一种电机定转子结构及盘式电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机定转子结构及盘式电机。


背景技术：

2.盘式电机因其结构紧凑、功率密度高的优势，特别适合应用于电动汽车、数控机床、飞轮储能、工业机器人等对性能指标和安装空间要求较高的场合。
3.盘式电机的结构主要有单定子单转子、双定子单转子、单定子双转子以及多定子多转子的结构。
4.对于单定子单转子的结构，虽然结构简单，但是功率密度低且转矩密度也低，对于单定子双转子以及多定子多转子的结构，虽然功率密度和转矩密度都得到提升，但是结构复杂，成本高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种电机定转子结构及盘式电机，以解决相关技术中盘式电机无法实现结构简单且功率密度和转矩密度都得到提升的问题。
6.一方面，本发明提供一种电机定转子结构，该电机定转子结构包括：
7.转子组件，所述转子组件内设置有转动腔；
8.定子组件，设置于所述转动腔内，且与所述定子组件同轴线转动配合，所述定子组件包括定子铁心和沿所述定子铁心的周向间隔卷绕于所述定子铁心上的多个环形绕组，相邻两个环形绕组的电流流向相反；
9.多个磁组件，多个所述磁组件沿所述转动腔的周向间隔设置于所述转子组件的内壁，所述磁组件同时与相对的所述定子组件的两个端面和外周面间隔设置有气隙，相邻两个所述磁组件的充磁方向一个垂直指向相对的所述定子铁心，另一个垂直背离相对的所述定子铁心。
10.作为电机定转子结构的优选技术方案，沿所述定子铁心的轴向分为第一端面和第二端面；
11.所述磁组件包括第一磁体、第二磁体和第三磁体，所述第一磁体与所述定子铁心的所述第一端面间隔且平行设置，所述第二磁体与所述定子铁心的外周面间隔且平行设置，所述第三磁体与所述定子铁心的第二端面间隔且平行设置。
12.作为电机定转子结构的优选技术方案，相邻两个所述第一磁体的充磁方向一个垂直指向所述定子铁心的所述第一端面，另一个垂直背离所述定子铁心的所述第一端面；
13.相邻两个所述第二磁体的充磁方向一个垂直指向所述定子铁心的所述外周面，另一个垂直背离所述定子铁心的所述外周面；
14.相邻两个所述第三磁体的充磁方向一个垂直指向所述定子铁心的所述第二端面，另一个垂直背离所述定子铁心的所述第二端面。
15.作为电机定转子结构的优选技术方案，所述第一磁体与所述定子铁心的轴线相对
的面的弧度、所述第二磁体与所述定子铁心的轴线相对的面的弧度和所述第三磁体与所述定子铁心的轴线相对的面的弧度均相等。
16.作为电机定转子结构的优选技术方案，所述第一磁体和与之对应的所述定子铁心的间距等于所述第三磁体和与之对应的所述定子铁心的间距。
17.作为电机定转子结构的优选技术方案，所述转子组件包括前转子盘、后转子盘和环形转子盘，所述前转子盘和所述后转子盘分别封闭所述环形转子盘两端的敞口且形成所述转动腔；
18.所述第一磁体设置于所述前转子盘上，所述第二磁体设置于所述环形转子盘上，所述第三磁体设置于所述后转子盘上。
19.作为电机定转子结构的优选技术方案，所述第一磁体与所述前转子盘卡接，所述第二磁体与所述环形转子盘卡接，所述第三磁体与所述后转子盘卡接。
20.作为电机定转子结构的优选技术方案，所述定子铁心包括内圆环和外圆环，所述内圆环和所述外圆环同轴固接，沿所述外圆环的周向，所述外圆环间隔凹设有多个缠绕槽；
21.铜线缠绕于所述缠绕槽中且形成所述环形绕组。
22.作为电机定转子结构的优选技术方案，多个所述磁组件均为永久磁体；
23.或，多个所述磁组件均为电磁体。
24.另一方面，本发明提供一种盘式电机，包括上述任一方案中的电机定转子结构。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明提供一种电机定转子结构，该电机定转子结构包括转子组件和定子组件，转子组件内设置有转动腔；定子组件设置于转动腔内，且与定子组件同轴线转动配合，定子组件包括定子铁心和沿定子铁心的周向间隔卷绕于定子铁心上的多个环形绕组，相邻两个环形绕组的电流流向相反；多个磁组件沿转动腔的周向间隔设置于转子组件的内壁，磁组件同时与相对的定子组件的两个端面和外周面间隔设置有气隙，相邻两个磁组件的充磁方向一个垂直指向相对的定子铁心，另一个垂直背离相对的定子铁心。该结构不仅在定子铁心的两个端面设置有轴向的磁通，而且在定子铁心的外周面设置有径向磁通，轴向磁通和径向磁通共同作用于定子铁心上的环形绕组，进而提高了电机的转矩密度。该结构不仅使盘式电机的结构更为简单，而且功率密度和转矩密度都得到提升。
附图说明
27.图1为本发明实施例中电机定转子结构的爆炸图；
28.图2为本发明实施例中电机定转子结构的结构示意图；
29.图3为本发明实施例中定子组件的结构示意图；
30.图4为本发明实施例中转子组件与磁组件的截面示意图；
31.图5为本发明实施例中电机定转子结构的截面示意图。
32.图中：
33.1、转子组件；11、前转子盘；12、环形转子盘；13、后转子盘；
34.2、定子组件；21、定子铁心；211、内圆环；212、外圆环；22、环形绕组；3、磁组件；31、第一磁体；32、第二磁体；33、第三磁体。
具体实施方式
35.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.如图1～5所示，本实施例提供一种电机定转子结构，该电机定转子结构包括转子组件1和定子组件2，转子组件1内设置有转动腔；定子组件2设置于转动腔内，且与定子组件2同轴线转动配合，定子组件2包括定子铁心21和沿定子铁心21的周向间隔卷绕于定子铁心21上的多个环形绕组22，相邻两个环形绕组22的电流流向相反；多个磁组件3沿转动腔的周向间隔设置于转子组件1的内壁，磁组件3同时与相对的定子组件2的两个端面和外周面间隔设置有气隙，相邻两个磁组件3的充磁方向一个垂直指向相对的定子铁心21，另一个垂直背离相对的定子铁心21。该结构不仅在定子铁心21的两个端面设置有轴向的磁通，而且在定子铁心21的外周面设置有径向磁通，轴向磁通和径向磁通共同作用于定子铁心21上的环形绕组22，进而提高了电机的转矩密度。该结构不仅使盘式电机的结构更为简单，而且功率密度和转矩密度都得到提升。
40.可选地，沿定子铁心21的轴向分为第一端面和第二端面；磁组件3包括第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33，第一磁体31与定子铁心21的第一端面间隔且平行设置，第二磁体32与定子铁心21的外周面间隔且平行设置，第三磁体33与定子铁心21的第二端面间隔且平行设置。本实施例中，第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33均分别与定子铁心21之间间隔设置，进而形成气隙。具体地，气隙为0.5mm-2mm之间，优选为1mm，设置气隙可以防止定子组件2和转子组件1之间相对运动时发生干涉。在其他实施例中，第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33也可以一体成型设置为一个磁组件3。
41.可选地，相邻两个第一磁体31的充磁方向一个垂直指向定子铁心21的第一端面，
另一个垂直背离定子铁心21的第一端面；相邻两个第二磁体32的充磁方向一个垂直指向定子铁心21的外周面，另一个垂直背离定子铁心21的外周面；相邻两个第三磁体33的充磁方向一个垂直指向定子铁心21的第二端面，另一个垂直背离定子铁心21的第二端面。本实施例中，第一磁体31和第二磁体32和第三磁体33作用于与其对应的环形绕组22上，进而使转子铁芯具有沿切线方向的电磁力。这样可保证每个绕组上所受的电磁力均沿着旋转方向以产生恒定的转矩。
42.可选地，第一磁体31与定子铁心21的轴线相对的面的弧度、第二磁体32与定子铁心21的轴线相对的面的弧度和第三磁体33与定子铁心21的轴线相对的面的弧度均相等。本实施例中，由于第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33分别与定子铁心21的轴线相对的面的弧度均相等，所以第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33分别作用于定子铁心21同一区域的第一端面、外周面和第二端面。该设置可保证总电磁力的恒定，保证转子组件1转动的平稳性。具体地，磁组件3的个数为4个，第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33的极弧系数均为0.75，环形绕组22的个数为6个、8个、10个或12个，优选为6个。
43.可选地，第一磁体31和与之对应的定子铁心21的间距等于第三磁体33和与之对应的定子铁心21的间距。本实施例中，由于磁场中不同的部位磁场强度不同，为使转子组件1转动过程中受力更加的稳定，防止出现定子铁心21的上端面的环形绕组22产生的电磁力与定子铁心21的下端面的环形绕组22产生的电磁力不同，所以使第一磁体31和与之对应的定子铁心21的间距等于第三磁体33和与之对应的定子铁心21的间距。
44.可选地，转子组件1包括前转子盘11、后转子盘13和环形转子盘12，前转子盘11和后转子盘13分别封闭环形转子盘12两端的敞口且形成转动腔；第一磁体31设置于前转子盘11上，第二磁体32设置于环形转子盘12上，第三磁体33设置于后转子盘13上。优选地第一磁体31与前转子盘11卡接，第二磁体32与环形转子盘12卡接，第三磁体33与后转子盘13卡接。在其他实施例中，第一磁体31、第二磁体32和第三磁体33可分别与前转子盘11、环形转子盘12和后转子盘13胶结。前转子盘11、后转子盘13和环形转子盘12分体设置方便定子组件2的安装以及对转子组件1的维护。
45.可选地，定子铁心21包括内圆环211和外圆环212，内圆环211和外圆环212同轴固接，沿外圆环212的周向，外圆环212间隔凹设有多个缠绕槽；铜线缠绕于缠绕槽中且形成环形绕组22。本实施例中，环形绕组22与第一端面和第二端面相对的部分的铜线分别沿定子铁心21的径向设置。环形绕组22与外周面相对的铜线分别沿定子铁心21的轴线平行。该设置可以使环形绕组22产生的电磁力朝向转子组件1的周向。
46.可选地，多个磁组件3均为永久磁体。具体地，永久磁体由钕铁硼材质制成，在其他实施例中，多个磁组件3均为电磁体。
47.本实施例还提供一种盘式电机，包括上述方案中的电机定转子结构。
48.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。