CN220401508U - 一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备，包括：多个定子铁芯和多个线圈，每个定子铁芯的外缘对应绕设至少一个线圈，每个定子铁芯包括沿叠压方向相互叠压的多个叠片，定子铁芯包括多个外缘面及多个棱边，相邻两个外缘面相交于所述棱边，棱边上设置有避让部，线圈包括多个内缘面，相邻内缘面之间配置有R角，避让部与线圈的R角相对应配置，以减小线圈的内缘面与定子铁芯的外缘面之间的距离。该定子铁芯在棱边上设置避让部，与线圈的R角相对应配置，有效地缩小了线圈的内缘面与定子铁芯的外缘面之间的距离，减小定子组件的性能损失；且能缩小定子组件的体积，进而缩小磁轴承的尺寸，降低生产成本的同时避免直角刮破线圈的绝缘层。

Description

一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备

技术领域

本实用涉及了磁悬浮设备技术领域，具体的是一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备。

背景技术

磁悬浮电机也称为磁悬浮旋转驱动器或无轴承薄片电机，是利用无轴承技术实现转子的旋转和径向上的主动悬浮，利用机械结构构成的磁路实现除径向和转子旋转自由度外的另外三个自由度的被动悬浮，具有高洁净，无析出，无颗粒，无动密封，性能优越的特点，在生物化学、医疗、半导体制造等超纯净驱动领域具有良好的应用前景。

通常，磁悬浮电机包括磁悬浮定子和磁悬浮转子，磁悬浮转子可以是整体转子，比如，在磁悬浮泵的应用中，磁悬浮转子既是磁悬浮电机的转子，又是泵的转子，可以是例如永磁转子或短路笼式转子或磁阻转子。磁悬浮定子是磁悬浮电机的固定结构部分，用于产生旋转磁场驱动磁悬浮转子旋转或供磁悬浮转子旋转时切割磁感应线产生电流。磁悬浮定子通常包括定子磁轭、若干个定子齿和绕在定子齿上的绕组线圈，比如，在磁悬浮泵的应用中，磁悬浮定子既是旋转驱动的定子，又是磁悬浮的定子。可以通过磁悬浮定子的绕组线圈产生旋转磁场，该磁场一方面在转子上施加旋转，从而实现其围绕期望的旋转轴线的旋转，另一方面施加悬浮力，该悬浮力可以根据需要施加到转子上，以便可以主动控制或调节其径向位置。因此，可以主动调节磁悬浮转子的三个自由度，即其旋转和其径向位置（两个自由度）。关于另外三个自由度，即其在轴向方向上的位置和相对于垂直于期望的旋转轴线的径向平面的倾斜（两个自由度），磁悬浮转子通过磁阻力被动地磁悬浮或稳定。

常规的定子铁芯是由多个尺寸相等的单片硅钢片叠压形成硅钢柱，再在硅钢柱外缠绕线圈。线圈通常情况下都是由漆包线绕制而成，根据漆包线外径的不同，线圈的加工工艺也不同。若漆包线外径较小，工人便可将漆包线直接绕设在硅钢柱上。硅钢柱的绕线部位为直角，受漆包线绕制工艺的限制，线圈的内孔处会有4个R角，硅钢柱外缘配合，线圈绕制在硅钢柱外缘时，线圈内孔处的R角与硅钢柱的直角会存在干涉。若漆包线的外径较大，工人无法实现直接将漆包线绕设在硅钢柱上，往往是先将漆包线缠绕成线圈，再将硅钢柱插入到线圈中，而与线圈的内孔内径相等的硅钢柱无法插入线圈内孔，为了配合硅钢柱只能相应做大线圈的内孔尺寸。而加大线圈的内孔尺寸会使得线圈无法很好的贴合硅钢柱，线圈内孔的内缘面与硅钢柱的外缘面之间间隙较大。在以上两种情形下，漆包线由于采用铜线制成，柔韧性不足，漆包线线径越大，在弯曲时R角越大，R角越大则会使得线圈内孔的内缘面与硅钢柱的外缘面之间间隙越大，间隙越大使得硅钢柱和线圈整体电磁性能损失越大，导致磁密度下降，对信号产生干扰；同时导致定子铁芯和线圈的整体外径变大，增加线圈的生产成本。进一步的硅钢柱上的直角位置在绕线过程中容易刮破漆包线的绝缘层，对漆包线造成磨损而具有导致短路的隐患，影响电机正常工作。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型实施例提供了一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备，其用于解决以上问题中的至少一种。

本申请实施例公开了一种定子组件、磁悬浮电机及磁悬浮设备，该定子铁芯在棱边上设置避让部，避免了现有的定子铁芯棱边上具有直角的问题，避让部与线圈的R角相对应配置，使得线圈在绕设时能够避让定子铁芯上的直角，以使线圈与定子铁芯之间较为贴合，有效地缩小了线圈的内缘面与定子铁芯的外缘面之间的距离，从而能够减小定子组件的性能损失；且能缩小定子组件的体积，进一步缩小磁轴承的尺寸，降低生产成本的同时避免尖角刮破线圈的绝缘层，提高线圈的使用寿命。

其中，本申请所述的定子组件，包括：多个定子铁芯（11）和多个线圈（12），每个所述定子铁芯上对应绕设至少一个所述线圈，每个所述定子铁芯包括沿叠压方向相互叠压的多个叠片，其特征在于，所述定子铁芯包括多个沿第一长度方向延伸的外缘面及多个棱边（20），相邻两个外缘面相交于所述棱边，所述棱边上设置有避让部（21），所述线圈包括多个内缘面，相邻两个内缘面之间配置有R角，所述避让部与所述线圈的R角相对应配置，以减小所述线圈的内缘面与所述定子铁芯的外缘面之间的距离，所述避让部沿第一长度方向的长度大于等于所述线圈沿第一长度方向的长度。

进一步的，所述多个叠片配置为沿叠压方向相互叠压的N组叠片，相邻两组所述叠片沿第二长度方向的长度不等，其中，N≥3且为奇数。

进一步的，所述N组叠片中沿第二长度方向长度最长的一组叠片定义为第一组叠片，所述第一组叠片的两侧分别设有(N-1)/2组叠片。

进一步的，所述多个叠片配置为3组叠片，分别定义为第一组叠片、第二组叠片、第三组叠片，所述第二组叠片和所述第三组叠片分别配置在所述第一组叠片沿叠压方向的两侧并与其紧密贴合，所述第二组叠片与所述第三组叠片相对所述第一组叠片相对称。

进一步的，所述第二组叠片包括第一部分（16），所述第一部分的外缘对应缠绕所述线圈，所述第一组叠片包括用于缠绕所述线圈的第二部分（17），所述第二部分沿第二长度方向的长度大于所述第一部分沿第二长度方向的长度，所述第一部分的外缘与所述第二部分的外缘围构成所述避让部。

进一步的，所述第一部分具有沿第一长度方向的中心线，所述第一部分相对所述中心线相对称。

进一步的，所述第二组叠片还包括设置在所述第一部分上部并与其相连的第三部分（18），所述第三部分与所述第一部分具有沿所述第一长度方向的共同中心线，所述第一部分沿第二长度方向的长度小于所述第三部分沿第二长度方向的长度，所述第三部分沿第二长度方向的长度与所述第二部分沿第二长度方向的长度相一致。

进一步的，所述避让部配置为凹槽，所述第一组叠片的第一部分或所述第三组叠片的第一部分沿所述第二长度方向的长度相一致或呈线性增大。

进一步的，所述避让部配置为斜面或弧形面，所述第一组叠片的第一部分或所述第三组叠片的第一部分沿所述第二长度方向的长度呈线性增大。

进一步的，所述(N-1)/2组叠片配置为至少2组叠片，所述至少2组叠片分别配置在所述第一组叠片沿叠压方向的两侧，所述至少2组叠片沿第二长度方向的长度不等。

进一步的，所述至少2组叠片的外缘与所述第一组叠片的外缘围构成所述避让部，所述避让部配置为阶梯部，所述避让部沿第二长度方向的外径朝向所述第一组叠片逐渐增大。

进一步的，所述线圈的R角所在圆的半径定义为R1，所述避让部沿第二长度方向的长度定义为R2，所述避让部沿叠压方向的长度定义为R3，其中，R1=R2=R3。

进一步的，所述线圈由漆包线绕制而成，所述漆包线配置为扁平状，所述漆包线的最大外径大于其高度。

进一步的，所述定子铁芯配置为L型，所述L型定子铁芯包括沿第二长度方向延伸的横向臂和沿第一长度方向的纵向臂，所述避让部配置在所述纵向臂上，所述线圈与所述避让部相对应配置。

进一步的，所述定子铁芯配置为盘型，所述盘型定子铁芯包括定子环和设置在所述定子环内缘且间隔排布的多个定子齿，所述避让部配置在所述定子齿上，所述线圈与所述避让部相对应配置。

本申请还公开了一种磁悬浮电机，包括磁悬浮转子及上述所述的定子组件，所述定子组件能够在运行状态下无接触地磁驱动和支撑所述磁悬浮转子。

本申请还公开了一种磁悬浮设备，包括上述所述的磁悬浮电机。

本实用的有益效果如下：

该定子铁芯在棱边上设置避让部，避免了现有的定子铁芯棱边上具有直角的问题，避让部与线圈的R角相对应配置，使得线圈在绕设时能够避让定子铁芯上的直角，以使线圈与定子铁芯之间较为贴合，有效地缩小了线圈的内缘面与定子铁芯的外缘面之间的距离，从而能够减小定子组件的性能损失；且能缩小定子组件的体积，进一步缩小磁轴承的尺寸，降低生产成本的同时避免尖角刮破线圈的绝缘层，提高线圈的使用寿命。

为让本实用的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中L型定子铁芯的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中定子组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中定子组件的仰视图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）一种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）一种实施例的主视图；

图7是本实用新型实施例中第二组叠片或第三组叠片的主视图；

图8是实用新型实施例中第一组叠片的主视图；

图9是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）另一种实施例的结构示意图；

图10是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）又一种实施例的结构示意图；

图11是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）又一种实施例的结构示意图；

图12是本实用新型实施例中盘型定子铁芯的结构示意图；

图13是本实用新型实施例中磁悬浮电机的透视图；

图14是本实用新型实施例中磁悬浮电机沿轴向的剖面示意图；

图15是本实用新型实施例中磁悬浮泵的剖面示意图。

以上附图的附图标记：10、定子组件；11、定子铁芯；110、外缘面；111、棱边；12、线圈；120、内缘面；121、R角；13、第一组叠片；14、第二组叠片；15、第三组叠片；16、第一部分；17、第二部分；18、第三部分；19、盘型定子铁芯；

20、避让部；21、凹槽；22、斜面；23、弧形面；24、阶梯部；

30、磁悬浮电机；31、磁悬浮转子。

具体实施方式

下面将结合本实用实施例中的附图，对本实用实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用保护的范围。

在本实用的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“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的限制。本实用的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“设有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是示意图。

如图1，常规的定子铁芯是由多个尺寸相等的单片硅钢片叠压形成硅钢柱，再在硅钢柱外缠绕线圈。线圈通常情况下都是由漆包线绕制而成，根据漆包线外径的不同，线圈的加工工艺也不同。若漆包线外径较小，工人便可将漆包线直接绕设在硅钢柱上。硅钢柱的绕线部位为直角，受漆包线绕制工艺的限制，线圈的内孔处会有4个R角，硅钢柱外缘配合，线圈绕制在硅钢柱外缘时，线圈内孔处的R角与硅钢柱的直角会存在干涉。若漆包线的外径较大，工人无法实现直接将漆包线绕设在硅钢柱上，往往是先将漆包线缠绕成线圈，再将硅钢柱插入到线圈中，而与线圈的内孔内径相等的硅钢柱无法插入线圈内孔，为了配合硅钢柱只能相应做大线圈的内孔尺寸。而加大线圈的内孔尺寸会使得线圈无法很好的贴合硅钢柱，线圈内孔的内缘面与硅钢柱的外缘面之间间隙较大。在以上两种情形下，漆包线由于采用铜线制成，柔润性不足，漆包线线径越大，在弯曲时R角越大，R角越大则会使得线圈内孔的内缘面与硅钢柱的外缘面之间间隙越大，间隙越大使得硅钢柱和线圈整体电磁性能损失越大，导致磁密度下降，对信号产生干扰；同时导致定子铁芯和线圈的整体外径变大，增加线圈的生产成本。进一步的硅钢柱上的直角位置在绕线过程中容易刮破漆包线的绝缘层，对漆包线造成磨损而具有导致短路的隐患，影响电机正常工作。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种定子组件，定子组件包括多个定子铁芯，该定子铁芯在棱边上设置避让部，避免了现有的定子铁芯棱边上具有直角的问题，避让部与线圈的R角相对应配置，使得线圈在绕设时能够避让定子铁芯上的直角，以使线圈与定子铁芯之间较为贴合，有效地缩小了线圈的内缘面与定子铁芯的外缘面之间的距离，从而能够减小定子组件的性能损失；且能缩小定子组件的体积，进一步缩小磁轴承的尺寸，降低生产成本的同时避免尖角刮破线圈的绝缘层，提高线圈的使用寿命。

图1是现有技术中L型定子铁芯的结构示意图；图2是本实用新型实施例中定子组件的结构示意图；图3是本实用新型实施例中定子组件的仰视图；图4是图3中A处的局部放大图；图5是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）一种实施例的结构示意图；图6是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）一种实施例的主视图；图7是本实用新型实施例中第二组叠片或第三组叠片的主视图；图8是实用新型实施例中第一组叠片的主视图；图9是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）另一种实施例的结构示意图；图10是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）又一种实施例的结构示意图；图11是本实用新型实施例中定子铁芯（L型）又一种实施例的结构示意图；图12是本实用新型实施例中盘型定子铁芯的结构示意图；图13是本实用新型实施例中磁悬浮电机的透视图；图14是本实用新型实施例中磁悬浮电机沿轴向的剖面示意图；图15是本实用新型实施例中磁悬浮泵的剖面示意图。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用方案，下面参考附图2-15和具体实施方式对本实用作进一步的详细说明。

具体的，在本实施例中，定子组件10包括：多个定子铁芯11和多个线圈12，每个定子铁芯11的外缘对应绕设至少一个线圈12，每个定子铁芯11包括沿叠压方向相互叠压的多个叠片。定子铁芯11包括多个沿第一长度方向延伸的外缘面110及多个棱边111，相邻两个外缘面110相交于棱边111，棱边111上设置有避让部20，线圈12包括多个内缘面120，相邻两个内缘面120之间配置有R角121，避让部20与线圈的R角121相对应配置，以减小线圈的内缘面120与定子铁芯的外缘面110之间的距离，从而使线圈12的内缘面120与定子铁芯的外缘面110贴合或接近贴合。避让部20沿第一长度方向的长度大于等于线圈12沿第一长度方向的长度。

具体参见图2，在本实施例中，定子组件10包括：多个定子铁芯11和多个线圈12。每个定子铁芯11的外缘对应绕设至少一个线圈12。现有的磁悬浮电机30大多采用双绕组结构实现磁悬浮转子31的悬浮与旋转，其特点是定子铁芯11上有两套绕组线圈12叠绕在一起：旋转控制绕组与悬浮控制绕组。两套线圈12的绕制方向和叠绕位置都有较严格的限制，这种结构形式增加了磁悬浮电机30设计和加工工艺的复杂性；定子铁芯11上绕有两套线圈12，线圈12间短路的可能性上升，造成电机可靠性有所下降；而为了避免线圈12间短路的出现，往往要在线圈12间加塞绝缘材料，而且绝缘要求高，造成槽满率低，电机漏磁偏大，影响了电机的性能。对比双绕组结构，单绕组结构的磁悬浮电机30仅用一套线圈12可同时实现电机转子旋转和悬浮。磁悬浮电机30的设计和加工工艺与普通电机类似，这就大大节省了设计精力和加工成本，有利于磁悬浮电机30的产业化；磁悬浮电机30仅一套线圈12，避免了双绕组结构的绕组匝间短路的可能，且无需加入双绕组结构所必需的绕组间绝缘材料，可减少漏磁，保证电机的槽满率，从而提高了电机的性能；单绕组结构的电机更容易实现绕组容错控制，运行更为可靠，这对于应用领域为超洁净驱动密封泵尤其重要。本领域技术人员可根据实际需要选择单绕组结构或双绕组结构。每个定子铁芯11包括沿叠压方向相互叠压的多个叠片，叠压方向即图2中的i3所指方向。一个定子铁芯11中包含的叠片的数量根据实际需要确定。定子铁芯11包括多个沿第一长度方向延伸的外缘面110及多个棱边111。第一长度方向为i1所指方向，即为定子铁芯11沿其轴线的方向。相邻两个外缘面110相交于棱边111，棱边111上设置有避让部20。线圈12包括多个内缘面120，即线圈12可以绕设呈空心的圆柱状。由于线圈绕线工艺的限制，线圈相邻两个内缘面120之间配置有R角121。为了使定子铁芯棱边111能够避让线圈的R角121，则使避让部与线圈的R角121相对应配置，以减小所述线圈的内缘面120与所述定子铁芯的外缘面110之间的距离。具体来说，定子铁芯可以配置为长方体，则定子铁芯11包括4个外缘面110和4条棱边111，若线圈12为集中式绕组，则定子铁芯的4个外缘面110均用于绕设线圈12，则4条棱边111上均设置有避让部20。若线圈12为分布式绕组，如图13，则定子铁芯会有一个外缘面110没有用于绕设线圈12，则该外缘面110上沿第一长度方向的两条棱边111上不设置避让部20，该定子铁芯上只有绕设线圈的两条棱边111上设置避让部20，与该定子铁芯11相邻的另一个定子铁芯同理，另一个定子铁芯上只在绕设线圈12的两条棱边111上设置避让部20。本领域技术人员可根据线圈具体的绕设形式确定避让部的设置位置，以避免定子铁芯体积的浪费，从而保证定子组件的性能。

当然，本领域技术人员也可根据实际需要选择避让部20的个数，即若线圈为集中式绕组，则定子铁芯的4个棱边111上均需设置有避让部，但在不影响定子组件性能的前提下，本领域技术人员也可只设置3个避让部20。线圈12的R角121与避让部20相对应设置，即线圈12的R角121设置在棱边111上对应的避让部20的位置。避让部20的轴向长度大于等于线圈12的轴向长度，以使线圈12所缠绕的位置均设有避让部20，进而保证线圈12的内缘与避让部20所在的周向外缘贴合或接近贴合，避免了现有的定子铁芯11棱边111上具有尖角的问题，避让部20能够避让线圈12在绕设时的R角121，有效地缩小了线圈12的内缘与定子铁芯11外缘之间的径向距离，从而能够减小定子组件10的性能损失；且能缩小定子组件10的体积，进一步缩小磁轴承的尺寸，降低生产成本的同时避免直角刮破线圈12的绝缘层，提高线圈12的使用寿命。

具体的，在本实施例中，多个叠片配置为沿叠压方向相互叠压的N组叠片，相邻两组叠片沿第二长度方向的长度不等，其中，N≥3且为奇数。即N可以为3、5、7等。如图4，定子铁芯11中包括3组叠片。进一步的，定子铁芯11中包含的叠片的组数越多，其对应的开模费用就越高，即生产成本越高。但定子铁芯11包含的叠片的组数越多，若多组叠片的尺寸不等，保证多组叠片的外缘呈阶梯部24，线圈12在绕设在定子铁芯11上时，能够在避让部20处与定子铁芯11间的径向距离更小，更能保证定子组件10的性能，即本领域技术人员可根据叠片的开模费用和定子铁芯11的性能确定一个定子铁芯11中所包含的叠片的组数，以使在，一个合理的成本内使得定子铁芯11的性能最好，从而追求一个最优的性价比。其中，在本实施例中，第二长度方向为i2所指方向。第一长度方向和第二长度方向均垂直于叠压方向并且互相交叉。优选的，第一长度方向与第二长度方向相互垂直。

进一步的，N组叠片中沿第二长度方向长度最长的一组叠片定义为第一组叠片13。第一组叠片13沿第二长度方向的长度均相等。第一组叠片13位于定子铁芯11的中部，第一组叠片13的两侧分别设有(N-1)/2组叠片。具体为，若定子铁芯11包含3组叠片，即N为3，则第一组叠片13的两侧分别设有1组叠片与其连接；若定子铁芯11包含5组叠片，即N为5，则第一组叠片13的两侧分别设有2组叠片与其连接，该2组叠片沿第二长度方向的长度不等，即该2组叠片的外缘与第一组叠片13的外缘能够围构成阶梯部24，从而使该阶梯部24配置为本申请的避让部20。本申请技术人员对于多组叠片的加工工艺可以采取先对多片尺寸相等的叠片进行叠压，再根据需求对叠压好的定子铁芯11进行切割，以形成所需求的定子铁芯11；或，先根据定子铁芯11包含的多组叠片的尺寸进行开模，以将多组不同尺寸的叠片加工出来，再将多组不同尺寸的叠片进行叠铆，以形成所需求的定子铁芯11。

进一步的，参见图5-图8，在本实施例中，多个叠片配置为3组叠片。3组叠片分别定义为第一组叠片13、第二组叠片14、第三组叠片15。第二组叠片14和第三组叠片15分别配置在第一组叠片13沿叠压方向的两侧并与其紧密贴合。第二组叠片14与第三组叠片15相对第一组叠片13相对称。第二组叠片14和第三组叠片15所包含的叠片个数相等，且叠片的个数小于第一组叠片13的个数，以使在对定子铁芯11设置避让部20时，只需对第二组叠片14和第三组叠片15上设置避让部20，便可满足线圈12在绕设时能够避让定子铁芯11的R角121。若第二组叠片14和第三组叠片15所包含的叠片个数较多，则在第二组叠片14和第三组叠片15上设置避让部20，会导致避让部20的尺寸过大，避让部20的尺寸过大则会导致定子铁芯11上与线圈12相对应的体积减小，虽能满足线圈12在绕设时能够避让定子铁芯11的R角121，但会在一定程度上影响定子铁芯11的性能。因此，在设计定子铁芯11时，保证第二组叠片14和第三组叠片15所包含的叠片个数小于第一组叠片13的个数为最优选实施例。

需要说明的是，为了保证定子组件10的性能较好，优选的方案是使得定子铁芯11的棱边111上设置的避让部20的尺寸基本相一致，因此将第二组叠片14和第三组叠片15的个数设置为一致，才能保证避让部20的尺寸相同。但由于加工误差的存在，第二组叠片14和第三组叠片15的个数在加工时可能会存在差异，导致第二组叠片14上避让部20的尺寸与第三组叠片15上避让部20的尺寸也存在一定的差异，但该差异的范围在可接受的范围之内，因此该种实施例也属于本申请所保护的范畴。此外，在某种特殊的情况下，本领域技术人员有可能会将定子铁芯11棱边111上的避让部20设置成尺寸部分一致或完全不一致，以满足其需求，该种实施例也属于本申请所保护的范畴。因此，定子铁芯11棱边111上设置的避让部20尺寸相一致是本申请优选的实施方式，包括但不限于此。

具体参见图7，在本实施例中，第二组叠片14或第三组叠片15包括第一部分16。第一部分16的外缘对应缠绕线圈12。进一步的，第一部分16沿第一长度方向的长度本领域技术人员可根据实际需要进行设置，第一部分16的长度可以占定子铁芯11沿第一长度方向的长度的部分，或与定子铁芯11沿第一长度方向的长度相一致。优选的，第一部分16沿第一长度方向的长度只需保证与线圈12沿第一长度方向的长度相一致即可，既能减小线圈12与定子铁芯11之间沿径向的距离，又能保证定子铁芯11不会因削掉的材质过多而影响其性能。第一组叠片13包括用于缠绕线圈12的第二部分17，参见图6。第二部分17即与定子铁芯11沿第一长度方向的长度相一致。进一步的，第二部分17沿第二长度方向的长度大于第一部分16沿第二长度方向的长度，以使第一部分16的外缘与第二部分17的外缘围构成避让部20，以满足定子铁芯11上不存在尖角，保证线圈12在绕设时不会因定子铁芯11上尖角的存在而影响其与定子铁芯11之间的径向距离，也进一步保证了线圈12不会因尖角而刮破受到损伤，进一步提高了线圈12的使用寿命。

进一步的，第一部分16具有沿第一长度方向的中心线，中心线即为图6中的L1，第一部分16相对中心线L1相对称。在本实施例中，第二组叠片14或第三组叠片15沿第二长度方向的两侧均设有避让部20，避让部20的尺寸和大小相一致，即相对中心线L1相对称，避让部20所在的位置即为第二组叠片14的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16。

具体的，在本实施例中，第二组叠片14还包括设置在第一部分16上部并与其相连的第三部分18。本实施例成立的条件即为第一部分16沿第一长度方向的长度只占定子铁芯11沿第一长度方向的长度的部分，即第一部分16沿第一长度方向的长度保持与线圈12沿第一长度方向的长度相一致，或略大于线圈12沿第一长度方向的长度即可。第三部分18与第一部分16具有沿第一长度方向的共同中心线L1。第三部分18与第一部分16可以一体成型后再切割形成第一部分16，或将以切割好的第三部分18与第一部分16进行拼接以形成第一组叠片13。第一部分16沿第二长度方向的长度小于第三部分18沿第二长度方向的长度，第三部分18沿第二长度方向的长度与第二部分17沿第二长度方向的长度相一致，以使第一部分16的外缘与第二部分17的外缘围构成避让部20。

具体参见图5和图6，在一个实施例中，避让部20配置为凹槽21。在避让部20配置为凹槽21的结构下，多个叠片配置为3组叠片，具体为第一组叠片13、第二组叠片14、第三组叠片15。第二组叠片14和第三组叠片15上均设有切角，将第二组叠片14和第三组叠片15分别叠压在第一组叠片13的两侧，第二组叠片14和第三组叠片15上的切角均与第一组叠片13围构成凹槽21，即形成避让部20。该凹槽21可配置为凹槽21的两边分别沿第二长度方向和叠压方向延伸，即凹槽21的两个面呈90°的夹角，在凹槽21的结构下，第一组叠片13的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16沿第二长度方向的长度相一致。凹槽21还可以配置为沿叠压方向的一个面呈斜面22，即与沿第二长度方向的一个面呈大于90°的夹角，这样第一组叠片13的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16沿第二长度方向的长度呈线性增大。凹槽21还可以配置为朝定子铁芯11的中心凹陷，这样第一组叠片13的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16沿第二长度方向的长度呈线性增大。在本实施例中，凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度优选保持一致。进一步的，凹槽21的尺寸可根据线圈12内缘的拐角所在圆的半径进行确定，即凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度可大于、等于或小于线圈12内缘的拐角所在圆的半径，当凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度等于线圈12内缘的拐角所在圆的半径时，线圈12的内缘面120与定子铁芯11的外缘面110之间能够紧密贴合，该方案为最优选实施方案。

进一步的，在本实施例中，优选实施例为凹槽21沿第二长度方向的长度与凹槽21沿叠压方向的长度相等，进一步的，凹槽21沿第二长度方向的长度与凹槽21沿叠压方向的长度等于线圈12内缘的拐角所在圆的半径，以使线圈12在绕设时能够与定子铁芯11更好地贴合。具体来说，假设线圈12内缘的拐角处的半径为1.5mm，那么凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度也设置为1.5mm时，线圈12在绕设时能够与定子铁芯11的外缘面110紧密贴合。当然，凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度也可设置为大于1.5mm，或小于1.5mm。当凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度大于1.5mm时，线圈12在绕设时其内缘面120也能与定子铁芯11的外缘面110相贴合，但在避让处的径向距离可能相对较大。当凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度小于1.5mm时，线圈12在绕设时其内缘面120也能与定子铁芯11的外缘面110之间会存在一定的间隙，在避让处可能会较为贴合。当本领域技术人员可根据实际需求进行选择凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度与线圈12内缘的拐角所在圆的半径之间的关系。凹槽21沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度确认好后，在根据确认的长度和单片叠片的厚度确定所需叠片的个数，从而形成避让部20。

在另一个实施例中，如图9，避让部20配置为斜面22。第一组叠片13的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16沿第二长度方向的外径呈线性增大。在本实施例中，对于斜面22的避让部20，可先将多个尺寸相等的叠片先叠压在一起，在对定子铁芯11的多个棱边111进行线切割，以将两侧的多个叠片切割形成斜面22，切割的尺寸可根据缠绕成线圈12的漆包线的直径进行确定；或将多个尺寸不等的叠片叠压在一起，以使定子铁芯的棱边111形成斜面。优选的，斜面22沿第二长度方向的长度与斜面22沿叠压方向的长度相一致，进一步与线圈的R角121的半径保持相一致。斜面22相对于凹槽21切掉的定子铁芯11较小，在一定程度上能够减小定子组件10的性能损失；且线圈12在绕设时能够更加贴合定子铁芯11的外缘，线圈12的内缘与定子铁芯11外缘之间的径向距离相对于避让部20配置为凹槽21时较小，使得定子组件10的体积也较小。

在又一个实施例中，如图10，避让部20配置为弧形面23。第一组叠片13的第一部分16或第三组叠片15的第一部分16沿第二长度方向的外径呈线性增大。在本实施例中，对于弧形面23的避让部20，可先将多个尺寸相等的叠片先叠压在一起，在对定子铁芯11的多个棱边111进行线切割，以将两侧的多个叠片切割形成弧形面23，切割的尺寸可根据缠绕成线圈12的漆包线的直径进行确定；或将多个尺寸不等的叠片叠压在一起，以使定子铁芯的棱边111形成弧形面。优选的，弧形面23沿第二长度方向的长度与弧形面23沿叠压方向的长度相一致，进一步与线圈的R角121的半径保持相一致。由于线圈12绕设在定子铁芯11上的拐角处为弧形的R角121，当避让部20配置为弧形面23时，该弧形面23与弧形的R角121更加相贴合，从而使得线圈12与定子铁芯11的面更加贴合，进一步减小线圈12与定子铁芯11之间的径向距离，从而能够减小定子组件10的性能损失。

进一步的，在本实施例中，优选实施方式为所述斜面22或所述弧形面23沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度相一致，斜面22或所述弧形面23沿第二长度方向的长度与线圈12内缘面120的R角121的半径基本相一致。与上述实施例同理，根据线圈12内缘的拐角所在圆的半径先确认斜面22或弧形面23沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度，优选实施方式为斜面22或所述弧形面23沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度与线圈12内缘的拐角所在圆的半径基本相一致。再根据斜面22或所述弧形面23沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度和单片叠片的厚度确认所需叠片的个数，从而再对避让部20进行切割，以满足需求。

在又一个实施例中，如图11，(N-1)/2组叠片配置为至少2组叠片，即第一组叠片13的两侧分别设有至少2组叠片，则定子铁芯11包括至少5组叠片。至少2组叠片分别配置在第一组叠片13沿叠压方向的两侧，至少2组叠片沿第二长度方向的长度不等。至少2组叠片的外缘与第一组叠片13的外缘围构成避让部20。避让部20配置为阶梯部24，该定子铁芯11上棱边111上阶梯状的避让部20由至少3组叠片构成，即阶梯部24包括至少2个台阶。阶梯状的避让部20沿第二长度方向的外径朝向第一组叠片13逐渐增大。该阶梯状的避让部20相对于凹槽21形状的避让部20与线圈12之间的贴合度会更好，阶梯状的避让部20即相当于将凹槽21划分为多个小的阶梯部24，线圈12在缠绕在定子铁芯11上时,线圈的内缘面120与定子铁芯的外缘面110之间的间隙会较小，能够进一步减小定子组件10的性能损失，且能进一步缩小定子组件10的体积，从而缩小磁轴承的尺寸。

进一步的，在本实施例中，优选实施方式为阶梯部24沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度相一致，阶梯部24沿第二长度方向的长度与线圈12内缘面120的R角121半径基本相一致。与上述实施例同理，根据线圈12内缘面120的R角121的半径先确认阶梯部24沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度，优选实施方式为阶梯部24沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度与线圈12内缘面120的R角121的半径基本相一致。再根据阶梯部24沿第二长度方向的长度和沿叠压方向的长度和单片叠片的厚度确认所需叠片的个数和对应的阶梯的个数，从而再对避让部20进行切割，以满足需求。当然，在本实施例中，阶梯部24沿叠压方向的长度优选实施方式为呈等差数列，以使线圈12能够与每个阶梯的顶点相重合，在该种方式下，定子铁芯11需要切割的体积较小，既能保证阶梯部24能够避让线圈12内缘的半径，又能保证定子组件10具有良好的性能。

需要说明的是，避让部20的形状包括上述的凹槽21、斜面22、弧形面23及阶梯部24，但不局限于此，只要定子铁芯11的棱边111上设置的避让部20能起到避让线圈12的作用，都属于本申请所保护的范围内。

以上实施例对应的附图2-11均是以L型定子铁芯11为例进行具体展开描述，盘型定子铁芯19与L型定子铁芯11绕设线圈12的部位相一致，均为棱柱，如图11。因此，在以上实施例的描述中没有限定定子铁芯11的具体形状。L型定子铁芯11上的避让部20设置的形状和位置同样适应与盘型定子铁芯19上，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。

具体的，在本实施例中，如图4，线圈12内缘的拐角所在的圆的半径定义为R1，避让部20沿第二长度方向的长度定义为R2，避让部沿叠压方向的长度定义为R3。进一步的，R2可以大于、等于或小于R3，R2可以大于、等于或小于R1，优选实施方式为R1=R2=R3，在该种实施例下，线圈12的内缘面120既能实现与定子铁芯11的外缘面110紧密贴合，也能保证线圈12的内缘面120所在的拐角处与定子忒新的避让部20之间的减小较小，或贴合，从而使得定子组件10在体积较小的情况下，也能保证定子组件10具有良好的性能。

具体的，在本实施例中，线圈由漆包线绕制而成，包括但不局限于漆包线。漆包线配置为扁平状。对于扁平状的漆包线，漆包线的最大外径大于其高度，漆包线整体呈扁平化，区别于传统的圆形线圈。由于扁平状的漆包线沿径向的尺寸较大，因此在绕设成线圈时，扁平状漆包线的内缘面120的R角121相较于圆形漆包线的R角121会更大，使得扁平状漆包线的内缘面120与定子铁芯的外缘面110之间的距离会变大，因此本申请所要解决的问题在扁平状漆包线上更为明显。本申请为了解决在扁平状漆包线的定子组件结构下线圈的内缘面120与定子铁芯的外缘面110之间距离较大的问题，创新性地通过在定子铁芯的棱边111上设置避让部以避让线圈内缘面120的R角121，进而减小线圈的内缘面120与定子铁芯的外缘面110之间的距离。当然，本申请的技术方案同样也适应于圆形漆包线，本领域技术人员可根据实际需要进行设置。

具体的，在本实施例中，定子铁芯11的形状不做限制，包括但不限于为L型或盘型。当定子铁芯11配置为L型时，如图5，定子铁芯11包括横向臂和纵向臂，线圈12绕设在纵向臂上，则避让部20也设置在纵向臂第一长度方向的棱边111上。L型的定子铁芯11通常应用在磁悬浮泵上，定子铁芯11在装配时需将定子铁芯11插入在铁芯支架对应的通孔内，则铁芯支架占据了纵向臂的顶部部分，因此纵向臂上的避让部20沿第一长度方向的长度只需保证与线圈12沿第一长度方向的长度保持一致或略大于即可，从而避免定子组件10的性能有较多损失。当定子铁芯11配置为盘型时，如图11，定子铁芯11包括定子环及间隔设置在定子环内缘且间隔排布的多个定子齿，线圈12缠绕在定子齿的外缘，则避让部20也设置在定子齿沿第一长度方向的棱边111上。盘型的定子铁芯11通常应用在磁悬浮转台上，定子齿上的避让部20沿第一长度方向的长度只需保证与线圈12沿第一长度方向的长度保持一致或略大于即可，从而避免定子铁芯11的体积减小较多，而导致定子组件10的性能有较多的损失。

需要说明的是，对于磁悬浮泵，磁悬浮泵内的线圈12外径较大，线圈12外径大概在1.6mm-2mm之间，人工不便于直接讲线圈12缠绕在定子铁芯11上，只能在外部将线圈12先绕设好形成一个柱状线圈12，再将定子铁芯11直接插入到线圈12的通孔中。由于定子铁芯11是自底部穿设，需使得定子铁芯11自底部开始有避让部20，才能实现能够插入到线圈12中。进一步的，避让部20沿第一长度方向的长度与线圈12沿第一长度方向的长度保持一致为最佳实施方式。对于磁悬浮转台，磁悬浮转台使用的线圈12的外径较小，大概为1mm左右，在安装线圈12时通常通过人工直接进行缠绕在定子铁芯11上，只需保证定子铁芯11上与线圈12相对应的位置设置避让部20即可，避让部20沿第一长度方向的长度与线圈12沿第一长度方向的长度保持一致为最佳实施方式。

根据本实用新型实施例，基于同样的发明构思，本实用新型还提出一种磁悬浮电机30，如图13和图14，磁悬浮电机30包括上述的定子组件10。磁悬浮电机30还包括磁悬浮转子31。定子组件10能够在运行状态下无接触地磁驱动和支撑磁悬浮转子31。本实施例中以L型定子齿结构的双绕组磁悬浮电机30为例，但不限于此，定子组件10包括多个定子铁芯11和多个线圈12，每个定子铁芯11包括在轴向方向上从第一端延伸到第二端的纵向臂和连接于纵向臂的第二端并位于径向平面中的横向臂，横向臂在垂直于轴向方向的径向方向上延伸。每个定子铁芯11的纵向臂上设置一个线圈12，线圈12的两端中的一端为公共端，另一端为引出端。

需要说明的是，本申请对磁悬浮电机30的绕组结构不做限定，可以是单绕组结构，也可以是双绕组结构，即每个定子铁芯11上设置至少一个线圈12。在一种实施例中，每个定子铁芯11上设置一个线圈12，该线圈12为集中式绕组，该线圈12既用于旋转控制，又用于悬浮控制，以构成磁悬浮电机30的单绕组结构。在另一种实施例中，每个定子铁芯11上设置两个线圈12，两个线圈12可以都为集中式绕组，也可以一个线圈12为集中式绕组，另一个线圈12为分布式绕组，定子铁芯11上的两个线圈12叠绕在一起，一个线圈12用于旋转控制，另一线圈12用于悬浮控制，以构成磁悬浮电机30的双绕组结构。

示例性的，磁悬浮转子31由磁性材料形成，磁性材料的示例包括但不限于永磁材料或者铁磁材料。更进一步地，例如该铁磁材料为磁导率远大于真空磁导率的软磁材料，其示例包括但不限于铁、钴、镍及其合金、碳钢、硅钢、电工纯铁。永磁材料的示例包括但不限于钐钴、钕铁硼、铁氧体。

在这一类型的磁悬浮电机30中，通常采用内转子，并将磁悬浮转子31设置为环形，以满足半导体晶圆的加工处理需要。但不限于此，本领域技术人员还可根据实际需要，将磁悬浮转子31设置为外转子。

根据本实用新型实施例，基于同样的发明构思，本实用新型还提出一种磁悬浮设备，包括上述的磁悬浮电机30。在一种实施例中，磁悬浮设备配置为磁悬浮泵，如图15所示。磁悬浮泵还包括泵头和设于泵头内的转子叶轮，定子组件10配置为产生磁场以驱动转子叶轮旋转和悬浮。在此种实施方式中，定子铁芯11通常使用L型定子铁芯11，转子叶轮可以为内转子或外转子。转子叶轮设置在定子组件10内部，转子叶轮为内转子。当转子叶轮为内转子时，L型定子铁芯11的横向臂朝临近磁悬浮转子31的旋转轴线延伸。当磁悬浮转子31为外转子时，L型定子铁芯11的横向臂朝远离磁悬浮转子31的旋转轴线延伸。磁悬浮泵在工作状态时，定子组件10能够在运行状态下无接触地磁驱动和支撑磁悬浮转子31，以使磁悬浮转子31与多个定子铁芯11之间的气隙相一致，即磁悬浮转子31在稳定旋转时的圆心与定子铁芯11的横向臂的末端面构成的圆形的圆心相同。在另一种实施例中，磁悬浮设备配置为磁悬浮搅拌装置，磁悬浮搅拌装置包括转子搅拌头，磁悬浮定子配置为产生磁场以驱动转子搅拌头旋转和悬浮。在又一种实施例中，磁悬浮设备配置为磁悬浮转台（晶圆转台），磁悬浮转台还包括转子支撑台，转子支撑台与磁悬浮电机30的转子为整体转子，磁悬浮定子配置为产生磁场以驱动转子支撑台旋转和悬浮。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (16)

1.一种定子组件，所述定子组件包括：多个定子铁芯（11）和多个线圈（12），每个所述定子铁芯上对应绕设至少一个所述线圈，每个所述定子铁芯包括沿叠压方向相互叠压的多个叠片，其特征在于，所述定子铁芯包括多个沿第一长度方向延伸的外缘面（110）及多个棱边（111），相邻两个外缘面相交于所述棱边，所述棱边上设置有避让部（20），所述线圈包括多个内缘面（120），相邻两个内缘面之间配置有R角（121），所述避让部与所述线圈的R角相对应配置，以减小所述线圈的内缘面与所述定子铁芯的外缘面之间的距离，所述避让部沿第一长度方向的长度大于等于所述线圈沿第一长度方向的长度。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述多个叠片配置为沿叠压方向相互叠压的N组叠片，相邻两组所述叠片沿第二长度方向的长度不等，其中，N≥3且为奇数。

3.根据权利要求2所述的定子组件，其特征在于，所述N组叠片中沿第二长度方向长度最长的一组叠片定义为第一组叠片（13），所述第一组叠片的两侧分别设有(N-1)/2组叠片。

4.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，所述多个叠片配置为3组叠片，分别定义为第一组叠片、第二组叠片（14）、第三组叠片（15），所述第二组叠片和所述第三组叠片分别配置在所述第一组叠片沿叠压方向的两侧并与其紧密贴合，所述第二组叠片与所述第三组叠片相对所述第一组叠片相对称。

5.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，所述第二组叠片包括第一部分（16），所述第一部分的外缘对应缠绕所述线圈，所述第一组叠片包括用于缠绕所述线圈的第二部分（17），所述第二部分沿第二长度方向的长度大于所述第一部分沿第二长度方向的长度，所述第一部分的外缘与所述第二部分的外缘围构成所述避让部。

6.根据权利要求5所述的定子组件，其特征在于，所述第一部分具有沿所述第一长度方向的中心线，所述第一部分相对所述中心线相对称。

7.根据权利要求6所述的定子组件，其特征在于，所述第二组叠片还包括设置在所述第一部分上部并与其相连的第三部分（18），所述第三部分与所述第一部分具有沿所述第一长度方向的共同中心线，所述第一部分沿第二长度方向的长度小于所述第三部分沿第二长度方向的长度，所述第三部分沿第二长度方向的长度与所述第二部分沿第二长度方向的长度相一致。

8.根据权利要求5所述的定子组件，其特征在于，所述避让部配置为凹槽（21），所述第一部分沿所述第二长度方向的长度相一致或呈线性增大。

9.根据权利要求5所述的定子组件，其特征在于，所述避让部配置为斜面（22）或弧形面（23），所述第一部分沿所述第二长度方向的长度呈线性增大。

10.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，所述(N-1)/2组叠片配置为至少2组叠片，所述至少2组叠片的外缘与所述第一组叠片的外缘围构成所述避让部，所述避让部配置为阶梯部（24），所述阶梯部沿第二长度方向的长度朝向所述第一组叠片逐渐增大。

11.根据权利要求1-10任一项所述的定子组件，其特征在于，所述线圈的R角所在圆的半径定义为R1，所述避让部沿第二长度方向的长度定义为R2，所述避让部沿叠压方向的长度定义为R3，其中，R1=R2=R3。

12.根据权利要求11所述的定子组件，其特征在于，所述线圈由漆包线绕制而成，所述漆包线配置为扁平状，所述漆包线的最大外径大于其高度。

13.根据权利要求11所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯配置为L型定子铁芯，所述L型定子铁芯包括沿第二长度方向延伸的横向臂和沿第一长度方向的纵向臂，所述避让部配置在所述纵向臂上，所述线圈与所述避让部相对应配置。

14.根据权利要求11所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯配置为盘型定子铁芯，所述盘型定子铁芯包括定子环和设置在所述定子环内缘且间隔排布的多个定子齿，所述避让部配置在所述定子齿上，所述线圈与所述避让部相对应配置。

15.一种磁悬浮电机，其特征在于，包括磁悬浮转子及权利要求1-14任一项所述的定子组件，所述定子组件能够在运行状态下无接触地磁驱动和支撑所述磁悬浮转子。

16.一种磁悬浮设备，其特征在于，包括权利要求15所述的磁悬浮电机。