CN220570367U - 一种轴向磁场电机定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴向磁场电机定子，包括若干个定子齿，若干个定子齿呈圆周间隔设置，定子齿包括两个齿体，齿体包括齿体部和齿靴部，齿体部具有相对的端面和连接面，齿体部的端面边缘设置有向外突出的齿靴部，两个齿体沿着定子齿的轴向布置，并且两个齿体的连接面相对并连接；壳体，壳体包括两个板体，两个齿体部的端面分别连接一个板体，板体背离齿体的外表面为气隙面；绕组，绕组套设各定子齿的外周，且保持于两个板体之间，保证绕组易装配的前提下，提升电机性能。

Description

一种轴向磁场电机定子

技术领域

本实用新型涉及轴向磁场电机领域，尤其涉及一种轴向磁场电机定子。

背景技术

轴向磁场电机又称盘式电机，其以轴向尺寸小、高转矩密度、高功率密度和高效率等优点，被广泛应用于电动汽车、通用工业和家用电器等领域。轴向磁场电机包括定子和转子，定子一般包括定子铁芯和绕组，其中定子铁芯一般采用开口槽结构，以便于绕组下线，但此时转子磁场进入到定子铁芯的利用率受到一定的限制，也即电机的转矩和功率输出能力受到一定的限制，在中小负载工况下尤为明显，并且电机的低阶电磁力波幅值较大，从而引起电机的振动与噪声。

基于此，如何在提高电磁性能的同时，并避免降低定子成型效率是待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种在保证绕组易装配的前提下，提升电机性能的轴向磁场电机定子。

依据本实用新型的一个目的，本实用新型提供一种轴向磁场电机定子，包括：

若干个定子齿，若干个所述定子齿呈圆周间隔设置，所述定子齿包括两个齿体，所述齿体包括齿体部和齿靴部，所述齿体部具有相对的端面和连接面，所述齿体部的端面边缘设置有向外突出的齿靴部，两个所述齿体沿着所述定子齿的轴向布置，并且两个所述齿体的连接面相对并连接；

壳体，所述壳体包括两个板体，两个所述齿体部的端面分别连接一个所述板体，所述板体背离所述齿体的外表面为气隙面；

绕组，所述绕组套设各所述定子齿的外周，且保持于两个所述板体之间。

作为优选的实施例，所述齿体部周向的至少一侧设置有所述齿靴部，以使相邻的两个所述定子齿之间形成半闭口槽结构，所述绕组保持在所述半闭口槽结构内。

作为优选的实施例，两个所述齿体分为第一齿体和第二齿体，所述第一齿体的连接面上设置有突出部，所述第二齿体的连接面上开设有中空部，所述突出部插接于所述中空部内。

作为优选的实施例，所述齿体由导磁材料一体模压成型；

或者，所述齿体由若干个硅钢片沿径向叠压而成。

作为优选的实施例，所述齿体部和所述齿靴部之间设置有倒直角结构。

作为优选的实施例，所述齿体的径向内侧面为平面或圆弧面；

所述齿体的径向外侧面为平面或圆弧面。

作为优选的实施例，所述板体的内表面上设置有若干个圆周间隔设置的限位槽，相邻的两个所述限位槽之间设置有加强筋，所述齿体部的端面和所述齿靴部内嵌于所述限位槽内。

作为优选的实施例，两个所述板体分为出线板体和非出线板体，所述出线板体上开设有出线孔，所述非出线板体的内表面设置有与所述出线孔对应的避让槽。

作为优选的实施例，所述壳体还包括内壳和外壳，所述内壳和所述外壳分别连接于两个所述板体之间，所述定子齿保持在所述内壳和所述外壳之间，以在所述壳体和所述定子齿之间形成油冷通道。

作为优选的实施例，所述绕组为多相绕组，每相所述绕组包括线圈和跨接线，所述线圈和所述跨接线间隔连接，多相绕组的所述线圈依次错开并呈环形排列，所述线圈套设于所述定子齿的外周，所述跨接线保持在所述定子齿的径向内侧或外侧，各相所述绕组的首端引出线分别连接所述接线柱，所述接线柱固定于所述出线孔，各相所述绕组的尾端引出线连接以形成中性点。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述齿体部的端面边缘设置有向外突出的齿靴部，所述齿靴部对气隙磁场起到滤波的作用，并利用其聚磁效应，提高了转子磁场的利用率，进而提升转矩和功率的输出能力，以及提高电机效率，尤其体现在中小负载工况下，并能大幅降低电机内部存在的低阶电磁力波，改善其噪声、振动与声振粗糙度特性。另外所述定子齿由两个所述齿体组成，可先将一个所述齿体布置在所述板体，然后逐步进行所述绕组和另一个所述齿体的布置，可见所述定子齿的设置，不影响所述绕组的布置。

以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型所述轴向磁场电机定子的分解图；

图2为本实用新型所述定子齿第一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型所述定子齿第一实施例的分解图；

图4为本实用新型所述定子齿第二实施例的结构示意图；

图5为本实用新型所述定子齿第二实施例的分解图；

图6为本实用新型所述出线板体的结构示意图；

图7为本实用新型所述非出线板体的结构示意图；

图8为本实用新型所述绕组的结构示意图；

图9和图10为本实用新型所述轴向磁场电机定子的组装过程示意图。

图中：100定子齿、100a半闭口槽结构、110齿体、1100硅钢片、110a第一齿体、110a1突出部、110b第二齿体、110b1中空部、111齿体部、1111端面、1112连接面、112齿靴部、113倒直角结构、200壳体、210板体、210a出线板体、210a1出线孔、210a2容置部、210a3出线部、210b非出线板体、210b1避让槽、211限位槽、212加强筋、213内台阶、214外台阶、215板体外孔、216板体内孔、217板体中心孔、220内壳、221内壳台阶、230外壳、231外壳孔、300绕组、300a首端引出线、300b尾端引出线、310线圈、320跨接线、500接线柱、600螺钉、700铜套。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

如图1至图6所示，所述轴向磁场电机定子，包括：

若干个定子齿100，若干个所述定子齿100呈圆周间隔设置，所述定子齿100包括两个齿体110，所述齿体110包括齿体部111和齿靴部112，所述齿体部111具有相对的端面1111和连接面1112，所述齿体部111的端面1111边缘设置有向外突出的齿靴部112，两个所述齿体110沿着所述定子齿100的轴向布置，并且两个所述齿体110的连接面1112相对并连接；

壳体200，所述壳体200包括两个板体210，两个所述齿体部111的端面1111分别连接一个所述板体210，所述板体210背离所述齿体110的外表面为气隙面；

绕组300，所述绕组300套设各所述定子齿100的外周，且保持于两个所述板体210之间。

所述齿体部111的端面1111边缘设置有向外突出的齿靴部112，所述齿靴部112对气隙磁场起到滤波的作用，并利用其聚磁效应，提高了转子磁场的利用率，进而提升转矩和功率的输出能力，以及提高电机效率，尤其体现在中小负载工况下，并能大幅降低电机内部存在的低阶电磁力波，改善其噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)特性。另外所述定子齿100由两个所述齿体110组成，可先将一个所述齿体110布置在所述板体210，然后逐步进行所述绕组300和另一个所述齿体110的布置，可见所述定子齿100的设置，不影响所述绕组300的布置。

如图2和图3所示，所述齿体110包括齿体部111和齿靴部112，所述齿体部111的端面1111边缘设置有向外突出的齿靴部112。

所述齿体部111整体呈梯形，所述齿体部111的宽度沿径向从内至外逐渐增大。其中所述齿体部111的径向内侧面为平面或圆弧凹面，所述齿体部111的径向外侧面为平面或圆弧凸面。

所述齿体部111周向的至少一侧设置有所述齿靴部112，所述齿靴部112可呈柱状结构，其分别与所述齿体部111的径向内侧面和径向外侧面齐平，以及所述齿靴部112与所述齿体部111的端面1111齐平。所述齿靴部112横截面的具体尺寸参数由电磁性能而定。

作为优选地实施例，每个所述齿体部111的周向两侧各设置有所述齿靴部112，这样相邻的两个所述定子齿100，且同侧两个所述齿靴部112之间存在间隙，即相邻的两个所述定子齿100之间形成半闭口槽结构100a，并且套设在所述定子齿100上的绕组300，其保持在两个所述半闭口槽结构100a内，所述绕组300同时保持在组成所述定子齿100的两个所述齿体110的齿靴部112之间。相对于现有技术开口槽结构来说，不仅提高转子磁场的利用率，提升转矩和功率的输出能力，所述定子齿100采用分体，从而不影响所述绕组300的装配。

参考图2，所述齿体部111的径向内侧面和所述齿体部111的周向侧面之间的拐角处可设置倒圆角结构R，所述齿体部111的径向外侧面和所述齿体部111的周向侧面之间的拐角处可设置倒圆角结构R，当然可根据需要不设置倒圆角结构R。

继续参考图2，所述齿体部111和所述齿靴部112之间设置有倒直角结构113。具体地，所述齿靴部112的下表面和所述齿体部111的周向侧面之间的拐角处，其设置有倒直角结构113，即两者以平角的方式相交。进一步加强结构强度，并有助于进一步提高转子磁钢利用率和削弱气隙磁场含量。

两个所述齿体110可采用相同材料制成，例如两个所述齿体110可由导磁材料一体模压成型。所述导磁材料具有高导磁、低导电特性，包括但不限于软磁复合材料SMC。

参考图4和图5，当然所述齿体110由若干个硅钢片1100沿径向叠压而成，其导磁能力优于由软磁复合材料SMC压制而成的定子齿，其中硅钢片具有更高的导磁率和饱和磁密、更低的铁芯损耗以及更强的机械强度，可进一步提升电机的转矩和功率输出能力，且显著提升电机的效率。

如图3至图5所示，两个所述齿体110分为第一齿体110a和第二齿体110b，所述第一齿体110a的连接面1112上设置有突出部110a1，所述第二齿体110b的连接面1112上开设有中空部110b1，所述突出部110a1插接于所述中空部110b1内。

所述中空部110b1贯穿所述第二齿体110b的连接面1112和端面1111，所述突出部110a1和所述中空部110b1的形状相适配，并且两者的高度一直，这样当所述第一齿体110a的突出部110a1内置于所述第二齿体110b的中空部110b1内时，所述突出部110a1和所述第二齿体110b的端面1111大致齐平，进而保证结构的稳定性。另外所述第一齿体110a和第二齿体110b之间可通过胶水加强固定，提升整体的机械强度。此外仅通过所述第一齿体110a和第二齿体110b组装形成所述定子齿100，零件少，且易于装配，有助于提高定子整体刚度。

如图6和图7所示，所述板体210的内表面上设置有若干个圆周间隔设置的限位槽211，相邻的两个所述限位槽211之间设置有加强筋212，所述齿体部111的端面1111和所述齿靴部112内嵌于所述限位槽211内。通过设置所述限位槽211，以将所述定子齿100定位在所述板体210上，防止所述定子齿100发生位移，所述加强筋212用于增加所述板体210的结构强度，从而保证其平整度。

所述齿体部111的端面1111和齿靴部112共同内嵌于所述限位槽211，此时所述限位槽211呈梯形，其宽度沿径向从内至外逐渐增大。当所述定子齿100布置在所述板体210上时，相邻两个所述定子齿100，且同侧的两个所述齿体部111之间的空隙，容置有所述齿靴部112和所述加强筋212，可见两个所述齿体部111之间的周向尺寸决定了所述齿靴部112的周向尺寸和所述加强筋的周向尺寸，所述齿靴部112的周向尺寸和所述加强筋的周向尺寸，可根据电磁性能和所述板体210的机械特性而定。

如图1所示，所述壳体200还包括内壳220和外壳230，所述内壳220和所述外壳230分别连接于两个所述板体210之间，所述定子齿100保持在所述内壳220和所述外壳230之间，以在所述壳体200和所述定子齿100之间形成油冷通道。

所述内壳220位于所述定子齿100的径向内侧，所述外壳230位于所述定子齿100的径向外侧，所述内壳220和所述定子齿100之间的间隙，所述外壳230和所述定子齿100之间的间隙，以及相邻的两个所述线圈310之间的间隙组成所述油冷通道。

所述板体210的内表面连接所述定子齿100，所述板体210封闭所述定子齿100的轴向端部，以使所述板体210的轴向端部没有穿出至所述板体210外侧，进而在所述板体210的外表面形成气隙面，相对于所述定子齿100穿出至所述板体210外侧的方式来说，省略了定子齿100和板体210之间的密封结构，降低成本以及组装难度，通过采用油冷，提升散热能力，使得电机转矩和功率进一步被提升。

如图6和图7所示，所述板体210的内表面分别设置有内台阶213和外台阶214，所述限位槽211保持在所述内台阶213和所述外台阶214之间，所述外壳230连接于所述外台阶214的外边缘，所述内壳220连接于所述内台阶213的内边缘。通过设置所述内台阶213和所述外台阶214，能够对所述内壳220和所述外壳230进行预定位，然后通过螺钉600固定。

参考图1、图6和图7，所述板体210上开设有若干个板体外孔215，若干个所述板体外孔215围绕在所述外台阶214外侧，所述外壳230上开设有若干个外壳孔231，当所述外壳230抵接于所述板体210的内表面，且定位于所述外台阶214的外边缘时，将所述螺钉600穿过所述板体外孔215，直至螺接在所述外壳孔231内，进而实现所述外壳230和所述板体210的固定。其中每个所述板体210可分别通过一组螺钉600连接所述外壳230，当然两个所述板体210可通过一组螺钉600连接所述外壳230，即所述一个螺钉600依次穿过两个所述板体210的板体外孔215和所述外壳230的外壳孔231，进而通过一个螺钉600同时连接两个所述板体210和一个所述外壳230。

继续参考图1、图6和图7，所述板体210的中心开设有板体中心孔217，所述板体210上开设有若干个板体内孔216，所述板体内孔216位于所述内台阶213和所述板体中心孔217之间，所述内壳220呈管状结构，用于在内部布置连接转子的转轴，所述内壳220的外壁设置有内壳台阶221，所述内壳台阶221位于所述内壳220长度方向的中间位置，所述内壳220穿过所述板体中心孔217，并且所述内壳台阶221抵接在所述板体210内表面，且位于所述内台阶213内边缘，此时将所述螺钉600穿过所述板体内孔216，并螺接于所述内壳台阶221，以实现所述内壳220和所述板体210的固定。

所述板体210可采用高强度树脂材料制成。所述内壳220和所述外壳230可采用金属铝材料制成。

如图8和图9所示，所述绕组300为多相绕组，每相所述绕组300包括线圈310和跨接线320，所述线圈310和所述跨接线320间隔连接，即相邻的两个所述线圈310之间连接一个所述跨接线320，多相绕组的所述线圈310依次错开并呈环形排列，所述线圈310套设于所述定子齿100的外周，所述跨接线320保持在所述定子齿100的径向内侧或外侧，各相所述绕组300的首端引出线300a分别连接所述接线柱500，所述接线柱500固定于所述出线孔210a1，各相所述绕组300的尾端引出线300b连接以形成中性点，可构成电机多相绕组的星型连接。其中所述绕组300可为三相绕组。

所述绕组300采用一体式结构，并能整体布置于各定子齿100上，此时无焊点，避免布置在定子齿100后还需要焊接而带来风险。所述绕组300的首端引出线300a可通过铜套700焊接所述接线柱500。

如图8所示，在每相绕组300且相邻的两个所述线圈310之间，所述跨接线320连接于前序所述线圈310轴向的上端，以及连接于后序所述线圈310轴向的下端，即所述跨接线320呈倾斜设置。其中所述首端引出线300a和所述尾端引出线300b靠近设置。所述线圈310的形状与所述定子齿100的形状相适配，所述线圈310由扁平或圆形铜线在定子齿100外周，并沿所述定子齿100的轴向绕制。

如图1、图6和图7所示，两个所述板体210分为出线板体210a和非出线板体210b，所述出线板体210a上开设有出线孔210a1，所述出线孔210a1位于所述出线板体210a的外台阶214围成的区域内，且位于所述定子齿100的外围，所述非出线板体210b的外台阶214上开设有与所述出线孔210a1对应的避让槽210b1。

所述接线柱500保持在所述出线板体210a的外部，并且所述接线柱500的针部插入所述出线孔210a1，通过所述铜套700连接所述绕组300的首端引出线300a。

如图6所示，所述出线板体210a的内台阶213呈环形，所述出线板体210a的外台阶214围成的区域包括相连通的容置部210a2和出线部210a3，所述容置部210a2呈大致圆环形，所述出线部210a3呈梯形，所述出线部210a3位于所述容置部210a2的外侧，此时所述跨接线320、所述首端引出线300a和所述尾端引出线300b保持在所述定子齿100的径向外侧，且对应所述出线部210a3设置，参考图1和图10，即所述出线孔210a1位于所述出线部210a3内，当所述绕组为三相绕组时，所述出线孔210a1和所述接线柱500的数量均为三个。

如图6和图7所示，所述非出线板体210b的内台阶213呈环形，所述非出线板体210b的外台阶214围成的区域呈圆环形，以对应所述容置部210a2，而位于所述非出线板体210b的外台阶214上的避让槽210b1，其对应所述出线部210a3设置。

如图1、图6和图7所示，所述出线板体210a、所述非出线板体210b和所述外壳230的形状相一致，当前三者装配在一起时，三者的外轮廓对齐。以所述出线板体210a的形状为例，所述出线板体210a的外轮廓形状与所述出线板体210a的外台阶214的形状相一致，即所述出线板210的外轮廓形状由圆形和梯形组成。

如图1、图9和图10所示，所述轴向磁场电机定子的组装方法，包括以下步骤：

在所述非出线板体210b各所述限位槽211内布置所述第一齿体110a，然后在所述第一齿体110a上套设所述绕组300；

在每个所述第一齿体110a上连接所述第二齿体110b，以使每个连接的所述第一齿体110a和所述第二齿体110b组装形成所述定子齿100，并且所述绕组300保持在所述第一齿体110a的齿靴部112，以及所述第二齿体110b的齿靴部112之间。

将所述出线板体210a连接于所述第二齿体110b上，以使所述定子齿100保持在所述出线板体210a和所述非出线板体210b之间。

所述齿靴部112和所述齿体部111为一体化结构，所述齿靴部112的布置没有影响所述绕组300的装配，并且提升装配效率，进而达到在在保证绕组300易装配的前提下，提升电机性能。

综上所述，所述齿体部111的端面1111边缘设置有向外突出的齿靴部112，所述齿靴部112对气隙磁场起到滤波的作用，并利用其聚磁效应，提高了转子磁场的利用率，进而提升转矩和功率的输出能力，以及提高电机效率，尤其体现在中小负载工况下，并能大幅降低电机内部存在的低阶电磁力波，改善其噪声、振动与声振粗糙度特性。另外所述定子齿100由两个所述齿体110组成，可先将一个所述齿体110布置在所述板体210，然后逐步进行所述绕组300和另一个所述齿体110的布置，可见所述定子齿100的设置，不影响所述绕组300的布置。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利采用范围，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (10)

1.一种轴向磁场电机定子，其特征在于，包括：

若干个定子齿(100)，若干个所述定子齿(100)呈圆周间隔设置，所述定子齿(100)包括两个齿体(110)，所述齿体(110)包括齿体部(111)和齿靴部(112)，所述齿体部(111)具有相对的端面(1111)和连接面(1112)，所述齿体部(111)的端面(1111)边缘设置有向外突出的齿靴部(112)，两个所述齿体(110)沿着所述定子齿(100)的轴向布置，并且两个所述齿体(110)的连接面(1112)相对并连接；

壳体(200)，所述壳体(200)包括两个板体(210)，两个所述齿体部(111)的端面(1111)分别连接一个所述板体(210)，所述板体(210)背离所述齿体(110)的外表面为气隙面；

绕组(300)，所述绕组(300)套设各所述定子齿(100)的外周，且保持于两个所述板体(210)之间。

2.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述齿体部(111)周向的至少一侧设置有所述齿靴部(112)，以使相邻的两个所述定子齿(100)之间形成半闭口槽结构(100a)，所述绕组(300)保持于两个所述齿体(110)的齿靴部(112)之间。

3.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，两个所述齿体(110)分为第一齿体(110a)和第二齿体(110b)，所述第一齿体(110a)的连接面(1112)上设置有突出部(110a1)，所述第二齿体(110b)的连接面(1112)上开设有中空部(110b1)，所述突出部(110a1)插接于所述中空部(110b1)内。

4.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述齿体(110)由导磁材料一体模压成型；或者，所述齿体(110)由若干个硅钢片(1100)沿径向叠压而成。

5.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述齿体部(111)和所述齿靴部(112)之间设置有倒直角结构(113)。

6.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述齿体(110)的径向内侧面为平面或圆弧面；所述齿体(110)的径向外侧面为平面或圆弧面。

7.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述板体(210)的内表面上设置有若干个圆周间隔设置的限位槽(211)，相邻的两个所述限位槽(211)之间设置有加强筋(212)，所述齿体部(111)的端面(1111)和所述齿靴部(112)内嵌于所述限位槽(211)内。

8.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，两个所述板体(210)分为出线板体(210a)和非出线板体(210b)，所述出线板体(210a)上开设有出线孔(210a1)，所述非出线板体(210b)的内表面设置有与所述出线孔(210a1)对应的避让槽(210b1)。

9.如权利要求1所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述壳体(200)还包括内壳(220)和外壳(230)，所述内壳(220)和所述外壳(230)分别连接于两个所述板体(210)之间，所述定子齿(100)保持在所述内壳(220)和所述外壳(230)之间，以在所述壳体(200)和所述定子齿(100)之间形成油冷通道。

10.如权利要求8所述的轴向磁场电机定子，其特征在于，所述绕组(300)为多相绕组，每相所述绕组(300)包括线圈(310)和跨接线(320)，所述线圈(310)和所述跨接线(320)间隔连接，多相绕组的所述线圈(310)依次错开并呈环形排列，所述线圈(310)套设于所述定子齿(100)的外周，所述跨接线(320)保持在所述定子齿(100)的径向内侧或外侧，各相所述绕组(300)的首端引出线(300a)分别连接接线柱(500)，所述接线柱(500)固定于所述出线孔(210a1)，各相所述绕组(300)的尾端引出线(300b)连接以形成中性点。