定子支架及轴向磁场电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别是指一种定子支架及轴向磁场电机。


背景技术：

2.轴向磁场电机，又称轴向磁通电机或盘式电机，其定子组件和转子组件为盘式结构。轴向磁场电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，其具有结构紧凑、体积小、重量轻、转矩密度高的优点。
3.轴向磁场电机通常具有以下几种结构方式：1、单转子单定子：一个定子组件和一个转子组件(单面气隙)；2、双转子单定子：两个转子组件，中间一个定子组件(双面气隙)，也称为外转子轴向磁场电机；3、单转子双定子：两个定子组件，中间一个转子组件(双面气隙)；4、多转子多定子：多个定子组件和多个转子组件互相穿插(多面气隙)。
4.图1示出了一种典型结构的无轭型双转子单定子轴向磁场电机，其包括位于中间的定子组件和位于两侧的转子组件，其中：定子组件包括定子铁芯6'、绕设在定子铁芯6'上的定子线圈5'、以及用于固定定子铁芯6'和定子线圈5'的定子支架1'，定子铁芯6'通常采用软磁复合材料(soft magnetic composite，smc)制成，以降低涡流损耗；转子组件包括位于定子组件两侧成对设置的磁钢4'、设置在磁钢4'背面的转子导磁板3'、以及设置在转子导磁板3'背面的转子支撑2'。
5.现有技术中，定子绕组(即定子铁芯和定子线圈)的轴向定位通常需要在定子支架的外径处使用灌封胶进行固定，灌封胶导热系数低，会导致热阻增加，严重影响电机的散热，以及同等绝缘耐温条件下，持续功率会大大降低。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是提供一种轴向定位方便，优化电机散热效果的定子支架及轴向磁场电机。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：
8.一方面，提供一种定子支架，所述定子支架包括中间主体部、位于所述中间主体部一侧的一体式端盖、以及位于所述中间主体部另一侧的分体式端盖，其中：
9.所述中间主体部、一体式端盖和分体式端盖均包括内圈、外圈、以及位于所述内圈和外圈之间的若干连接部，相邻两连接部之间形成有用于放置所述定子绕组的透孔；
10.所述中间主体部的透孔的形状和大小与所述定子绕组的形状和大小相适应以使得所述定子绕组放入后两者相互接触，所述一体式端盖和分体式端盖的透孔的尺寸小于所述中间主体部的透孔的尺寸。
11.进一步的，所述中间主体部的内圈和外圈的端面上设有若干第一螺纹孔，所述分体式端盖上设有与所述第一螺纹孔相配合的第一通孔，所述第一通孔内设有第一螺栓。
12.另一方面，提供一种轴向磁场电机，包括外壳，所述外壳内设有一个定子组件和位于所述定子组件轴向两侧的两个转子组件，所述定子组件包括定子支架，所述定子支架的
圆周方向布设有若干定子绕组，所述定子绕组包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，所述定子支架为上述的定子支架。
13.进一步的，所述外壳包括环形主体部和固定在所述环形主体部两侧的第一端盖和第二端盖，所述环形主体部包括内环和套设在所述内环上的外环，所述内环的内表面上设有轴向凹槽，所述定子支架的外表面设有与所述轴向凹槽相配合的定位凸起。
14.进一步的，所述第一端盖和第二端盖的环形面上设有第二螺纹孔，所述外环上设有与所述第二螺纹孔相配合的第二通孔，所述第二通孔内设有第二螺栓。
15.进一步的，所述定子铁芯包括扇形主体部，所述扇形主体部的周向两侧粘接有u形板，所述u形板具有用于容纳定子线圈的u形槽，所述u形槽沿所述扇形主体部的径向方向延伸。
16.进一步的，所述扇形主体部与所述u形板相对平面的左右两侧边缘设有第一台阶部，所述u形板上设有与所述第一台阶部相配合的第一止口。
17.进一步的，所述第一台阶部的尺寸为6mm
×
36mm，和/或，所述u形槽的深度为6mm。
18.进一步的，所述中间主体部的内圈和外圈的尺寸与所述一体式端盖的内圈和外圈的尺寸相同，所述一体式端盖的连接部的宽度大于所述中间主体部的连接部的宽度，从而在所述中间主体部的连接部两侧形成第二台阶部，所述定子铁芯的u形板上设有与所述第二台阶部相配合的第二止口。
19.进一步的，所述中间主体部的内圈和外圈的尺寸与所述分体式端盖的内圈和外圈的尺寸相同，所述分体式端盖的连接部的宽度大于所述中间主体部的连接部的宽度，从而在分体式端盖扣合在所述中间主体部上之后在所述中间主体部的连接部两侧形成第三台阶部，所述定子铁芯的u形板上设有与所述第三台阶部相配合的第三止口。
20.本实用新型具有以下有益效果：
21.本实用新型的定子支架及轴向磁场电机，通过端盖方式实现定子绕组在定子支架上的轴向固定，轴向定位方便，无需使用灌封胶甚至极少使用灌封胶即可达到固定定子绕组的效果，更加环保；并且由于不使用灌封胶，不会增加热阻，从而不会影响电机的散热。
附图说明
22.图1为现有技术中无轭型轴向磁场电机的典型结构示意图；
23.图2为现有技术中一体结构形式的定子铁芯的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为立体图；
24.图3为现有技术中分体结构形式的定子铁芯的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为立体图；
25.图4为本实用新型的定子铁芯中扇形主体部的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)俯视图，(d)为立体图；
26.图5为本实用新型的定子铁芯中u形板的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图，(d)为立体图；
27.图6为本实用新型的定子铁芯的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为俯视图，(c)立体图；
28.图7为本实用新型的定子绕组的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)
俯视图，(d)为立体图；
29.图8为本实用新型的轴向磁场电机中定子组件的结构示意图，其中(a)为立体图，(b)为一个端面的正视图，(c)为另一端面的正视图，(d)为a
‑
a向剖视图；
30.图9为图8所示定子组件的中间主体部(含一体式端盖)的结构示意图，其中(a)为一个端面的正视图，(b)为另一端面的正视图，(c)为e
‑
e向剖视图，(d)为立体图，(e)为(b)中局部放大图；
31.图10为图8所示定子组件的分体式端盖的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为立体图；
32.图11为本实用新型的轴向磁场电机中外壳的环形主体部的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)立体图；
33.图12为图11中外环的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)立体图；
34.图13为图11中内环的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)立体图；
35.图14为本实用新型的轴向磁场电机的立体图；
36.图15为本实用新型的轴向磁场电机的剖视图。
37.图中，1定子铁芯、2定子绕组、31环形主体部、32第一端盖、33第二端盖、4定子支架、5锁紧螺母、6空心轴、7转子盘、71转子轭、72永磁体、8前轴承、9后轴承、10转子盘连接件、14旋变组件、15锁紧螺母、16进出水口、17三相接线柱、3121紧固螺母。
具体实施方式
38.为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
39.一方面，本实用新型提供一种定子支架4，如图8
‑
10所示，定子支架4包括中间主体部41、位于中间主体部41一侧的一体式端盖42、以及位于中间主体部41另一侧的分体式端盖43，其中：
40.中间主体部41、一体式端盖42和分体式端盖43均包括内圈、外圈、以及位于内圈和外圈之间的若干连接部(沿径向分布)，相邻两连接部之间形成有用于放置定子绕组的透孔(每个透孔内放置一个定子绕组)；
41.中间主体部41的透孔的形状和大小与定子绕组的形状和大小相适应(形状相同，大小相同或比定子绕组略大一点)以使得定子绕组放入后两者相互接触，一体式端盖42和分体式端盖43的透孔的尺寸小于中间主体部41的透孔的尺寸(以在端面阻挡定子绕组防止脱出)。
42.本实用新型的定子支架，通过端盖方式实现定子绕组在定子支架上的轴向固定，轴向定位方便，无需使用灌封胶甚至极少使用灌封胶即可达到固定定子绕组的效果，更加环保；并且由于不使用灌封胶，不会增加热阻，从而不会影响电机的散热。
43.为方便固定分体式端盖43，中间主体部41的内圈和外圈的端面上可以设有若干第一螺纹孔411，分体式端盖43上设有与第一螺纹孔411相配合的第一通孔431，第一通孔431内设有第一螺栓432。
44.另一方面，本实用新型提供一种轴向磁场电机，包括外壳，外壳内设有一个定子组件和位于定子组件轴向两侧的两个转子组件，定子组件包括定子支架4，定子支架4的圆周
方向布设有若干定子绕组2，定子绕组2包括定子铁芯1和缠绕在定子铁芯1上的定子线圈2，定子支架为上述的定子支架，由于定子支架的结构与上相同，故此处不再赘述。
45.本实用新型的轴向磁场电机，通过端盖方式实现定子绕组在定子支架上的轴向固定，轴向定位方便，无需使用灌封胶甚至极少使用灌封胶即可达到固定定子绕组的效果，更加环保；并且由于不使用灌封胶，不会增加热阻，从而不会影响电机的散热。
46.为保护内部结构及方便安装，外壳可以包括环形主体部31和固定在环形主体部31两侧的第一端盖32和第二端盖33，环形主体部31可以包括内环311和套设在内环311上的外环312，内环311的内表面上设有轴向凹槽3111，定子支架4的外表面设有与轴向凹槽3111相配合的定位凸起44，这样采用定位凸起44与轴向凹槽3111相配合，避免定子绕组在透孔中圆周方向上发生松动和晃动。
47.为固定第一端盖32和第二端盖33，第一端盖32和第二端盖33的环形面上可以设有第二螺纹孔，外环上设有与第二螺纹孔相配合的第二通孔，第二通孔内设有第二螺栓3121。
48.发明人在研究过程中发现，现有轴向磁场电机的定子铁芯，通常有如下两种结构形式：
49.一种结构形式为图2所示的一体结构形式，其整体呈工字型，通常利用smc材料压制一体成型，包括位于中间的芯块和位于芯块两端的极靴。该结构中单个定子齿为整体结构，该几何形状无法使用简易模具一次模压成型，需使用较为复杂的模具进行开模制作，而该复杂模具费用昂贵；如果采用机加工成型方式，则会导致铁损大大增加，进而导致电机性能降低。
50.另一种结构形式为图3所示的分体结构形式，即单个定子齿为(左右)分体式组合结构，该分体结构形式虽然可以使用简易模具一次模压成型，但在两分体的贴合面必须使用粘接剂进行加固，粘接剂为非导磁材料，粘接剂的厚度增加了电机的轴向气隙长度，进而降低了电机的效率。
51.为解决上述问题，定子铁芯1优选采用如下结构：
52.如图4
‑
6所示，定子铁芯1包括扇形主体部11，扇形主体部11的周向两侧粘接有u形板12，u形板12具有用于容纳定子线圈的u形槽121，u形槽121沿扇形主体部11的径向方向延伸(即u形槽121的长度方向与扇形主体部11的径向方向平行)，这样定子铁芯采用分体式结构，扇形主体部和u形板的制造与现有技术相同，仍采用smc材料压制成型，扇形主体部和u形板的结构简单，可以使用简易模具制造，节约模具成本，成本低廉，非常适合产业化；相比于现有技术，其粘接剂的厚度方向与磁场方向垂直，不会形成第二气隙，进而不会降低电机的效率、转矩等性能。
53.为较好的固定扇形主体部11和u形板12，在扇形主体部11与u形板12相对平面的左右两侧边缘可以设有第一台阶部111，u形板12上设有与第一台阶部111相配合的第一止口122。第一台阶部111的尺寸优选为6mm
×
36mm，和/或，u形槽121的深度优选为6mm。
54.优选的，如图7所示，中间主体部41的内圈和外圈的尺寸与一体式端盖42的内圈和外圈的尺寸相同，一体式端盖42的连接部的宽度大于中间主体部41的连接部的宽度，从而在中间主体部41的连接部两侧形成第二台阶部421，定子铁芯1的u形板12上设有与第二台阶部421相配合的第二止口123，这样采用第二台阶部421与第二止口123相配合，可防止定子绕组从一体式端盖421所在侧脱出。
55.进一步的，中间主体部41的内圈和外圈的尺寸与分体式端盖43的内圈和外圈的尺寸相同，分体式端盖43的连接部的宽度大于中间主体部41的连接部的宽度，从而在分体式端盖43扣合在中间主体部41上之后在中间主体部41的连接部两侧形成第三台阶部(未示出)，定子铁芯1的u形板12上设有与第三台阶部相配合的第三止口124，这样采用第三台阶部与第三止口124相配合的，可防止定子绕组从分体式端盖43所在侧脱出。
56.这样，通过第二台阶部和第三台阶部分别与第二止口和第三止口的挤压配合，还可起到调节极靴平面的平面度和平行度的作用，可加强结构强度，保证气隙在合理范围内，进而确保电机性能稳定。
57.综上，本实用新型中定子组件的组装过程可参考如下：
58.首先将扇形主体部的第一台阶部和u形板的第一止口相对合粘接，从而装配成定子铁芯(图6)，然后将定子线圈沿u形槽缠绕，从而装配形成定子绕组(图7)，再将定子绕组依次插入至定子支架圆周方向的透孔内，最后固定分体式端盖，从而组装得到整个定子组件(图8)。
59.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。