所述编码器位于所述挡板与所述后端盖之间，所述挡板靠近所述前端盖的一端设置有第一凹槽，所述转轴贯穿所述第一凹槽；

所述前端盖靠近所述挡板的一端设置有第二凹槽，所述输出轴贯穿所述第二凹槽；

所述盘式电机还包括：第一轴承和第二轴承，所述第一轴承的外圈设置在所述第一凹槽内，所述第一轴承的内圈套设在所述转轴上，所述第二轴承的外圈设置在所述第二凹槽内，所述第二轴承的内圈套设在所述输出轴上；

其中，所述转轴上设置有第一突起，所述第一突起靠近所述挡板的一端与所述第一轴承内圈靠近所述前端盖的一端抵接；

所述输出轴上设置有第二突起，所述第二突起靠近所述前端盖的一端与所述第二轴承内圈靠近所述挡板的一端抵接。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式电机，其特征在于，所述线圈包括：铜线，所述铜线的截面设置为正六边形。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式电机，其特征在于，所述绝缘骨架包括：

第一板体，所述第一板体位于所述转轴的周向上；

第二板体，所述第二板体位于所述转轴的径向上，所述第二板体远离所述转轴的一端与所述第一板体的一端相连；

第三板体，所述第三板体位于所述转轴的径向上，所述第三板体远离所述转轴的一端与所述第一板体的另一端相连，所述第三板体靠近所述转轴的一端与所述第二板体靠近所述转轴的一端相连；

其中，所述线圈依次绕设在所述第一板体、所述第二板体和所述第三板体上。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式电机，其特征在于，所述绝缘骨架靠近所述转子的一端设置有第一限位板，所述绝缘骨架远离所述转子的一端设置有第二限位板，所述第一限位板和所述第二限位板之间形成绕线槽，所述线圈绕设在所述绕线槽内。

10.根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式电机，其特征在于，所述盘式电机还包括：

接线端子，所述接线端子设置在所述机壳上，所述接线端子与所述线圈和所述编码器电性相连。

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