專利名稱：擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機及其定子組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機及其定子組件技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機制造的磁路零部件，特別是涉及盤式電機制造的磁路零部件，尤其涉及以電樞繞組為特征和以磁性材料為特征的定子或轉(zhuǎn)子本體。背景技術(shù)：
盤式電機是1821年由法拉第實用新型，100多年來，由于材料和工藝水平的限制，始終未能得到進一步發(fā)展。上世紀四五十年代，盤式電機重新受到重視，被應(yīng)用在計算機硬盤和微型磁帶錄音機等產(chǎn)品上。盤式電機與傳統(tǒng)徑向磁路電機相比較具有軸向尺寸短、運動部件少和電機效率高等優(yōu)點，特別適合于電機軸向安裝尺寸有嚴格限制的場合。傳統(tǒng)永磁電機米用徑向磁極結(jié)構(gòu)，它將繞組按一定的規(guī)律嵌放在鐵芯疊片中，但 這種電機軸向尺寸長，不適合在薄型的空間內(nèi)安裝。為此，以壓縮軸向尺寸為目標，改變傳統(tǒng)電機徑向磁路為軸向磁路結(jié)構(gòu)的盤式電機越來越受到人們重視。現(xiàn)有技術(shù)盤式電機的定子鐵芯采用硅鋼材料，鐵損大，發(fā)熱嚴重，從而造成效率低下。隨著盤式電機技術(shù)的一步步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，盤式電機的利用率一直做得不是很理想。大家知道傳統(tǒng)電機定子把轉(zhuǎn)子包在里面，散熱效果不是很好，而盤式電機在結(jié)構(gòu)上雖然避免了這種現(xiàn)象，但是在相同體積下盤式電機的定子齒數(shù)一般比傳統(tǒng)電機的齒數(shù)多，也就意味著鐵損多，效率低。在電機的損耗中，鐵損占據(jù)了相當大的比例，這些損耗都以發(fā)熱形式耗散了，不可再生能源，同時提高了電機溫升，降低電機效率。減少電機鐵損是電機設(shè)計一大課題，采用導(dǎo)磁率高，電阻大，渦流損耗小的新材料取代硅鋼片是電機研發(fā)的一個方向。硅鋼片在導(dǎo)磁率、電阻、渦流損耗和高頻特性等方面的固有缺點使我們無法用其制造出更高效率的盤式電機。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機及其定子組件，不僅具有軸向尺寸短和運動部件少的優(yōu)點，而且還具有渦流損耗小、高頻特性優(yōu)良、溫升低、效率高、功率密度大和材料利用率聞等優(yōu)點，是一種聞效節(jié)能的電機。本實用新型解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提供一種擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，包括機殼、端蓋、定子組件、與所述定子組件適配的轉(zhuǎn)子組件和電機軸；所述定子組件的一個端面軸向地固定在所述端蓋內(nèi)面；所述轉(zhuǎn)子組件固定在所述電機軸上、平行地靠近所述定子組件另一端面而與之形成軸向氣隙；所述電機軸可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋和/或機殼確定的位置上，所述端蓋固定在所述機殼的敞口端部；所述定子組件包括定子鐵芯；所述定子鐵芯由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體，其上有軸向中央通孔，該定子鐵芯外圓柱面往中心軸線呈放射狀被均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽；所述定子組件則還包括與所述定子鐵芯之軸向電樞槽同樣數(shù)量的繞組組件，各該繞組組件均包括與所述定子鐵芯之軸向電樞槽適配的繞組線架、設(shè)置在該繞組線架之槽位內(nèi)的定子繞組和設(shè)置在該繞組線架之通孔內(nèi)的導(dǎo)磁體；各該繞組組件分別設(shè)置在所述定子鐵芯的各軸向電樞槽內(nèi)。所述定子繞組用快干型膠粘劑固定在所述繞組線架之槽位內(nèi)。所述繞組組件用膠粘劑固定在所述定子鐵芯的軸向電樞槽內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子組件包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓盤形的轉(zhuǎn)子片，以及偶數(shù)塊永磁體；所述轉(zhuǎn)子片上均勻間隔地設(shè)有與所述永磁體同等數(shù)量的通孔，各該永磁體均勻間隔地固定在所述轉(zhuǎn)子片的各通孔內(nèi)，N、S極交替排列。所述轉(zhuǎn)子組件還包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓柱形的束磁板，該束磁板的外部直徑小于所述轉(zhuǎn)子片的外部直徑，所述束磁板設(shè)有中央通孔；所述束磁板固定在背離所述定子組件的所述轉(zhuǎn)子片的端面上，并將固定在所述轉(zhuǎn)子片 之各通孔內(nèi)的各永磁體
遮蓋住。所述轉(zhuǎn)子片設(shè)有中央通孔，圍繞該中央通孔的周邊設(shè)有多個軸向通孔；所述電機軸上設(shè)有一圈臺階，該臺階上設(shè)有多個軸向螺紋孔；所述電機軸插入所述轉(zhuǎn)子片的中央通孔內(nèi)，各螺絲穿越所述轉(zhuǎn)子片上的各軸向通孔擰入所述電機軸之臺階上的各軸向螺紋孔內(nèi)，從而將所述轉(zhuǎn)子片固定到所述電機軸上。所述端蓋內(nèi)面設(shè)有與所述定子鐵芯的軸向中央通孔適配的軸向中央凸臺；所述端蓋之軸向中央凸臺裝配于所述定子鐵芯的軸向中央通孔內(nèi)，并且所述定子組件之定子鐵芯用膠粘劑固定在所述端蓋上。所述盤式電機還包括安裝在所述端蓋之軸向中央通孔內(nèi)的兩只軸承，借助該兩軸承，所述電機軸可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋上。還提供一種用于盤式電機上的定子組件，包括定子鐵芯，所述定子鐵芯由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體，其上有軸向中央通孔，該定子鐵芯外圓柱面往中心軸線呈放射狀被均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽；所述定子組件則還包括與所述定子鐵芯之軸向電樞槽同樣數(shù)量的繞組組件，各該繞組組件均包括與所述定子鐵芯之軸向電樞槽適配的繞組線架、設(shè)置在該繞組線架之槽位內(nèi)的定子繞組和設(shè)置在該繞組線架之通孔內(nèi)的導(dǎo)磁體；各該繞組組件分別設(shè)置在所述定子鐵芯的各軸向電樞槽內(nèi)。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機及其制造方法和定子組件之有益效果在于采用非晶鐵合金材料構(gòu)筑盤式電機的軸向磁路，可有效縮小盤式電機的體積，降低損耗和提高效率；同時可單獨制作各繞組組件，再將其放入定子鐵芯的各軸向電樞槽內(nèi)，裝配方便和節(jié)約工時；端蓋內(nèi)面設(shè)有插入到定子鐵芯之軸向中央通孔內(nèi)的軸向中央凸臺，而將固定電機軸的兩只軸承都安裝在端蓋的軸向中央通孔內(nèi)，充分利用了定子鐵芯的厚度，使該盤式電機的軸向尺寸更短；所述定子組件之定子鐵芯用膠粘劑固定在所述端蓋上，并將電機軸設(shè)計成臺階軸，直接將轉(zhuǎn)子組件固定在電機軸的臺階上，使該盤式電機的所用部件更少；為了防止磁路漏磁，提高蓄磁能力，特意在背離所述定子組件的所述轉(zhuǎn)子片的端面上固定了一塊束磁板。本實用新型不僅具有軸向尺寸短和運動部件少的優(yōu)點，而且還具有渦流損耗小、高頻特性優(yōu)良、溫升低、效率高、功率密度大和材料利用率高等優(yōu)點，是一種高效節(jié)能的電機。
圖I是本實用新型“擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機”優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)正投影縱剖面示意圖；圖2是所述盤式電機的軸測投影示意圖；圖3是所述盤式電機之繞組組件22裝入定子鐵芯21時的軸測投影示意圖，圖中箭頭A指示裝入方向；圖4是所述盤式電機的磁路示意圖，圖中箭頭B、C、D和E表示磁路的流向；圖5是所述盤式電機之定子繞組221繞制在繞組線架222上而成為繞組組件22的軸測投影示意圖，圖中沒有畫出導(dǎo)磁體223;圖6是所述盤式電機之繞組線架222的軸測投影示意圖；圖7是所述盤式電機之導(dǎo)磁體223的軸測投影示意圖；*[0030]圖8是圖I所示盤式電機之定子組件20的正投影俯視示意圖；圖9是圖8的G-G剖視圖；圖10是圖I所示盤式電機之轉(zhuǎn)子組件30的正投影仰視示意圖；圖11是所述盤式電機之轉(zhuǎn)子組件30的軸測投影示意圖；圖12是所述轉(zhuǎn)子組件30另一方向的軸測投影示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合各附圖對本實用新型作進一步詳細說明。參見圖I至圖12，提供一種擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，包括機殼10、端蓋40、定子組件20、與所述定子組件20適配的轉(zhuǎn)子組件30和電機軸50;所述定子組件20的一個端面軸向地固定在所述端蓋40內(nèi)面；所述轉(zhuǎn)子組件30固定在所述電機軸50上、平行地靠近所述定子組件20另一端面而與之形成軸向氣隙90;所述電機軸50可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋40和/或機殼10確定的位置上，所述端蓋40固定在所述機殼10的敞口端部；所述定子組件20包括定子鐵芯21;所述定子鐵芯21由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體，其上有軸向中央通孔211，該定子鐵芯21外圓柱面往中心軸線呈放射狀被均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽212;所述定子組件20則還包括與所述定子鐵芯21之軸向電樞槽212同樣數(shù)量的繞組組件22，各該繞組組件22均包括與所述定子鐵芯21之軸向電樞槽212適配的繞組線架222、設(shè)置在該繞組線架222之槽位2221內(nèi)的定子繞組221和設(shè)置在該繞組線架222之通孔2222內(nèi)的導(dǎo)磁體223;各該繞組組件22分別設(shè)置在所述定子鐵芯21的各軸向電樞槽212內(nèi)。參見圖5和圖6，所述定子繞組221用快干型膠粘劑固定在所述繞組線架222之槽位2221內(nèi)。參見圖3、圖8和圖9，所述繞組組件22用膠粘劑固定在所述定子鐵芯21的軸向電樞槽212內(nèi)。參見圖I、圖10和圖11，所述轉(zhuǎn)子組件30包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓盤形的轉(zhuǎn)子片31，以及偶數(shù)塊永磁體32;所述轉(zhuǎn)子片31上均勻間隔地設(shè)有與所述永磁體32同等數(shù)量的通孔315，各該永磁體32均勻間隔地固定在所述轉(zhuǎn)子片31的各通孔315內(nèi)，N、S極交替排列ο參見圖I和圖12，為了防止磁路漏磁，提高蓄磁能力，所述轉(zhuǎn)子組件30還包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓柱形的束磁板33，如該束磁板33可用牌號為Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼制成，該束磁板33的外部直徑小于所述轉(zhuǎn)子片31的外部直徑，所述束磁板33設(shè)有中央通孔331;所述束磁板33固定在背離所述定子組件20的所述轉(zhuǎn)子片31的端面319上，并將固定在所述轉(zhuǎn)子片31之各通孔315內(nèi)的各永磁體32遮蓋住。參見圖2、圖10和圖11，所述轉(zhuǎn)子片31設(shè)有中央通孔311，圍繞該中央通孔311的周邊設(shè)有多個軸向通孔312;所述電機軸50上設(shè)有一圈臺階51，該臺階51上設(shè)有多個軸向螺紋孔512;所述電機軸50插入所述轉(zhuǎn)子片31的中央通孔311內(nèi)，各螺絲穿越所述轉(zhuǎn)子片31上的各軸向通孔312擰入所述電機軸50之臺階51上的各軸向螺紋孔512內(nèi)，從而將所述轉(zhuǎn)子片31固定到所述電機軸50上。參見圖I至圖3，所述端蓋40內(nèi)面設(shè)有與所述定子鐵芯21的軸向中央通孔211適配的軸向中央凸臺42;所述端蓋40之軸向中央凸臺42裝配于所述定子鐵芯21的軸向中央通孔211內(nèi)，并且所述定子組件20之定子鐵芯21用膠粘劑固定在所述端蓋40上。參見圖I和圖2，所述盤式電機還包括安裝在所述端蓋40之軸向中央通孔41內(nèi)的兩只軸承60，借助該兩軸承60，所述電機軸50可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋40上。本實用新型根據(jù)定、轉(zhuǎn)子的數(shù)量可以做成單定子單轉(zhuǎn)子、雙定子雙轉(zhuǎn)子、單定子雙轉(zhuǎn)子和多轉(zhuǎn)子多定子結(jié)構(gòu)的盤式電機，根據(jù)需求可以自由結(jié)合。圖I至圖11所畫出的電機是48槽32極的單定子單轉(zhuǎn)子盤式電機，即該盤式電機的定子組件20和轉(zhuǎn)子組件30都是一件，定子組件20的定子鐵芯21之軸向電樞槽212為48條，繞組組件22為48件，轉(zhuǎn)子組件30的永磁體32為32塊。參見圖6，該繞組線架222的兩端面有環(huán)狀凸緣2223，該兩環(huán)狀凸緣2223之間就形成了容納定子繞組的槽位2221，此種結(jié)構(gòu)，定子繞組需要直接在繞組線架222上繞制。或者是將繞組線架222設(shè)計成有兩個都只有一端面有環(huán)狀凸緣2223的繞組線架，先在繞線模上使用漆包線繞制定子繞組，再將定子繞組的內(nèi)腔從第一個繞組線架未設(shè)凸緣的一邊套入，再將第二個繞組線架未設(shè)凸緣的一邊嵌入定子繞組內(nèi)腔內(nèi)與第一個繞組線架互相對接固定。參見圖7，所述永磁體32是釹鐵硼高磁能合金、或者是銀或鋇鐵氧體。所述“固定”包括使用膠粘劑粘合固定，粘合固定用的膠粘劑可以是任何一種使用耐溫不低于所述電機絕緣等級耐溫水平的膠粘劑。參見圖6和圖7，嵌入所述繞組線架222之通孔2222內(nèi)的導(dǎo)磁體223是用牌號為Q235的碳素結(jié)構(gòu)鋼制成。在本實用新型各實施例中，所述定子鐵芯21使用的非晶鐵合金材料采用中國安泰公司生產(chǎn)的納米鐵基非晶鐵合金帶材卷繞生產(chǎn)的型材或型材坯料。參見圖I和圖2，在本實用新型各實施例中，所述定子組件20中各部件間的粘接固定、定子鐵芯21與端蓋40間的粘接固定和所述轉(zhuǎn)子組件20中各部件間的粘接固定所使用的膠粘劑，耐溫不低于所述電機絕緣等級的耐溫水平。本實用新型各實施例使用了美國漢高公司生產(chǎn)的牌號為ESPllO的樹脂和朗博萬公司生產(chǎn)的高強度、耐高溫200度，雙組分3034A和3034B環(huán)氧樹脂，粘接操作按現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)膠粘劑的要求進行。以上所述實施例僅表達了本實用新型的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制；應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍；因此，凡跟本實用新型權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍?！?br> 權(quán)利要求1.一種擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機,包括機殼(10)、端蓋(40)、定子組件(20)、與所述定子組件(20)適配的轉(zhuǎn)子組件(30)和電機軸(50);所述定子組件(20)的一個端面軸向地固定在所述端蓋(40)內(nèi)面；所述轉(zhuǎn)子組件(30)固定在所述電機軸(50)上、平行地靠近所述定子組件(20)另一端面而與之形成軸向氣隙(90);所述電機軸(50)可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋(40)和/或機殼(10)確定的位置上，所述端蓋(40)固定在所述機殼(10)的敞口端部；所述定子組件(20)包括定子鐵芯(21);其特征在于 所述定子鐵芯(21)由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體，其上有軸向中央通孔(211)，該定子鐵芯(21)外圓柱面往中心軸線呈放射狀被均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽(212);所述定子組件(20)則還包括與所述定子鐵芯(21)之軸向電樞槽(212)同樣數(shù)量的繞組組件(22)，各該繞組組件(22)均包括與所述定子鐵芯(21)之軸向電樞槽(212)適配的繞組線架(222)、設(shè)置在該繞組線架(222)之槽位(2221)內(nèi)的定子繞組(221)和設(shè)置在該繞組線架(222)之通孔(2222)內(nèi)的導(dǎo)磁體(223);各該繞組組件(22)分別設(shè)置在所述定子鐵芯(21)的各軸向電樞槽(212)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述定子繞組(221)用快干型膠粘劑固定在所述繞組線架(222)之槽位(2221)內(nèi)。
3.3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述繞組組件(22)用膠粘劑固定在所述定子鐵芯(21)的軸向電樞槽(212)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述轉(zhuǎn)子組件(30)包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓盤形的轉(zhuǎn)子片(31)，以及偶數(shù)塊永磁體(32);所述轉(zhuǎn)子片(31)上均勻間隔地設(shè)有與所述永磁體(32)同等數(shù)量的通孔(315)，各該永磁體(32)均勻間隔地固定在所述轉(zhuǎn)子片(31)的各通孔(315)內(nèi)，N、S極交替排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述轉(zhuǎn)子組件(30)還包括用不導(dǎo)磁的不銹鋼材料制作的、圓柱形的束磁板(33)，該束磁板(33)的外部直徑小于所述轉(zhuǎn)子片(31)的外部直徑，所述束磁板(33)設(shè)有中央通孔(331);所述束磁板(33)固定在背離所述定子組件(20)的所述轉(zhuǎn)子片(31)的端面(319)上，并將固定在所述轉(zhuǎn)子片(31)之各通孔(315)內(nèi)的各永磁體(32)遮蓋住。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述轉(zhuǎn)子片(31)設(shè)有中央通孔(311)，圍繞該中央通孔(311)的周邊設(shè)有多個軸向通孔(312);所述電機軸(50)上設(shè)有一圈臺階(51)，該臺階(51)上設(shè)有多個軸向螺紋孔(512);所述電機軸(50)插入所述轉(zhuǎn)子片(31)的中央通孔(311)內(nèi)，各螺絲穿越所述轉(zhuǎn)子片(31)上的各軸向通孔(312)擰入所述電機軸(50)之臺階(51)上的各軸向螺紋孔(512)內(nèi)，從而將所述轉(zhuǎn)子片(31)固定到所述電機軸(50)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之任一項所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于 所述端蓋(40)內(nèi)面設(shè)有與所述定子鐵芯(21)的軸向中央通孔(211)適配的軸向中央凸臺(42);所述端蓋(40)之軸向中央凸臺(42)裝配于所述定子鐵芯(21)的軸向中央通孔(211)內(nèi)，并且所述定子組件(20)之定子鐵芯(21)用膠粘劑固定在所述端蓋(40)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機，其特征在于還包括安裝在所述端蓋(40)之軸向中央通孔(41)內(nèi)的兩只軸承出0)，借助該兩軸承(60)，所述電機軸(50)可轉(zhuǎn)動地支承在所述端蓋(40)上。
9.一種用于盤式電機上的定子組件(20)，包括定子鐵芯(21);其特征在于 所述定子鐵芯(21)由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體，其上有軸向中央通孔(211)，該定子鐵芯(21)外圓柱面往中心軸線呈放射狀被均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽(212);所述定子組件(20)則還包括與所述定子鐵芯(21)之軸向電樞槽(212)同樣數(shù)量的繞組組件(22)，各該繞組組件(22)均包括與所述定子鐵芯(21)之軸向電樞槽(212)適配的繞組線架(222)、設(shè)置在該繞組線架(222)之槽位(2221)內(nèi)的定子繞組(221)和設(shè)置在該繞組線架(222)之通孔(2222)內(nèi)的導(dǎo)磁體(223);各該繞組組件(22)分別設(shè)置在所述定子鐵芯(21)的各軸向電樞槽(212)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于盤式電機上的定子組件(20)，其特征在于 所述定子繞組(221)用快干型膠粘劑固定在所述繞組線架(222)之槽位(2221)內(nèi)； 所述繞組組件(22)用膠粘劑固定在所述定子鐵芯(21)的軸向電樞槽(212)內(nèi)。
專利摘要擁有非晶鐵合金軸向磁路的盤式電機,包括設(shè)有定子鐵芯的定子組件;定子鐵芯由非晶鐵合金片材堆疊加工為圓柱體,其上有軸向中央通孔,該定子鐵芯外圓柱面往中心軸線均勻間隔地加工有多條軸向電樞槽；定子組件則包括與定子鐵芯之電樞槽同樣數(shù)量的繞組組件,各該繞組組件均包括與定子鐵芯之電樞槽適配的繞組線架、設(shè)置在該繞組線架之槽位內(nèi)的定子繞組和設(shè)置在該繞組線架之通孔內(nèi)的導(dǎo)磁體;各該繞組組件分別設(shè)置在定子鐵芯的各電樞槽內(nèi)。本實用新型盤式電機具有軸向尺寸短、運動部件少、渦流損耗小、高頻特性優(yōu)良、溫升低、效率高、功率密度大和材料利用率高等優(yōu)點,是一種高效節(jié)能的電機。
文檔編號H02K15/08GK202435153SQ20122005822
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者劉青山, 石雷, 謝偉 申請人:深圳華任興科技有限公司