定转子总成和轴向磁场电机制造技术

本发明专利技术公开了一种定转子总成和轴向磁场电机，属于电机领域。该定转子总成包括转子组件、前定子组件和后定子组件。转子组件包括转子盘，转子盘上设置有多个磁钢组件，每个磁钢组件包括设置在转子盘内侧的内磁钢和设置在转子盘外侧的外磁钢，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的磁极方向相反；前定子组件和后定子组件均包括多个成环形排列的定子单元，定子单元包括U型磁芯，U型磁芯的内侧端面对准内磁钢的环形，U型磁芯的外侧端面对准外磁钢的环形，U型磁芯上设置有线圈绕组。本发明专利技术降低了定子轭部的重量和铁损；降低转子重量，减小了转子转动惯量；可以大大缩短电机的轴向尺寸；更容易做成斜槽配合，减小转矩脉动。

【技术实现步骤摘要】
定转子总成和轴向磁场电机
本专利技术涉及电机领域，特别是指一种定转子总成和轴向磁场电机。
技术介绍
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、转子转动惯量小的优点。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)；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)。图1示出了一种典型结构的单转子双定子轴向磁场电机，其中间为一个转子组件，两边为两个定子组件。转子组件包括转子盘1’和设置在转子盘1’上的一圈永磁体(磁钢)2’，定子组件包括定子轭部3’和设置在定子轭部3’上的一圈定子铁芯4’，所有的定子铁芯4’共用一个公共的定子轭部3’，定子铁芯4’上设置有线圈绕组5’。图2示出了图1所示的单转子双定子轴向磁场电机的磁回路，这种结构的电机由于转子盘不参与导磁，因此可以将转子盘设置成非导磁材料，也就是说转子无轭部。但是，其定子轭部参与导磁，必须是铁轭等导磁材料，这就导致电机在运行时，定子轭部产生铁损，并且定子轭部还会增加电机的重量。中国专利文献CN107408875A公开了一种无磁轭分段电枢的轴向磁通电机，其省略掉了定子轭部，显著减轻了重量和铁损。但是该专利是双转子单定子的轴向磁场电机，不适用于单转子双定子的轴向磁场电机。并且，该专利的转子轭部参与导磁，不能更进一步的减轻重量和消除铁损，也不适用于转子无轭部的单转子双定子的轴向磁场电机。由上述可知，对于转子无轭部的单转子双定子的轴向磁场电机，如何减小定子轭部的铁损以及重量，现有技术中并未有解决的技术方案。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种定转子总成和轴向磁场电机，本专利技术降低了定子轭部的重量和铁损；降低转子重量，减小了转子转动惯量；可以大大缩短电机的轴向尺寸；更容易做成斜槽配合，减小转矩脉动。本专利技术提供技术方案如下：一种定转子总成，包括转子组件和分别设置在转子组件前侧面和后侧面的前定子组件和后定子组件，其中：所述转子组件包括转子盘，所述转子盘上设置有多个磁钢组件，每个磁钢组件包括设置在转子盘内侧的内磁钢和设置在转子盘外侧的外磁钢，所述内磁钢和外磁钢分别在转子盘上排列成环形，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的中心位于转子盘的同一个半径上，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的磁极方向相反；所述前定子组件和后定子组件均包括多个成环形排列的定子单元，所述定子单元包括U型磁芯，所述U型磁芯的内侧端面对准内磁钢的环形，所述U型磁芯的外侧端面对准外磁钢的环形，所述U型磁芯上设置有线圈绕组。进一步的，所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板、外固定环和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述外固定环设置在所述径向筋板的末端，所述圆环筋板设置在内支撑环和外固定环之间并与所有径向筋板连接；所述内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板形成第一组安装位，所述内磁钢安装在第一组安装位上；所述外固定环、圆环筋板和多个径向筋板形成第二组安装位，所述外磁钢安装在第二组安装位上。进一步的，所述内磁钢的外侧面上开设有第一定位槽，所述内磁钢的内侧面上设置有定位台阶，所述定位台阶的前侧面与内磁钢的前侧面形成台阶状，所述定位台阶的后侧面与内磁钢的后侧面形成台阶状；所述圆环筋板的内侧面上设置有第一定位凸起，所述内支撑环的前侧面上位于内支撑环的外侧面处开设有凹槽；所述第一定位槽与第一定位凸起配合，所述定位台阶的后侧面与所述凹槽配合，转子轴或者安装在转子轴上的圆环形零件将定位台阶的前侧面压紧。进一步的，所述外磁钢的左侧面和右侧面上开设有第二定位槽，所述径向筋板位于圆环筋板外侧的部分上设置有第二定位凸起，所述外磁钢从外侧插进所述第二组安装位，所述第二定位槽与所述第二定位凸起配合，所述外固定环套在所述径向筋板的末端。进一步的，所述径向筋板的末端设置有限位台阶，所述外固定环的内侧设置有限位槽，所述限位台阶和限位槽配合。进一步的，所述内磁钢和外磁钢的形状均为扇环形，所述内磁钢和外磁钢的厚度均与转子盘的厚度相同，所述内磁钢和外磁钢与转子盘的连接处通过胶水填充。进一步的，所述第一定位槽和第二定位槽均为V形槽，所述第一定位凸起和第二定位凸起均为V形棱边凸起。进一步的，所述U型磁芯由硅钢片叠压成，所述U型磁芯的外侧端面上设置有由软磁复合材料制成的极靴，所述极靴的端面的形状和面积与外磁钢相适应，所述U型磁芯的内侧端面的形状和面积与内磁钢相适应。进一步的，所述U型磁芯与线圈绕组接触的位置处设置有绝缘层，所述极靴与线圈绕组之间设置有绝缘层；所述U型磁芯的外侧端面上设置有定位凸台，所述极靴上设置有定位口，所述定位口套在定位凸台上，所述极靴通过胶水与U型磁芯的外侧端面固定。一种轴向磁场电机，包括前述的定转子总成。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的内外磁钢沿径向分布，能够更充分利用空间，同时更容易做成斜槽配合，前后定子组件或者转子组件在圆周方向上偏转一个角度，用以减小转矩脉动。2、本专利技术的定子和转子的设置方式，使得定子组件模块化，多个定子单元不再具有公共的轭部，降低了定子轭部产生的铁损，对磁场能量的利用率高，并且减少了电机的重量。3、本专利技术的转子采用盘式结构省去硅钢片或者钢结构，大大降低转子重量，减小了转子转动惯量，提升电机的响应速度。并且，本专利技术是单转子双定子的电机总成，相较于双转子电机，转子盘的材质为非导磁材料，省去转子轭部导磁结构，减小了支撑结构重量。4、本专利技术的前定子组件和后定子组件由多个U型的定子单元排列一圈组成，定子单元组装完成后前定子组件和后定子组件的内圆留出一部分空间，该空间可以利用起来：如伺服电机的制动器可以安装在前定子组件的内圆中，后定子组件处可以安装编码器、旋转变压器等设备。对于需要安装这些附件的电机，本专利技术可以大大缩短电机的轴向尺寸。附图说明图1为现有技术的单转子双定子轴向磁场电机的结构示意图；图2为现有技术的单转子双定子轴向磁场电机的磁回路示意图；图3为本专利技术的定转子总成(带线圈绕组)的结构示意图；图4为本专利技术的定转子总成(不带线圈绕组)的结构示意图；图5-6为转子组件的结构示意图；图7为转子盘的前侧面的结构示意图；图8为转子盘的后侧面的结构示意图；图9为定子单元的结构示意图；图10为定子单元的爆炸图；图11为本专利技术的定转子总成的磁回路示意图；图12为转子盘的内支撑环、圆环筋板和径向筋板的结构示意图；图13为转子盘的外固定环的结构示意图；图14-16为内磁钢的结构示意图；图17-18为外磁钢的结构示意图；图19为转子盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定转子总成，其特征在于，包括转子组件和分别设置在转子组件前侧面和后侧面的前定子组件和后定子组件，其中：/n所述转子组件包括转子盘，所述转子盘上设置有多个磁钢组件，每个磁钢组件包括设置在转子盘内侧的内磁钢和设置在转子盘外侧的外磁钢，所述内磁钢和外磁钢分别在转子盘上排列成环形，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的中心位于转子盘的同一个半径上，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的磁极方向相反；/n所述前定子组件和后定子组件均包括多个成环形排列的定子单元，所述定子单元包括U型磁芯，所述U型磁芯的内侧端面对准内磁钢的环形，所述U型磁芯的外侧端面对准外磁钢的环形，所述U型磁芯上设置有线圈绕组。/n

【技术特征摘要】
1.一种定转子总成，其特征在于，包括转子组件和分别设置在转子组件前侧面和后侧面的前定子组件和后定子组件，其中：
所述转子组件包括转子盘，所述转子盘上设置有多个磁钢组件，每个磁钢组件包括设置在转子盘内侧的内磁钢和设置在转子盘外侧的外磁钢，所述内磁钢和外磁钢分别在转子盘上排列成环形，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的中心位于转子盘的同一个半径上，同一个磁钢组件的内磁钢和外磁钢的磁极方向相反；
所述前定子组件和后定子组件均包括多个成环形排列的定子单元，所述定子单元包括U型磁芯，所述U型磁芯的内侧端面对准内磁钢的环形，所述U型磁芯的外侧端面对准外磁钢的环形，所述U型磁芯上设置有线圈绕组。


2.根据权利要求1所述的定转子总成，其特征在于，所述转子盘包括内支撑环、圆环筋板、外固定环和多个径向筋板，多个径向筋板设置在内支撑环上并向外侧延伸，所述外固定环设置在所述径向筋板的末端，所述圆环筋板设置在内支撑环和外固定环之间并与所有径向筋板连接；
所述内支撑环、圆环筋板和多个径向筋板形成第一组安装位，所述内磁钢安装在第一组安装位上；所述外固定环、圆环筋板和多个径向筋板形成第二组安装位，所述外磁钢安装在第二组安装位上。


3.根据权利要求2所述的定转子总成，其特征在于，所述内磁钢的外侧面上开设有第一定位槽，所述内磁钢的内侧面上设置有定位台阶，所述定位台阶的前侧面与内磁钢的前侧面形成台阶状，所述定位台阶的后侧面与内磁钢的后侧面形成台阶状；
所述圆环筋板的内侧面上设置有第一定位凸起，所述内支撑环的前侧面上位于内支撑环的外侧面处开设有凹槽；所述第一定位槽与第一定位凸起配合，所述定位台阶的后侧面与所述凹槽配合，转子轴或者安装在转子轴上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树才，张文晶，彭维利，刘国华，
申请(专利权)人：山东精创磁电产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37