本发明专利技术涉及一种分块铁心盘式电机定子，包括分块铁心、线圈、固定环、压圈及定子支架，所述线圈缠绕于分块铁心上，所述分块铁心嵌装入所述固定环内，所述定子支架套装在轴上，所述压圈和定子支架形成两侧挡板将固定环固定在压圈和定子支架中间，所述分块铁心、线圈、固定环、压圈及定子支架采用灌封胶灌封成型。本发明专利技术的定子结构磁导率高、饱和磁密高、在非高频下铁耗低，提高盘式电机转矩输出能力和效率；组合叠片的定子齿遵循磁场的“磁阻最小原则”，在一定程度上增强磁场，提高盘式电机性能，并且较大的齿靴有利于下线；削弱气隙磁场谐波，降低了永磁体涡流损耗和永磁体温度，提高了盘式电机效率和运行可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盘式电机，具体涉及一种分块铁心盘式电机定子。
技术介绍
1、分块铁心盘式电机移除了定子磁轭，电枢采用分数槽集中绕组，缩短了绕组端部长度，减小了定子质量，降低了铁耗和铜耗，提高了效率、功率密度和转矩密度。但由于分块铁心定子的每个定子齿是独立的，增加了定子铁心和定子整体结构的加工制造难度。
2、定子铁心常采用的材料有软磁复合材料和硅钢片。软磁复合材料各向同性，电阻率大，高频铁耗低，但是磁导率低，适用于高频且对效率要求高的应用场合。此外复杂的铁心形状需要模具，使得软磁复合材料的加工制造成本高。为了方便下线，通常软磁复合材料的定子齿靴在径向和切向上的尺寸均比齿身尺寸大。相比于软磁复合材料，硅钢片磁导率高、非高频铁耗低，在中低频且要求高效高转矩密度的场合比软磁复合材料更具有优势。在盘式电机三维磁场应用中，考虑到硅钢片各向异性的特征，一般采用径向叠压。为了充分利用槽空间，定子齿从内到外的齿宽逐渐增大，因此理论上每个硅钢片的尺寸都不一样。一种加工方式是每个硅钢片都单独冲片，这大大增加了制造时间和成本。替代方案是采用几个不同尺寸的硅钢片呈阶梯摆放，或者采用两个不同尺寸的硅钢片交替摆放，从而达到外轮廓一致的效果，但是这在一定程度上降低了电机性能。另外一种是采用先叠片后切割的方式，但是只对加工简单形状有效。此外由于加工限制，一般情况下硅钢片的定子齿靴径向尺寸和齿身一致，只是齿靴更宽，呈“工”型。如果舍弃定子齿靴，虽然方便加工，但是会加重气隙磁场谐波畸变，增大永磁体涡流损耗，提高永磁体温度，降低电机效率和运行可靠性。
3、如何设计定子结构来固定定子是分块铁心盘式电机关注的重点问题。普遍采用的定子装配方法有两种：第一种是两个带凹槽或孔的非金属板与定子齿配合将多个定子齿从轴向两端固定；第二种是利用与机壳一体的翅片插入相邻定子齿间，这两种方法后续进行与机壳整体灌封固定的步骤，最后与轴承、轴装配完成定子固定。这两种定子装配方法均是针对定子与机壳静止的内转子盘式电机，而针对机壳与转子共同旋转、定子与轴静止的外转子盘式电机定子装配方法较少。外转子分块铁心盘式电机的定子固定面临诸多困难：将多个独立定子齿进行统一固定，并且要满足线圈从空间不充足的定子内径侧出线的条件，在保证足够机械强度前提下，与轴共同固定不发生轴向移动。
4、综上所述，设计一种适用于非高频外转子盘式电机、兼顾加工制造难度和成本的分块铁心盘式电机定子，保证盘式电机高效、高转矩密度的同时安全可靠地运行是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分块铁心盘式电机定子。
2、本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
3、一种分块铁心盘式电机定子，其特征在于：包括分块铁心、线圈、固定环、压圈及定子支架，所述线圈缠绕于分块铁心上，所述分块铁心嵌装入所述固定环内，所述定子支架套装在轴上，所述压圈和定子支架形成两侧挡板将固定环固定在压圈和定子支架中间，所述分块铁心、线圈、固定环、压圈及定子支架采用灌封胶将灌封成型；所述分块铁心由若干定子齿沿圆周均匀布置组成，所述定子齿包括齿靴和齿身，齿靴由若干切向叠压硅钢片组成，齿身由若干径向叠压硅钢片组成。
4、而且，所述固定环包括内环和外环，分别放置在分块铁心的内圆周和外圆周；所述内环包括内环体、内环爪、内环出线孔、内环凹槽、内环挡环和内环凸台；所述外环包括外环体和外环爪；所述内环爪和外环爪嵌放于分块铁心相邻的齿靴中间；内环爪和外环爪的数量与定子齿数量一致；内环出线孔沿固定环中心圆周分布；固定环将多个独立定子齿在内外径向进行了固定。
5、而且，所述压圈包括压圈体、压圈孔和螺钉孔；所述定子支架包括定子支架体、定子支架连接孔、定子支架出线槽、定子支架挡环和定子支架凸台；压圈和内环凸台配合，压圈套在定子支架凸台上，压圈孔和定子支架连接孔对齐并通过螺钉孔用螺钉紧固连接，从而将固定环轴向一端固定，定子支架挡环在轴向另一端与内环挡环配合将固定环固定；所述轴是空心轴，所述轴包括轴体、轴挡环和轴出线孔，在轴挡环另一侧的轴表面有螺纹；定子支架套装在轴上，轴向两端分别由轴挡环、与螺纹配合的螺母固定。
6、而且，所述分块铁心的加工步骤为：
7、s1、切割尺寸一致的第一种矩形硅钢片，其轴向长度和径向长度分别与齿靴的轴向长度和径向长度相同；
8、s2、沿切向相邻的第一种矩形硅钢片中间涂漆并叠压，叠压厚度与齿靴的切向最大长度相同；
9、s3、叠压后的第一种矩形硅钢片沿与齿靴相同的外轮廓切割，得到切向叠压硅钢片齿靴；
10、s4、切割尺寸一致的第二种矩形硅钢片，其轴向长度和切向长度分别与齿身的轴向长度和切向最大长度相同；
11、s5、沿径向相邻的第二种矩形硅钢片中间涂漆并叠压，叠压厚度与齿身的径向长度相同；
12、s6、叠压后的第二种矩形硅钢片沿与齿身相同的外轮廓切割，得到径向叠压硅钢片齿身；
13、s7、切割完成后的第一个齿靴和齿身一侧之间采用粘合剂固定，套装上绝缘纸和线圈后，用粘合剂固定齿身另一侧和第二个齿靴；
14、s8、齿身与齿靴固定后，在每个定子齿上沿轴向缠绕薄无纬带加固。
15、而且，所述线圈的出线步骤为：
16、1)导线在胎上缠线，成型为线圈；
17、2)线圈套在设置好绝缘纸的齿身上；
18、3)线圈从内环出线孔出线，在内环凹槽连线；
19、4)浸漆后，线圈通过定子支架出线槽和轴出线孔从轴的一端出线。
20、本专利技术的优点和有益效果为：
21、1、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，相比于软磁复合材料的分块铁心定子，磁导率高、饱和磁密高、在非高频下铁耗低，提高了盘式电机转矩输出能力和效率。
22、2、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，相比于齿靴和齿身都采用径向叠压硅钢片的结构，其组成齿靴的切向硅钢片遵循磁场的“磁阻最小原则”，在一定程度上增强了磁场，提高了盘式电机性能，并且较大的齿靴有利于下线。
23、3、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，相比于定子无齿靴且齿身采用径向叠压硅钢片的结构，削弱了气隙磁场谐波，降低了永磁体涡流损耗和永磁体温度，提高了盘式电机效率和运行可靠性。
24、4、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，组合叠片分块铁心定子的齿靴和齿身分开加工，由于形状简单可以采用先叠压后切割的方式，大大降低了加工制造难度，节约了材料和加工成本。
25、5、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，在分块铁心定子的内外侧设置固定环，利用相邻齿靴间隙将独立定子齿整合为一体固定。
26、6、本专利技术的分块铁心盘式电机定子，分块铁心盘式电机定子装配方法适用于所有外转子盘式电机场合，在固定环的内环留有凹槽便于线圈接线，配合定子支架和轴出线孔，来考虑内径侧出线，利用压圈和轴凸台形成挡板，保证分块铁心定子不发生轴向位移。<本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种分块铁心盘式电机定子，其特征在于：包括分块铁心(1)、线圈(2)、固定环(3)、压圈(4)及定子支架(5)，所述线圈(2)缠绕于分块铁心(1)上，所述分块铁心(1)嵌装入所述固定环(3)内，所述定子支架(5)套装在轴(6)上，所述压圈(4)和定子支架(5)形成两侧挡板将固定环(3)固定在压圈(4)和定子支架(5)中间，所述分块铁心(1)、线圈(2)、固定环(3)、压圈(4)及定子支架(5)采用灌封胶将灌封成型；所述分块铁心(1)由若干定子齿(1-1)沿圆周均匀布置组成，所述定子齿(1-1)包括齿靴(101)和齿身(102)，齿靴(101)由若干切向叠压硅钢片组成，齿身(102)由若干径向叠压硅钢片组成。
2.根据权利要求1所述的分块铁心盘式电机定子，其特征在于：所述固定环(3)包括内环(3a)和外环(3b)，分别放置在分块铁心(1)的内圆周和外圆周；所述内环(3a)包括内环体(301)、内环爪(302)、内环出线孔(303)、内环凹槽(304)、内环挡环(305)和内环凸台(306)；所述外环(3b)包括外环体(307)和外环爪(308)；所述内环爪(302)和外环爪(308)嵌放于分块铁心(1)相邻的齿靴(101)中间；内环爪(302)和外环爪(308)的数量与定子齿(1-1)数量一致；内环出线孔(303)沿固定环(3)中心圆周分布；固定环(3)将多个独立定子齿(1-1)在内外径向进行了固定。
3.根据权利要求2所述的分块铁心盘式电机定子，其特征在于：所述压圈(4)包括压圈体(401)、压圈孔(402)和螺钉孔(403)；所述定子支架(5)包括定子支架体(501)、定子支架连接孔(502)、定子支架出线槽(503)、定子支架挡环(504)和定子支架凸台(505)；压圈(4)和内环凸台(306)配合，压圈(4)套在定子支架凸台(505)上，压圈孔(402)和定子支架连接孔(502)对齐并通过螺钉孔(403)用螺钉紧固连接，从而将固定环(3)轴向一端固定，定子支架挡环(504)在轴向另一端与内环挡环(305)配合将固定环(3)固定；所述轴(6)是空心轴，所述轴(6)包括轴体(601)、轴挡环(602)和轴出线孔(603)，在轴挡环(602)另一侧的轴(6)表面有螺纹；定子支架(5)套装在轴(6)上，轴向两端分别由轴挡环(602)、与螺纹配合的螺母固定。
4.根据权利要求1所述的分块铁心盘式电机定子，其特征在于：所述分块铁心(1)的加工步骤为：
5.根据权利要求1所述的分块铁心盘式电机定子，其特征在于：所述线圈(2)的出线步骤为：
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【技术特征摘要】
1.一种分块铁心盘式电机定子，其特征在于：包括分块铁心(1)、线圈(2)、固定环(3)、压圈(4)及定子支架(5)，所述线圈(2)缠绕于分块铁心(1)上，所述分块铁心(1)嵌装入所述固定环(3)内，所述定子支架(5)套装在轴(6)上，所述压圈(4)和定子支架(5)形成两侧挡板将固定环(3)固定在压圈(4)和定子支架(5)中间，所述分块铁心(1)、线圈(2)、固定环(3)、压圈(4)及定子支架(5)采用灌封胶将灌封成型；所述分块铁心(1)由若干定子齿(1-1)沿圆周均匀布置组成，所述定子齿(1-1)包括齿靴(101)和齿身(102)，齿靴(101)由若干切向叠压硅钢片组成，齿身(102)由若干径向叠压硅钢片组成。
2.根据权利要求1所述的分块铁心盘式电机定子，其特征在于：所述固定环(3)包括内环(3a)和外环(3b)，分别放置在分块铁心(1)的内圆周和外圆周；所述内环(3a)包括内环体(301)、内环爪(302)、内环出线孔(303)、内环凹槽(304)、内环挡环(305)和内环凸台(306)；所述外环(3b)包括外环体(307)和外环爪(308)；所述内环爪(302)和外环爪(308)嵌放于分块铁心(1)相邻的齿靴(101)中间；内环爪(302)和外环爪(308)的数量与定子齿(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓远，赵晓晓，李天元，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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