CN222915740U - 定子单元及轴向磁通电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴向磁通电机技术领域，尤其涉及一种定子单元及轴向磁通电机，旨在解决壳体因注胶导致的冷却液泄漏以及由此带来的防护性能和安全性下降的问题。该定子单元包括定子壳体和定子绕组；多个定子绕组环形阵列于定子壳体内；定子壳体包括上定位盖板、下定位盖板、内圆环和外圆环；上定位盖板和下定位盖板分别抵接于定子绕组；上定位盖板和下定位盖板相互靠近的一侧均设置有筋板，定子绕组设置于相邻的两个筋板之间。本实用新型通过设置筋板提升上定位盖板、下定位盖板以及定子壳体的强度，避免了通过注胶提升壳体的强度，从而避免了注胶层受热变形导致冷却液泄漏，保证了电机的防护性能和安全性。

Description

定子单元及轴向磁通电机

技术领域

本实用新型涉及轴向磁通电机技术领域，尤其涉及一种定子单元及轴向磁通电机。

背景技术

现有的轴向磁通电机定子多采用铝合金壳体支撑，相邻定子绕组之间以铝合金定位架支撑，造成了对冷却通道的阻碍，影响了冷却液的流通，导致冷却效果降低。同时放入定位架对定子绕组进行支撑和分隔也导致了电机满槽率降低以及定位架产生感生电流损耗和涡流损耗，进而降低了电机效率。此外定位架的使用还增加了定子绕组之间的短路风险。为此，设计了定子绕组之间无支架的壳体并以非金属材料制成。但为了提升壳体强度和冷却通道的密封性，壳体内采用注胶的方式进行加强，但这一方式又因注胶层受热变形等因素容易出现冷却液泄漏的情况，降低了电机的防护性能和安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种定子单元及轴向磁通电机，以解决现有壳体因注胶导致的冷却液泄漏以及由此带来的防护性能和安全性下降的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

一种定子单元，包括定子壳体和定子绕组；多个所述定子绕组环形阵列于所述定子壳体内；

所述定子壳体包括上定位盖板、下定位盖板、内圆环和外圆环；

所述内圆环插装于所述外圆环并与所述外圆环同轴设置；所述上定位盖板和所述下定位盖板分别连接于所述内圆环的两端以及所述外圆环的两端；

所述上定位盖板和所述下定位盖板分别抵接于所述定子绕组的两端；

所述上定位盖板和所述下定位盖板相互靠近的一侧均设置有筋板，所述定子绕组设置于相邻的两个所述筋板之间。

进一步的，所述上定位盖板和所述下定位盖板上均设置有定位凹槽，所述筋板设置于相邻的两个所述定位凹槽之间；所述定子绕组的两端分别卡接于所述上定位盖板和所述下定位盖板的所述定位凹槽。

进一步的，所述上定位盖板的所述筋板沿所述上定位盖板的径向延伸；

所述下定位盖板的所述筋板沿所述下定位盖板的径向延伸。

进一步的，所述定子绕组包括定子铁芯和套设于所述定子铁芯的线圈绕组；

所述定子铁芯的两端分别抵接于所述上定位盖板和所述下定位盖板；

所述线圈绕组设置于相邻的两个所述筋板之间并与所述筋板接触。

进一步的，所述外圆环的外壁开设有限位卡槽，所述限位卡槽沿所述外圆环的轴向延伸。

进一步的，所述定子壳体还包括引线管，所述引线管安装于所述上定位盖板并与所述定子壳体的内腔连通。

进一步的，所述上定位盖板、所述下定位盖板、所述内圆环和所述外圆环采用玻纤增强PEEK复合材料制成。

进一步的，所述外圆环、所述上定位盖板、所述下定位盖板与所述定子绕组围成第一环形流道；

所述内圆环、所述上定位盖板、所述下定位盖板与所述定子绕组围成第二环形流道；

所述上定位盖板的所述筋板、所述下定位盖板的所述筋板和所述定子绕组围成径向流道；

所述径向流道一端与所述第一环形流道连通，另一端与所述第二环形流道连通；所述第一环形流道、所述第二环形流道和所述径向流道组成冷却通道；

所述外圆环上设置有冷却口，两个所述冷却口绕所述外圆环的轴线均布并与所述第一环形流道连通。

进一步的，所述上定位盖板与所述内圆环、所述外圆环采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封；

所述下定位盖板与所述内圆环、所述外圆环一体注塑成型或采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封。

本实用新型的另一方面，提出了一种轴向磁通电机，包括上述的定子单元，还包括转子单元，两个转子单元设置于所述定子单元两侧并与所述定子单元同轴设置。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果在于：

本实用新型提供的定子单元包括定子壳体和定子绕组；多个定子绕组环形阵列于定子壳体内；定子壳体包括上定位盖板、下定位盖板、内圆环和外圆环；内圆环插装于外圆环并与外圆环同轴设置；上定位盖板和下定位盖板分别连接于内圆环的两端以及外圆环的两端；上定位盖板和下定位盖板分别抵接于定子绕组的两端；上定位盖板和下定位盖板相互靠近的一侧均设置有筋板，定子绕组设置于相邻的两个筋板之间。

本实用新型提供的定子单元通过在上定位盖板和下定位盖板相互靠近的一侧设置筋板以提升上定位盖板、下定位盖板以及定子壳体的强度，从而防止其发生变形，使定子壳体无需内部注胶即可保证非金属壳体的强度，避免了注胶层受热变形导致冷却液泄漏，从而保证了电机的防护性能和安全性。此外，无需注胶也提升了定子单元的可维护性，当部分定子绕组出现损坏时，只需打开定子壳体并替换损坏的定子绕组即可，而注胶的方式则由于定子绕组两端均插入注胶层，一旦出现定子绕组损坏，则难以维修更换，定子绕组不易取出、附着的胶体不易清理且无法重新组装，若重新组装则需全面清除注胶层并重新注胶，成本极高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的定子单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的定子单元的主视图；

图3为图2中的A-A剖视图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本实用新型实施例提供的定子壳体的结构示意图；

图6为上定位盖板的结构示意图；

图7为上定位盖板的主视图；

图8为图7中C处的放大图；

图9为内圆环的结构示意图；

图10为外圆环的结构示意图；

图11为定子绕组的结构示意图；

图12为定子铁芯的结构示意图。

图标：100-定子壳体；200-定子绕组；110-上定位盖板；120-下定位盖板；130-内圆环；140-外圆环；150-引线管；111-筋板；112-定位凹槽；131-圆柱凸台；132-第一螺纹孔；141-限位卡槽；142-矩形凸台；143-第二螺纹孔；144-第三螺纹孔；210-定子铁芯；220-线圈绕组；101-第一环形流道；102-第二环形流道；103-径向流道；104-冷却口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有定子单元存在因非金属壳体强度不足需要注胶，而注胶层由于受热变形等因素容易出现冷却液泄漏的情况，降低了电机的防护性能和安全性的问题。

有鉴于此，本实用新型提供了一种定子单元，包括定子壳体100和定子绕组200；多个定子绕组200环形阵列于定子壳体100内；定子壳体100包括上定位盖板110、下定位盖板120、内圆环130和外圆环140；内圆环130插装于外圆环140并与外圆环140同轴设置；上定位盖板110和下定位盖板120分别连接于内圆环130的两端以及外圆环140的两端；上定位盖板110和下定位盖板120分别抵接于定子绕组200的两端；上定位盖板110和下定位盖板120相互靠近的一侧均设置有筋板111，定子绕组200设置于相邻的两个筋板111之间。

本实用新型提供的定子单元通过在上定位盖板110和下定位盖板120相互靠近的一侧设置筋板111以提升上定位盖板110、下定位盖板120以及定子壳体100的强度，从而防止其发生变形，使定子壳体100无需内部注胶即可保证非金属壳体的强度，避免了注胶层受热变形导致冷却液泄漏，从而保证了电机的防护性能和安全性。此外，无需注胶也提升了定子单元的可维护性，当部分定子绕组200出现损坏时，只需打开定子壳体100并替换损坏的定子绕组200即可，而注胶的方式则由于定子绕组200两端均插入注胶层，一旦出现定子绕组200损坏，则难以维修更换，定子绕组200不易取出、附着的胶体不易清理且无法重新组装，若重新组装则需全面清除注胶层并重新注胶，成本极高。

以下结合图1-图12对本实施例提供的定子单元的结构和形状进行详细说明：

本实施例的可选方案中，定子单元包括定子壳体100和定子绕组200，多个定子绕组200沿定子壳体100的周向环形阵列于定子壳体100内。

具体的，定子壳体100包括上定位盖板110、下定位盖板120、内圆环130、外圆环140和引线管150，如图2、图4、图5所示，内圆环130插装于外圆环140并与外圆环140同轴设置，上定位盖板110和下定位盖板120分别连接于内圆环130的两端以及外圆环140的两端，即上定位盖板110、下定位盖板120、内圆环130、外圆环140围成环形内腔。上定位盖板110和下定位盖板120分别抵接于定子绕组200的两端，引线管150安装于上定位盖板110并与定子壳体100的环形内腔连通，以便于定子绕组200的引线经引线管150穿出。定子绕组200包括定子铁芯210和套设于定子铁芯210的线圈绕组220。

本实施例中，上定位盖板110和下定位盖板120相互靠近的一侧均设置有筋板111和定位凹槽112，如图6、图8所示，多个筋板111和定位凹槽112绕上定位盖板110和下定位盖板120的轴线环形均布。其中，筋板111设置于相邻的两个定位凹槽112之间并沿上定位盖板110或下定位盖板120的径向延伸，用于提高上定位盖板110和下定位盖板120的强度并将相邻的定子绕组200进行可靠分隔；定子绕组200的上下两端分别卡接于上定位盖板110和下定位盖板120的定位凹槽112中以实现定子绕组200在定子壳体100中的位置锁定，从而无需使用定位架进行限位，使相邻的定子绕组200之间的间隙减小，提高了满槽率，同时避免了金属定位架产生的感生电流损耗和涡流损耗以及定位架对冷却液的阻挡，提高了电机效率和冷却效果。

具体而言，定子铁芯210的上下两端分别卡接于上定位盖板110和下定位盖板120的定位凹槽112中；线圈绕组220设置于相邻的两个筋板111之间并与筋板111接触，从而实现对线圈绕组220的限位，有效阻止线圈绕组220之间因导通而出现短路，并保持线圈绕组220的缠绕状态，防止因振动等因素出现松动。

本实施例中，为便于定子绕组200的安装，定位凹槽112的四角设置有圆形槽，圆形槽与定位凹槽112连通，如图8所示，装配后定子铁芯210的四角卡入圆形槽以避免因尺寸误差导致增加修配工作量。

本实施例中，外圆环140、上定位盖板110、下定位盖板120与定子绕组200围成第一环形流道101；内圆环130、上定位盖板110、下定位盖板120与定子绕组200围成第二环形流道102；上定位盖板110的筋板111、下定位盖板120的筋板111和定子绕组200围成径向流道103；径向流道103一端与第一环形流道101连通，另一端与第二环形流道102连通，从而使第一环形流道101、第二环形流道102和径向流道103组成冷却通道，如图4所示。相邻的定子绕组200之间形成的径向流道103避免了定子绕组200短路的风险，提高了电机的可靠性和安全性，筋板111的设置则进一步提高了定子绕组200之间保持间隔的可靠性。

本实施例中，外圆环140上设置有冷却口104，两个冷却口104绕外圆环140的轴线均布并与第一环形流道101连通以作为冷却通道的出口和入口。

本实施例中，定位凹槽112采用数控精雕机加工以提高其精度和平整度，进而保证对定子绕组200的精确定位和可靠限位，保证径向流道103的畅通并提升电机的可靠性和结构强度。

本实施例的可选方案中，可通过一体注塑成型的方式加工上定位盖板110和下定位盖板120，直接通过注塑的方式得到定位凹槽112，无需进行机械加工。

本实施例的可选方案中，上定位盖板110、下定位盖板120、内圆环130、外圆环140和引线管150采用非金属材料制成以进一步降低涡流损耗和感生电流损耗，如添加玻纤的玻纤增强PEEK复合材料、碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。优选的，选用玻纤增强PEEK复合材料，其中玻璃纤维的含量为15％～40％，用以保证定子壳体100具有足够的强度、韧性和耐高温性能。具体的，此材料可耐受300℃高温，从而保证电机的正常工作。

本实施例中，上定位盖板110和下定位盖板120均与内圆环130、外圆环140采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封以保证密封性，避免漏液。此外，也可将下定位盖板120与内圆环130、外圆环140一体注塑成型以进一步提高密封性能，上定位盖板110与内圆环130、外圆环140采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封以保证密封性。

具体的，如图9所示，内圆环130的外壁环形均布有圆柱凸台131，端面上设置有与圆柱凸台131同轴的第一螺纹孔132以用于与上定位盖板110螺钉连接，相应的，上定位盖板110上开设有与第一螺纹孔132对应的通孔。外圆环140的外壁设置有环形布置的限位卡槽141，外圆环140的内壁环形布置有与限位卡槽141对应的矩形凸台142，外圆环140的端面上设置有第二螺纹孔143以及位于矩形凸台142上的第三螺纹孔144以用于与上定位盖板110螺钉连接，如图10所示，相应的，上定位盖板110上开设有与第二螺纹孔143和第三螺纹孔144对应的通孔。本实施例中，圆柱凸台131和矩形凸台142均用于提升强度和刚度；限位卡槽141用于与电机外壳上的凸起卡接，防止定子壳体100与电机外壳发生相对转动，从而防止转子转动时定子壳体100出现旋转，保证电机的正常运转。具体的，限位卡槽141沿外圆环140的轴向延伸。

当下定位盖板120与内圆环130、外圆环140采用螺钉连接时，其上设置有与上定位盖板110相同的通孔，内圆环130和外圆环140与下定位盖板120连接的一端开设有相应的第一螺纹孔132、第二螺纹孔143和第三螺纹孔144。

此外，上定位盖板110上还开设有用于安装引线管150的通孔。装配时，引线管150内孔设置密封圈以保证引线穿入的密封性，从而保证定子壳体100的环形内腔的密封性。此外，也可将耐油胶管套在引线管150及引线外部，套设在引线管150的耐油胶管端部做紧箍密封，引线外接头用中间带封堵的铜管压紧后穿入耐油胶管内后也做紧箍密封，铜管的另一端直接压接驱动系统引线，保证定子壳体100的环形内腔的密封性。简而言之，将中间封堵的铜管作为转接头，一端将引线插入，另一端将驱动系统的引线插入，通过压接的方式将定子绕组200的引线与驱动系统的引线连接，此时定子壳体100内部的液体无法沿引线流出；同时，铜管插装于引线管150，在引线管150的外面套设一个耐油胶管并紧箍以封堵引线管150和铜管之间的间隙，从而形成密封。

本实施例中，以定子绕组200高度100mm为例，此时筋板111高度设置为20mm，径向流道103的高度为60mm。此高度既可保证定子壳体100的强度，也保证了冷却液与定子绕组200的充分接触，从而保证了冷却和绝缘效果。

本实施例提供的定子单元的工作过程如下：

工作时，两个冷却口104分别作为进油口和出油口以供冷却液进出，冷却液从进油口进入并流过第一环形流道101、第二环形流道102和径向流道103以实现对定子绕组200的充分降温并从出油口流出。通过径向流道103的设置实现了对定子绕组200的充分冷却，避免了定子绕组200侧面温度过高而靠近内圆环130和外圆环140的两端温度较低的情况，显著提升了冷却效果，进而提升了电机的过载能力。

基于本实施例提供的定子单元，提出了一种轴向磁通电机，包括上述的定子单元，还包括转子单元，两个转子单元与定子单元同轴设置并分别设置于定子单元的两侧。本实施例提供的轴向磁通电机由于定子单元的冷却能力和效率，可具有150％的过载能力和98％的较高能效，保证了电机的启动安全以及稳定性；同时可以降低电机的配置成本，当设备偶尔需要较高功率，但通常只需要较低功率时，如果按高功率配置则会造成功率浪费和电能浪费，提高电机成本，按低功率配置则无法满足需求，配置两台不同功率的电机并通过传动机构进行电机切换则会造成设备成本极大提高。而本实施例提供的电机具有良好的过载能力，使得电机具有较大范围的工作功率，可以满足临时的高功率需求，既避免了配置大功率电机的高成本，也避免了使用高功率电机的高能耗，避免了功率浪费，实现了极高的节能降耗，对于大型设备的节能降耗具有重要的经济价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种定子单元，其特征在于，包括定子壳体(100)和定子绕组(200)；多个所述定子绕组(200)环形阵列于所述定子壳体(100)内；

所述定子壳体(100)包括上定位盖板(110)、下定位盖板(120)、内圆环(130)和外圆环(140)；

所述内圆环(130)插装于所述外圆环(140)并与所述外圆环(140)同轴设置；所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)分别连接于所述内圆环(130)的两端以及所述外圆环(140)的两端；

所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)分别抵接于所述定子绕组(200)的两端；

所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)相互靠近的一侧均设置有筋板(111)，所述定子绕组(200)设置于相邻的两个所述筋板(111)之间。

2.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)上均设置有定位凹槽(112)，所述筋板(111)设置于相邻的两个所述定位凹槽(112)之间；

所述定子绕组(200)的两端分别卡接于所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)的所述定位凹槽(112)。

3.根据权利要求2所述的定子单元，其特征在于，所述上定位盖板(110)的所述筋板(111)沿所述上定位盖板(110)的径向延伸；

所述下定位盖板(120)的所述筋板(111)沿所述下定位盖板(120)的径向延伸。

4.根据权利要求3所述的定子单元，其特征在于，所述定子绕组(200)包括定子铁芯(210)和套设于所述定子铁芯(210)的线圈绕组(220)；

所述定子铁芯(210)的两端分别抵接于所述上定位盖板(110)和所述下定位盖板(120)；

所述线圈绕组(220)设置于相邻的两个所述筋板(111)之间并与所述筋板(111)接触。

5.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，所述外圆环(140)的外壁开设有限位卡槽(141)，所述限位卡槽(141)沿所述外圆环(140)的轴向延伸。

6.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，所述定子壳体(100)还包括引线管(150)，所述引线管(150)安装于所述上定位盖板(110)并与所述定子壳体(100)的内腔连通。

7.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，所述上定位盖板(110)、所述下定位盖板(120)、所述内圆环(130)和所述外圆环(140)采用玻纤增强PEEK复合材料制成。

8.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，

所述外圆环(140)、所述上定位盖板(110)、所述下定位盖板(120)与所述定子绕组(200)围成第一环形流道(101)；

所述内圆环(130)、所述上定位盖板(110)、所述下定位盖板(120)与所述定子绕组(200)围成第二环形流道(102)；

所述上定位盖板(110)的所述筋板(111)、所述下定位盖板(120)的所述筋板(111)和所述定子绕组(200)围成径向流道(103)；

所述径向流道(103)一端与所述第一环形流道(101)连通，另一端与所述第二环形流道(102)连通；所述第一环形流道(101)、所述第二环形流道(102)和所述径向流道(103)组成冷却通道；

所述外圆环(140)上设置有冷却口(104)，两个所述冷却口(104)绕所述外圆环(140)的轴线均布并与所述第一环形流道(101)连通。

9.根据权利要求1所述的定子单元，其特征在于，所述上定位盖板(110)与所述内圆环(130)、所述外圆环(140)采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封；

所述下定位盖板(120)与所述内圆环(130)、所述外圆环(140)一体注塑成型或采用螺钉连接，接缝处使用密封胶密封。

10.一种轴向磁通电机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的定子单元，还包括转子单元，两个转子单元设置于所述定子单元两侧并与所述定子单元同轴设置。