CN220139310U - 一种轴向磁场无铁芯直驱电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轴向磁场无铁芯直驱电机，包括电机壳体，该电机壳体内部设有安装腔；驱动轴，该驱动轴转动安装在电机壳体上；定子组件，包括A相盘式绕组、B相盘式绕组和C相盘式绕组，A相盘式绕组、B相盘式绕组和C相盘式绕组沿安装腔的轴向方向依次间隔固定安装在安装腔中；转子组件，包括第一转子、第二转子和第三转子，第一转子、第二转子和第三转子沿驱动轴的轴向方向依次间隔传动安装在驱动轴上；其中，第一转子与A相盘式绕组相对应设置，第二转子与B相盘式绕组相对应设置，第三转子与C相盘式绕组相对应设置。解决了现有技术中电机扭矩较小、过载能力较低的问题，且能够通过成套定转子串行的叠加获取更高的扭矩输出。

Description

一种轴向磁场无铁芯直驱电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种轴向磁场无铁芯电机。

背景技术

目前，轴向磁场电机在工业上的运用愈发广泛，然而伴随着应用的不断深入，对电机及机械零部件的机械性能要求也越来越高，现有的轴向磁场电机的结构形式扭矩较小，过载能力较低，因此，亟需设计一种能够实现大扭矩输出和高过载能力的直驱电机。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种轴向磁场无铁芯直驱电机，用于解决现有技术中电机扭矩较小、过载能力较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种轴向磁场无铁芯直驱电机，包括电机壳体，所述电机壳体内部设有安装腔；驱动轴，所述驱动轴转动安装在所述电机壳体上；

至少一组定子组件，包括A相盘式绕组、B相盘式绕组和C相盘式绕组，所述A相盘式绕组、所述B相盘式绕组和所述C相盘式绕组沿所述安装腔的轴向方向依次间隔固定安装在所述安装腔中；且在圆周方向上，所述B相盘式绕组相对于所述A相盘式绕组偏转一定角度，所述C相盘式绕组相对于所述B相盘式绕组偏转一定角度；与所述定子组件成对的转子组件，包括第一转子、第二转子和第三转子，所述第一转子、所述第二转子和所述第三转子沿所述驱动轴的轴向方向依次间隔传动安装在所述驱动轴上；其中，所述第一转子与所述A相盘式绕组相对应设置，所述第二转子与所述B相盘式绕组相对应设置，所述第三转子与所述C相盘式绕组相对应设置。

进一步的，所述第一转子包括第一子转子和第二子转子，所述A相盘式绕组设置在所述第一子转子和所述第二子转子之间；所述第二转子包括第三子转子和第四子转子，所述B相盘式绕组设置在所述第三子转子和所述第四子转子之间；所述第三转子包括第五子转子和第六子转子，所述C相盘式绕组设置在所述第五子转子和所述第六子转子之间。

进一步的，所述第一子转子包括转子盘和转子磁钢，所述转子磁钢固定设置在所述转子盘上，所述转子盘上设有内啮合齿，所述驱动轴上设有外啮合齿，所述内啮合齿与所述外啮合齿相啮合。

进一步的，所述安装腔的内壁上设有限位凸起，所述定子组件上设有限位凹槽，所述定子组件通过所述限位凸起与所述限位凹槽的配合固定安装在所述安装腔中。

进一步的，所述电机壳体包括前部通盖、中部壳体和后部通盖，所述前部通盖、所述中部壳体和所述后部通盖可拆卸固定连接，所述驱动轴的第一端通过第一轴承转动设置在所述前部通盖上，所述驱动轴的第二端通过第二轴承转动设置在所述后部通盖上。

进一步的，所述第一轴承和所述第二轴承均为深沟球轴承。

进一步的，所述前部通盖上还设有油封，所述后部通盖上还设有端盖，所述油封和所述端盖用于防止外部灰尘或者碎屑杂质进入所述电机壳体内部。

进一步的，所述中部壳体包括第一分段壳体和第二分段壳体。

进一步的，所述电机壳体上还设有插座连接头，所述A相盘式绕组、所述B相盘式绕组和所述C相盘式绕组上均设有绕组引线，所述绕组引线的一端与所述插座连接头相连接。

进一步的，所述电机壳体的尾端还设有编码器组件，所述编码器组件用于检测所述转子组件的转动速度。

如上所述，本实用新型的轴向磁场无铁芯直驱电机，具有以下有益效果：本实用新型通过将三相绕组拆分成三个独立的单相绕组，与目前现有技术中三相绕组混绕在一起相比，在电机体积大小不变的情况下，则每个单相绕组所具有的绕组导体的匝数越多，进而能够形成较高的电流密度，在相同的磁密的情况下，能够有效的提高电机的功率密度，进而能够实现较大扭矩输出，具有较高的过载能力；并可通过若干成套定转子串联叠加，获取若干倍扭矩输出。

附图说明

图1显示为本实用新型所提供的轴向磁场无铁芯直驱电机三维立体示意图。

图2显示为本实用新型所提供的轴向磁场无铁芯直驱电机的剖视图。

图3显示为本实用新型所提供的轴向磁场无铁芯直驱电机的爆炸图。

图4显示为本实用新型所提供的驱动轴的结构示意图。

图5显示为本实用新型所提供的定子组件和转子组件的爆炸示意图。

附图标记说明：

10 电机壳体 302 绕组引线

303 短接线 304 公共端

101 安装腔 40 转子组件

1011 限位凸起 41 第一转子

11 前部通盖 42 第二转子

111 油封 43 第三转子

12 中部壳体 411 第一子转子

121 第一分段壳体 412 第二子转子

122 第二分段壳体 421 第三子转子

13 后部通盖 422 第四子转子

130 通线孔 431 第五子转子

131 端盖 432 第六子转子

20 驱动轴 4111 转子盘

21 外啮合齿 4112 转子磁钢

201 第一轴承 4111a 内啮合齿

202 第二轴承 100 插座连接头

30 定子组件 50 编码器组件

31 A相盘式绕组 51 编码器磁钢

32 B相盘式绕组 52 PCB编码器

33 C相盘式绕组 60 第一连接螺钉

301限位凹槽 70 第二连接螺钉

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，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相连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“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”、“第三”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型提供一种轴向磁场无铁芯直驱电机，具体如图1至图3所示，该轴向磁场无铁芯直驱电机包括电机壳体10、驱动轴20、定子组件30和转子组件40，其中，驱动轴20转动安装在该电机壳体10上，该电机壳体10的内部设有安装腔101，定子组件30包括A相盘式绕组31、B相盘式绕组32和C相盘式绕组33，该A相盘式绕组31、B相盘式绕组32和C相盘式绕组33沿安装腔101的轴向方向依次间隔固定安装在电机壳体10的安装腔101中；且在圆周方向上，B相盘式绕组32相对于所述A相盘式绕组31偏转一定角度，所述C相盘式绕组33相对于B相盘式绕组32偏转一定角度；

转子组件40包括第一转子41、第二转子42和第三转子43，该第一转子41、第二转子42和第三转子43沿驱动轴20的轴向方向依次间隔传动安装在驱动轴20上，且第一转子41与A相盘式绕组31相对应设置，第二转子42与B相盘式绕组32相对应设置，第三转子43与C相盘式绕组33相对应设置。

本实用新型的轴向磁场无铁芯直驱电机，通过将传统的三相定子绕组分立为三个单相绕组，与目前现有技术中三相绕组混绕在一起相比，本实用新型将三相绕组拆分成三个独立的单相绕组，在电机体积大小不变的情况下，则每个单相绕组所具有的绕组导体的匝数更多，进而能够形成较高的电流密度，在相同的磁密的情况下，能够有效的提高电机的功率密度，进而能够实现较大扭矩输出，具有较高的过载能力。

进一步的，如图2所示，在本实施例中，第一转子41包括第一子转子411和第二子转子412，该第一子转子411和第二子转子412分别设置在A相盘式绕组31的两侧，即所述A相盘式绕组31具有一对转子，该A相盘式绕组31设置在该一对转子即第一子转子411和第二子转子412之间；同样的，第二转子42包括第三子转子421和第四子转子422，所述B相盘式绕组32设置在该第三子转子421和第四子转子422之间；第三转子43包括第五子转子431和第六子转子432，C相盘式绕组33设置在该第五子转子431和第六子转子432之间。通过此结构设计，即每个单相绕组配合一对转子，能够有效地提高电机的气隙磁密，降低电机的损耗。

具体的，如图4和图5所示，在本实施例中，第一子转子411包括转子盘4111和转子磁钢4112，其中，转子磁钢4112固定设置在该转子盘4111上，在该转子盘4111上设有内啮合齿4111a，在驱动轴20上设有外啮合齿21，该转子盘4111的内啮合齿4111a与驱动轴20上的外啮合齿21相啮合，即转子盘4111与驱动轴20齿接。同样的，在本实施例中，第二子转子412、第三子转子421、第四子转子422、第五子转子431和第六子转子432的结构与第一子转子411的结构完全相同，均包括与驱动轴20齿接的转子盘4111和固定设置在转子盘4111上的转子磁钢4112。该电机在运作时，单相绕组通电所产生的旋转磁场驱动转子磁钢4112转动，转子磁钢4112转动会带动转子盘4111转动，转子盘4111转动会带动驱动轴20转动。

进一步的，如图3和图5所示，在本实施例中，安装腔101的内壁上设有限位凸起1011，定子组件30上设有限位凹槽301，该定子组件301通过安装腔101内壁上的限位凸起1011与定子组件30上的限位凹槽301的配合固定安装在电机壳体10的安装腔101中。作为优选的，如图3所示，为了将定子组件30更为牢固稳定的固定安装在安装腔101中，使得定子组件30在电机壳体10内部受力更加均匀，本实施例中，沿安装腔101的周向方向，在安装腔101的内壁上间隔均匀地设置有三个限位凸起1011，即每个相邻的两个限位凸起1011之间的夹角为120°，相应的，在定子组30上，即A相盘式绕组31、B相盘式绕组32和C相盘式绕组33上均设有三个限位凹槽301。在进行安装时，每个单相绕组上的三个限位凹槽301与安装腔101内壁上的三个限位凸起一一配合。当然，需要说明的是，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可根据需要在安装腔内壁上设置任意数量的限位凸起及在定子组件上设置任意数量的限位凹槽。

具体的，如图1至图3所示，为了方便装配，在本实施例中，电机壳体10包括前部通盖11、中部通盖12和后部通盖13，该前部通盖11、中部通盖12和和后部通盖13通过第一连接螺钉60可拆卸固定连接在一起，所述驱动轴20的第一端通过第一轴承201转动设置在该电机壳体10的前部通盖11上，驱动轴20的第二端通过第二轴承202转动设置在电机壳体10的后部通盖13上。具体的，在本实施例中，第一轴承210和第二轴承202均采用深沟球轴承。

进一步的，为了防止外部灰尘或者碎屑杂质进入所述电机壳体10内部，在本实施例中，在电机壳体10前部通盖11上还设有油封111，在电机壳体10的后部通盖13上还设有端盖131。具体的，如图3所示，端盖131通过第二连接螺钉70固定安装在后部通盖13上。

进一步的，为了使得定子组件30和转子组件40在电机壳体10的安装腔101中更加方便装配，如图3所示，在本实施例中，中部壳体12由第一分段壳体121和第二分段壳体122组成。

进一步的，在电机运行时，为了能够实时检测转子组件40即电机的转动速度，在本实施例中，在电机壳体10的尾端还设有编码器组件50，具体的，该编码器组件50包括编码器磁钢51和PCB编码器52，其中，编码器磁钢51设置在驱动轴20的尾端即第二端，PCB编码器52设置在端盖131上，且在将端盖131安装在电机壳体10的后部通盖13上之后，PCB编码器52在端盖131上设置的位置与设置在驱动轴20尾端的编码器磁钢51相对应。在运作时，通过该PCB编码器52检测编码器磁钢51的磁极变化，进而能够检测驱动轴20的转动速度。

进一步的，如图1所示，在电机壳体10上还设有插座连接头100，所述A相盘式绕组31、B相盘式绕组32和C相盘式绕组33上均设有绕组引线302，所述绕组引线302的一端与该插座连接头100相连接，该A相盘式绕组31、B相盘式绕组32和C相盘式绕组33互相之间还设有短接线303，该短接线303用于将A相盘式绕组31、B相盘式绕组3、C相盘式绕组33上的公共端304并联在一起；从而在使用该电机时，直接将该插座连接头100与外部插座连接即可，方便快捷。且如图3所示，在后部通盖13上还设有通线孔130，绕组引线302可在电机壳体内部穿过该通线孔130与插座连接头100连接，从而能够使得该电机整体更加美观、规整。

具有的，本实用新型的轴向磁场无铁芯直驱电机在装配时，先将第六子转子432装到驱动轴20上，再将第二轴承202安装到驱动轴20的尾端即第二端、然后在安装到后部通盖13上，再将C相盘式绕组33安装到后部通盖13上，并将C相盘式绕组33的绕组引线302穿过后部通盖13上的通线孔130与插座连接头100相连接，再将第五子转子431安装到驱动轴20上；然后将第四子转子422安装驱动轴20上，再安装第二分段壳体122与后部通盖13连接，然后将B相盘式绕组32安装到第二分段壳体122上，并将该B相盘式绕组32的绕组引线穿过后部通盖13上的通线孔130与插座连接头100相连接，再将第三子转子421安装到驱动轴20上；然后将第二子转子412安装到驱动轴20上，再将第一分段壳体121与第二分段壳体122相连接，将A相盘式绕组31安装到该第一分段壳体121上，并将该A相盘式绕组31的绕组引线穿过后部通盖13上的通线孔130与插座连接头100相连接，再将第一子转子411安装到驱动轴20上；具体的，在向安装腔101中在安装定子组件时，A相盘式绕组31与B相盘式绕组32根据设计要求需要偏转一个设定的物理角度，B相盘式绕组32与C相盘式绕组33需要再偏转一个设定的物理角度，具体偏转的物理角度，可根据 来进行确定(本实施例为三相电机绕组，对于n(n>3)相电机同样适用)。然后将第一轴承201安装到前部通盖11上，再将油封111安装到该前部通盖11上，然后将预装好的前部通盖11安装到第一分段壳体121上；然后用第一连接螺钉60对电机壳体10(即前部通盖11、第一分段壳体121、第二分段壳体122和后部通盖13)进行紧固；最后，将编码器器磁钢51安装到驱动轴20的尾端即第二端端部，将PCB编码器52安装到端盖131上，并将PCB编码器52的引线穿过后部通盖13上的通线孔130与插座连接头100相连接，然后使用第二连接螺钉70将端盖131紧固在后部通盖13上，整理绕组引线和PCB编码器的引线，将插座连接头100安装到该后部通盖13上。

综上所述，本实用新型的轴向磁场无铁芯直驱电机采用成套定转子即三个分立的单相盘式绕组，并每个单相盘式绕组配置一对环形转子，然后通过机械串联的方式组成一套轴向磁场无铁芯的电机的驱动部件，每个独立的单相绕组即为一个定子，与目前现有技术中三相绕组混绕在一起形成一个定子相比，在电机体积大小不变的情况下，本实用新型的轴向磁场无铁芯直驱电机的每个定子所具有的绕组导体的匝数越多，进而能够形成较高的电流密度，在相同的磁密的情况下，能够有效的提高电机的功率密度，进而能够实现较大扭矩输出，具有较高的过载能力；并且由于定转子组件轴向结构紧凑可实现多套定转子串行叠加形成多套驱动部件的单一电机，即而该电机的输出扭矩可根据驱动部件的数量实现线性增加。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，包括：

电机壳体，所述电机壳体内部设有安装腔；

驱动轴，所述驱动轴转动安装在所述电机壳体上；

至少一组定子组件，包括A相盘式绕组、B相盘式绕组和C相盘式绕组，所述A相盘式绕组、所述B相盘式绕组和所述C相盘式绕组沿所述安装腔的轴向方向依次间隔固定安装在所述安装腔中；且在圆周方向上，所述B相盘式绕组相对于所述A相盘式绕组偏转一定角度，所述C相盘式绕组相对于所述B相盘式绕组偏转一定角度；

与所述定子组件成对的转子组件，包括第一转子、第二转子和第三转子，所述第一转子、所述第二转子和所述第三转子沿所述驱动轴的轴向方向依次间隔传动安装在所述驱动轴上；其中，所述第一转子与所述A相盘式绕组相对应设置，所述第二转子与所述B相盘式绕组相对应设置，所述第三转子与所述C相盘式绕组相对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述第一转子包括第一子转子和第二子转子，所述A相盘式绕组设置在所述第一子转子和所述第二子转子之间；所述第二转子包括第三子转子和第四子转子，所述B相盘式绕组设置在所述第三子转子和所述第四子转子之间；所述第三转子包括第五子转子和第六子转子，所述C相盘式绕组设置在所述第五子转子和所述第六子转子之间。

3.根据权利要求2所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述第一子转子包括转子盘和转子磁钢，所述转子磁钢固定设置在所述转子盘上，所述转子盘上设有内啮合齿，所述驱动轴上设有外啮合齿，所述内啮合齿与所述外啮合齿相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述安装腔的内壁上设有限位凸起，所述定子组件上设有限位凹槽，所述定子组件通过所述限位凸起与所述限位凹槽的配合固定安装在所述安装腔中。

5.根据权利要求1所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述电机壳体包括前部通盖、中部壳体和后部通盖，所述前部通盖、所述中部壳体和所述后部通盖可拆卸固定连接，所述驱动轴的第一端通过第一轴承转动设置在所述前部通盖上，所述驱动轴的第二端通过第二轴承转动设置在所述后部通盖上。

6.根据权利要求5所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述第一轴承和所述第二轴承均为深沟球轴承。

7.根据权利要求5所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述前部通盖上还设有油封，所述后部通盖上还设有端盖，所述油封和所述端盖用于防止外部灰尘或者碎屑杂质进入所述电机壳体内部。

8.根据权利要求5所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述中部壳体包括第一分段壳体和第二分段壳体。

9.根据权利要求1所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述电机壳体上还设有插座连接头，所述A相盘式绕组、所述B相盘式绕组和所述C相盘式绕组上均设有绕组引线，所述绕组引线的一端与所述插座连接头相连接。

10.根据权利要求1所述的一种轴向磁场无铁芯直驱电机，其特征在于，所述电机壳体的尾端还设有编码器组件，所述编码器组件用于检测所述转子组件的转动速度。