转子导磁板及SMC无轭型轴向磁场电机的制作方法

本实用新型涉及电机领域，特别是指一种转子导磁板及具有该导磁板的SMC无轭型轴向磁场电机。

背景技术：

轴向永磁电机(axial flux permanent magnet machine，AFPMM)也称盘式永磁电机(或轴向磁场/磁通电机)，气隙呈平面型，气隙磁场沿轴向分布，因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得越来越多的关注。AFPMM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。

图1示出了无轭型轴向磁场电机的一种典型结构，其包括位于中间的定子组件和位于两侧的转子组件，其中：定子组件包括定子铁芯6'、绕设在定子铁芯6'上的定子线圈5'、以及用于固定定子铁芯6'和定子线圈5'的定子支架1'，定子铁芯6'通常采用软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)制成，以降低涡流损耗；转子组件包括位于定子组件两侧成对设置的磁钢4'、设置在磁钢4'背面的转子导磁板3'、以及设置在转子导磁板3'背面的转子支撑2'。

发明人在研究过程中发现，现有转子导磁板一般采用低碳钢板或电工钢板，冲压或切豁的边角料浪费大，利用率低，且高频涡流损耗大；而如果采用SMC材料一体成型模压制造，则需要较大尺寸和较大压力的压机，以确保转子导磁板的质量，然而，压机的压力有限，且受限于压机的成本，采用该方式难以制造较大功率和尺寸的转子导磁板。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适用于大尺寸转子导磁板制造，且制造方便、成本低、高频损耗小的转子导磁板及具有该导磁板的SMC无轭型轴向磁场电机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，提供一种转子导磁板，所述转子导磁板为环形，由至少两个同心圆环依次套接形成，每个同心圆环均采用SMC材料一体成型模压制造。

进一步的，所述同心圆环的数量为3-8个。

进一步的，相邻两同心圆环中内侧的同心圆环的外表面上设置有凸起，外侧的同心圆环的内表面上设置有与所述凸起相配合的凹槽。

进一步的，所述同心圆环上设置有相互对齐的插孔，所述插孔内插设有定位销。

进一步的，所述定位销采用SMC材料制成。

进一步的，每个同心圆环的端面面积相等。

另一方面，提供一种SMC无轭型轴向磁场电机，包括定子组件和位于所述定子组件两侧的转子组件，所述定子组件包括采用SMC材料制成的定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子线圈，所述转子组件包括位于所述定子组件两侧成对设置的磁钢、设置在所述磁钢背面的转子导磁板、以及设置在所述转子导磁板背面的转子支撑，其中，所述转子导磁板为上述的转子导磁板。

进一步的，所述磁钢通过胶粘贴在所述转子导磁板上，所述转子导磁板通过胶粘贴在所述转子支撑上。

进一步的，所述定子组件还包括用于支撑所述定子铁芯和定子线圈的定子支架，所述定子支架包括内圈、外圈、以及位于所述内圈和外圈之间的若干连接部，相邻两连接部之间形成有用于放置所述定子铁芯和定子线圈的透孔，所述透孔的形状和大小与所述定子线圈的形状和大小相适应以使得所述定子线圈放入所述透孔中后两者相互接触，所述透孔的深度与所述定子线圈的高度相一致；所述内圈、外圈和连接部为一体式非铁磁金属结构；所述定子支架上连接有散热装置。

进一步的，所述定子支架的材质为铝或铜。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中，转子导磁板由至少两个同心圆环依次套接形成，每个同心圆环均采用SMC材料一体成型模压制造，这样，通过将大尺寸的转子导磁板变为多个小尺寸的同心圆环，方便采用常规的压机高质量的制造得到，因此，本实用新型特别适用于较大功率和尺寸转子导磁板制造，制造方便，成本低，并且由于采用SMC材料，故转子导磁板在高频区域具有涡流损耗小的优点。

附图说明

图1为现有技术中无轭型轴向磁场电机的典型结构示意图；

图2为本实用新型的转子导磁板的结构示意图；

图3为图2所示转子导磁板的使用状态示意图；

图4为本实用新型的SMC无轭型轴向磁场电机中定子支架的结构示意图，其中(a)为端面正视图，(b)为立体图；

图5为图4所示定子支架的使用状态示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

现有技术中，对于判断该选用多少吨压力的粉末冶金设备(即压机)，需要计算产品成形时的压力以进行选用。例如，粉末成形到一定密度时单位压力为5吨/cm²，产品横截面积为3cm²，则成形压力为5*3＝15吨，但一般压机使用最大压力的7～8成，所以要成形15吨压力的话，需选用15/0.7＝21吨，故最好选用大于21吨的压机。

下面以具体的转子导磁板为例说明压机的选用。

1)如果转子导磁板的外径为30cm，内径为20cm，则转子导磁板净面积为393cm²，如粉末成形到一定密度时单位压力为5吨/cm²，设备压力利用系数为0.7，则压机吨位为393*5/0.7＝2807吨；

2)如果转子导磁板的外径为20cm，内径为10cm，则转子导磁板净面积为236cm²，如粉末成形到一定密度时单位压力为5吨/cm²，设备压力利用系数为0.7，则压机吨位为236*5/0.7＝1686吨。

一般粉末冶金厂家的压机吨位都在千吨以下，轴向磁场电机的一个特点就是直径要大才能做出较大功率，这就导致采用SMC材料一体成型模压制造技术难以制造较大功率和尺寸的转子导磁板。

一方面，本实用新型提供一种转子导磁板11，如图2所示，该转子导磁板11为环形，由至少两个同心圆环依次套接形成，同心圆环的数量优选为3-8个，图中所示实施例同心圆环的数量为5个，分别为11a、11b、11c、11d、11e，每个同心圆环均采用SMC材料一体成型模压制造。

本实用新型的转子导磁板，由至少两个同心圆环依次套接形成，每个同心圆环均采用SMC材料一体成型模压制造，这样，通过将大尺寸的转子导磁板变为多个小尺寸的同心圆环，方便采用常规的压机高质量的制造得到，因此，本实用新型特别适用于较大功率和尺寸转子导磁板制造，制造方便，成本低，并且由于采用SMC材料，故转子导磁板在高频区域具有涡流损耗小的优点。

本实用新型中，为提高转子导磁板的固定牢固性和整体性，可以采用以下辅助固定方式(图中未示出)：

相邻两同心圆环中内侧的同心圆环的外表面上设置有凸起，外侧的同心圆环的内表面上设置有与所述凸起相配合的凹槽，凸起和凹槽可以为多个，具体数量可以根据需要灵活设置；

或者，所述同心圆环上设置有相互对齐的插孔，所述插孔内插设有定位销，优选的，所述定位销采用SMC材料制成。

并且，每个同心圆环的端面面积优选相等(具体可以为50-100cm²)，这样在制造每个同心圆环时只需更换不同的模具即可，压机的压力等参数可保持不变，无需重新设置，增加了压制的方便性。

另一方面，本实用新型提供一种SMC无轭型轴向磁场电机，包括定子组件和位于所述定子组件两侧的转子组件，所述定子组件包括采用SMC材料制成的定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子线圈，所述转子组件包括位于所述定子组件两侧成对设置的磁钢、设置在所述磁钢背面的转子导磁板、以及设置在所述转子导磁板背面的转子支撑，其中，所述转子导磁板为上述的转子导磁板。由于转子导磁板结构与上相同，故此处不再赘述。

本实用新型的SMC无轭型轴向磁场电机中，转子导磁板由至少两个同心圆环依次套接形成，每个同心圆环均采用SMC材料一体成型模压制造，这样，通过将大尺寸的转子导磁板变为多个小尺寸的同心圆环，方便采用常规的压机高质量的制造得到，因此，本实用新型特别适用于较大功率和尺寸转子导磁板制造，制造方便，成本低，并且由于采用SMC材料，故转子导磁板在高频区域具有涡流损耗小的优点。

如图3所示，为方便安装固定，磁钢12可以通过胶粘贴在转子导磁板11上，转子导磁板11也通过胶粘贴在转子支撑13上。

本实用新型中，优选的，定子组件还包括用于支撑定子铁芯和定子线圈的定子支架，如图4-5所示，该定子支架包括内圈1、外圈2、以及位于内圈1和外圈2之间的若干连接部3(沿径向分布)，相邻两连接部3之间形成有用于放置定子铁芯5和定子线圈6的透孔4(每个透孔内放置一组定子铁芯和定子线圈)，透孔4的形状和大小与定子线圈6的形状和大小相适应(形状相同，大小相同或比定子线圈略大一点)，以使得定子线圈6放入透孔4中后两者相互接触实现紧密配合，透孔4的深度与定子线圈6的高度相一致，以实现两者全面接触，提高导热速度；内圈1、外圈2和连接部3为一体式非铁磁金属结构，优选为导热性能好、成本相对低的铝或铜等材质。

由于透孔的形状和大小与定子线圈的形状和大小相适应，故将定子铁芯和定子线圈安装入透孔中后，定子线圈与透孔紧密配合，从而可实现定子铁芯和定子线圈的牢固固定；并且，由于内圈、外圈和连接部为一体式金属结构，金属导热快，故能够将定子线圈上的热量快速带走。

相对于现有技术，如专利文献CN103329410B中的定子壳体采用塑料对定子铁芯、线圈进行固定和密封冷却，需要塑料模具，制造难度大，成本高，且易形成漏液，本申请中的该定子支架为一体式金属材质，制造难度低，成本可控，工艺简便，对定子铁芯和定子线圈固定方便，并且通过金属本身向外导热，导热快速，更容易将定子线圈上的热量带走，无需设置密闭腔体，不存在漏液的风险。

为提高定子铁芯的固定牢固性，可以采用以下辅助固定方式(图中未示出)：

在内圈1的内表面上设置与透孔4相连通的螺孔，所述螺孔内安装有用于固定所述定子铁芯和定子线圈的螺钉；

或者，在外圈2的外表面上设置与透孔4相连通的螺孔，所述螺孔内安装有用于固定所述定子铁芯和定子线圈的螺钉；

或者，透孔4的端面上设置有用于固定所述定子铁芯和定子线圈的镂空盖板，具体的，镂空盖板可以仅将定子铁芯的边缘盖住固定即可，镂空盖板优选为非铁磁材料，其可通过螺钉或卡接等方式固定。

为减小透孔4和定子线圈6之间的缝隙，提高导热效率，透孔4和定子线圈6之间可以涂设有导热胶。

本实用新型中，定子支架可以视作为定子壳体，此时其外部无需额外设置定子壳体；为提高制造方便性，定子支架也可以视作为设置在定子壳体内的元件，此时需要在定子支架上设置定子壳体(环形筒状即可，用于保护内部器件且对外起连接固定作用)，所述散热装置设置在该定子壳体上，热量传导至定子支架后，再经定子壳体传导至散热装置从而实现散热。

散热装置可以为风冷或油冷等各种类型的散热装置，由于其为本领域的公知常识，故此处不再详述。当散热装置采用油冷方式时，优选的，还可以在定子支架内部设置油路循环通道，以进一步提高散热能力。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。