模块化轴向永磁电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种模块化轴向永磁电机。


背景技术：

2.随着社会经济的发展,人们对于电机的性能要求越来越高,高功率密度电机由于体积小、重量轻、效率高等特点受到了越来越多的关注。相较于传统的径向永磁电机，轴向永磁电机在电机极数足够多，轴向长度与外径的比率足够小时，具有更大的转矩和功率密度，此外，轴向永磁电机还具有转动惯量小、结构紧凑、重量轻、效率高等优点，尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、飞轮储能系统和工业设备等要求高转矩密度和空间紧凑的场合。
3.轴向永磁电机的难点在于定子铁心的制造，近年来，smc材料因其低涡流损耗、各向同性、材料易加工等优点在电机领域得到了广泛的研究与应用。smc材料非常适用于定子无磁轭模块化轴向永磁电机的三维磁路结构，但由于smc材料存在磁导率低的问题，使得电机的输出转矩小，功率密度和转矩密度低。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种模块化轴向永磁电机，旨在提高轴向永磁电机的输出性能。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的一种模块化轴向永磁电机包括两个外转子以及内定子，两个所述外转子以所述内定子为轴对称设置，所述内定子包括定子铁心以及多个电枢绕组，所述定子铁心包括多个定子模组，所述定子模组包括中柱以及位于所述中柱轴向两侧的第一齿冠和第二齿冠，所述第一齿冠和所述第二齿冠的形状均为扇形，所述电枢绕组一一对应地绕制在所述中柱上。
6.在一实施例中，所述中柱沿径向方向的长度小于所述第一齿冠和所述第二齿冠的长度，所述中柱沿圆周方向的宽度小于所述第一齿冠和所述第二齿冠的宽度。
7.在一实施例中，所述第一齿冠和所述第二齿冠形状相同且在水平面的投影为同一图形。
8.在一实施例中，相邻两所述定子模组的所述第一齿冠之间形成平行的槽开口，相邻两所述定子模组的所述中柱之间形成定子平行槽。
9.在一实施例中，多个所述定子模组沿周向均匀间隔布置，且多个所述定子模组均通过非磁性材料连接。
10.在一实施例中，所述外转子包括转子背铁以及安装在所述转子背铁表面上的永磁体。
11.在一实施例中，所述永磁体的形状为扇形且沿轴向充磁。
12.在一实施例中，两个所述外转子位于同一轴线上的永磁体的充磁方向相同。
13.本实用新型的技术方案中，模块化轴向永磁电机包括两个外转子以及内定子，两
个所述外转子以所述内定子为轴对称设置，所述内定子包括定子铁心以及多个电枢绕组，所述定子铁心包括多个定子模组，所述定子模组包括中柱以及位于所述中柱轴向两侧的第一齿冠和第二齿冠，所述第一齿冠和所述第二齿冠的形状均为扇形，所述电枢绕组一一对应地绕制在所述中柱上。在本技术方案中，减轻了定子铁心的重量，绕线简单，方便安装与拆卸，降低了生产加工工艺难度和成本，并且定子模组采用smc材料模压成型形成，减少了切削加工量，同时也有效减小了电机的涡流损耗。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例的模块化轴向永磁电机的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例的定子模组的结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例的定子模组的剖面示意图；
18.图4是本实用新型实施例的外转子的结构示意图；
19.图5是本实用新型的主磁场路径示意图。
20.附图标号说明：10、外转子；11、转子背铁；12、永磁体；20、内定子；21、中柱；22、第一齿冠；23、第二齿冠；30、电枢绕组。
21.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.并且，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
26.本实用新型提供一种模块化轴向永磁电机。
27.如图1-3所示，本实用新型实施例提供的模块化轴向永磁电机包括两个外转子10以及内定子20，两个所述外转子10以所述内定子20为轴对称设置，所述内定子20包括定子
铁心以及多个电枢绕组30，所述定子铁心包括多个通过smc材料模压成型的定子模组，所述定子模组包括中柱21以及位于所述中柱21轴向两侧的第一齿冠22和第二齿冠23，所述第一齿冠22和所述第二齿冠23的形状均为扇形，所述电枢绕组30一一对应地绕制在所述中柱21上。
28.在本实施例中，模块化轴向永磁电机包括两个外转子10以及内定子20，两个所述外转子10以所述内定子20为轴对称设置，所述内定子20包括定子铁心以及多个电枢绕组30，所述定子铁心包括多个定子模组，所述定子模组包括中柱21以及位于所述中柱21轴向两侧的第一齿冠22和第二齿冠23，所述第一齿冠22和所述第二齿冠23的形状均为扇形，所述电枢绕组30一一对应地绕制在所述中柱21上。在本技术方案中，减轻了定子铁心的重量，绕线简单，方便安装与拆卸，降低了生产加工工艺难度和成本，并且定子模组采用smc材料模压成型形成，减少了切削加工量，同时也有效减小了电机的涡流损耗。
29.其中，所述中柱21沿径向方向的长度小于所述第一齿冠22和所述第二齿冠23的长度，所述中柱21沿圆周方向的宽度小于所述第一齿冠22和所述第二齿冠23的宽度。所述第一齿冠22和所述第二齿冠23形状相同且在水平面的投影为同一图形。
30.在本实施例中，通过采用一种齿部扩张的定子结构，增大了定子铁心和转子永磁体12的有效长度，提高了电机的转矩输出能力，弥补了smc材料磁导率低的缺点，同时也解决了绕组端部带来的电机体积增大的问题，进一步提升了电机的功率密度和转矩密度。
31.并且，相邻两所述定子模组的所述第一齿冠22之间形成平行的槽开口，相邻两所述定子模组的所述中柱21之间形成定子平行槽。并且多个所述定子模组沿周向均匀间隔布置，且多个所述定子模组均通过轻质非磁性材料连接。在本实施例中，通过采用模块化结构，缩短了磁通路径，减轻了定子铁心的重量，绕线简单，方便安装与拆卸，降低了生产加工工艺难度和成本。
32.请参考图4，所述外转子10包括转子背铁11以及安装在所述转子背铁11表面上的永磁体12。所述永磁体12的形状为扇形且沿轴向充磁，两个所述外转子10位于同一轴线上的永磁体12的充磁方向相同。在本实施例中，电机工作时,主磁场路径如图5所示,主磁场从一侧外转子10的永磁体12出发,轴向穿过气隙和中间的内定子20，到达与之相对应的另一个外转子10的永磁体12，沿周向经过转子轭部到相邻磁极，再一次穿过轴向气隙和中间的内定子20到达第一个外转子10的永磁体12，最后沿转子轭部回到出发的磁极，构成一个完整的闭合磁路。
33.在上述实施例中，尤为适用于轴向磁场电机的制造。并且smc材料由表面盖有绝缘薄膜的软磁铁粉粒压制而成，因此它可以使复杂结构容易成形,是一种高强度和高密度且压缩性极好的物质。这种制造方法使轴向磁场电机电定子铁心的制造变得非常容易，解决了电枢铁心制造困难的难题，同时减小了制造工时。
34.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。