轴向磁通电机的共磁轭定子的制作方法

1.本发明属于电机技术领域，涉及一种轴向磁通电机，特别是一种轴向磁通电机的共磁轭定子。


背景技术：

2.轴向磁通电机也称盘式电机，轴向磁通电机具有结构紧凑、效率高、功率密度大等优点，轴向磁通电机尤其适合应用于电动车辆、可再生能源系统、储能系统和工业设备等场合。
3.轴向磁通电机的结构多样，如单定子转子结构、双定子中间转子结构、双转子中间定子结构和多盘式结构等。关于轴向磁通电机的相关文件较多，如中国专利文献记载的圆盘式磁电机（申请号942417380），盘式无刷电机（申请号2010100179564）。
4.申请人也曾提出了电机转子组件及电机（申请号202022393422.3）、无磁轭定子组件及轴向永磁轮毂式电机（申请号202022484723.7）。在制造多盘式结构轴向磁通电机时存在着轴向长度大，零部件通用性低的问题。


技术实现要素：

5.本发明提出了一种轴向磁通电机的共磁轭定子，本发明要解决的技术问题是如何降低多盘式结构轴向磁通电机的轴向长度。
6.本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种轴向磁通电机的共磁轭定子，包括一套铁芯和两套线圈组件，铁芯呈圆环状，铁芯的中段为磁轭部，铁芯的两端面上均具有多条扁线嵌槽，每条扁线嵌槽均沿铁芯的径向线设置，多条扁线嵌槽绕着铁芯的轴心线周向均匀分布，扁线嵌槽径向贯通；每套线圈组件均具有多对扁线段，一组线圈组件中所有对数的扁线段一一对应地嵌入铁芯一端面上的扁线嵌槽内，另一组线圈组件中所有扁线段一一对应地嵌入铁芯另一端面上的扁线嵌槽内。
7.该共磁轭定子的磁轭部不仅传导位于磁轭部一侧线圈组件产生的磁力，还传导位于磁轭部另一侧线圈组件产生的磁力。在双转子中间定子结构的轴向磁通电机中使用该共磁轭定子能提高电机输出扭矩。与双转子中间双定子轴向磁通电机相比，可节约双定子之间间隙以及一个轭磁部的宽度，进而降低多盘式结构轴向磁通电机的轴向长度以及降低轴向磁通电机的制造成本。
8.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述扁线嵌槽呈长方体状，扁线嵌槽的大侧面与铁芯的轴心线平行设置，这样有利于提高共磁轭定子磁力。
9.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，分别位于铁芯两端面上的扁线嵌槽数量相同，分别位于铁芯两端面上的扁线嵌槽一一对应设置，分别位于铁芯两端面上的扁线嵌槽沿铁芯轴向重叠设置；这样能提高磁力线一致性，实现提高磁力。
10.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述位于铁芯同一侧部上相邻两个扁线嵌槽之间形成一个铁芯嵌块部，每套线圈组件中相邻两对扁线段之间形成一小铁芯安装
槽；每套线圈组件均具有多对扁线段，小铁芯安装槽与铁芯嵌块部形状相吻合，该结构有利于提高磁力。
11.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，每套所述线圈组件由三组线圈组成，三组线圈位于同一平面上，三组线圈绕着线圈绕组的轴心线周向均匀分布。
12.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述共磁轭定子还包括定子连接圈，定子连接圈位于铁芯的外侧，铁芯与定子连接圈固定连接；定子连接圈上具有定子螺栓孔。共磁轭定子通过定子连接圈与电机壳体固定连接，这样轴向磁通电机可采用主轴输出动力，同时该共磁轭定子安装在不同型号的轴向磁通电机上。
13.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述共磁轭定子还包括定子底托，定子底托位于铁芯的内侧，定子底托与定子连接圈固定连接。
14.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述共磁轭定子还包括多根沿径向线设置的螺栓，螺栓穿过定子连接圈和铁芯的磁轭部，螺栓与定子底托螺纹连接。该结构不仅同时实现定子底托和定子连接圈均与铁芯固定连接，还使三个零件可拆卸，同时还降低连接结构对磁力的影响。
15.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述定子底托上安装有轴承。通过轴承与主轴相连接，实现提高共磁轭定子安装牢固性和稳定性。
16.在上述的轴向磁通电机的共磁轭定子中，所述定子底托上具有散热孔；通过设置散热孔实现提高共磁轭定子的散热性，进而降低共磁轭定子的温度，降低永磁转子因温度过高而磁力下降可能性。
附图说明
17.图1是轴向磁通电机共磁轭定子的爆炸图。
18.图2是共磁轭定子中线圈绕组的主视结构示意图。
19.图3是图2中局部结构示意图。
20.图4是线圈组件的局部立体结构示意图。
21.图5是线圈的主视结构示意图。
22.图6是线圈的仰视结构示意图。
23.图7是线圈的局部立体结构示意图图8是轴向磁通电机定子中铁芯的主视结构示意图。
24.图9是轴向磁通电机的剖视结构示意图。
25.图中，1、定子连接圈；1a、定子螺栓孔；2、线圈绕组；2a、线圈组件；2a1、小铁芯安装槽；2b、铁芯；2b1、磁轭部；2b2、扁线嵌槽；2b3、铁芯嵌块部；21、线圈；21a、上导电层；21b、下导电层；211、扁线带；211a、扁线段；212、大铁芯安装槽；213、扁线连接带；3、定子底托；4、螺栓；5、轴承；100、共磁轭定子；200、主轴；300、转子；400、端盖；500、紧固件；600、端盖定子；700、隔套。
具体实施方式
26.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
27.实施例一：图1至图9所示，共磁轭定子100呈圆环状，共磁轭定子100包括定子连接圈1、线圈绕组2和定子底托3。
28.线圈绕组2呈圆环状，线圈绕组2包括两套线圈组件2a和一套铁芯2b，线圈组件2a和铁芯2b紧配合。根据实际情况，线圈组件2a和铁芯2b之间还可采用封胶包裹。
29.铁芯2b呈圆环状，铁芯2b的中段为磁轭部2b1，铁芯2b的两端面上均具有多条扁线嵌槽2b2，扁线嵌槽2b2径向贯通，扁线嵌槽2b2呈长方体状，扁线嵌槽2b2的大侧面与铁芯2b的轴心线平行设置。位于铁芯2b同一侧部上相邻两个扁线嵌槽2b2之间形成一个铁芯嵌块部2b3，即磁轭部2b1的两侧均具有铁芯嵌块部2b3。
30.每条扁线嵌槽2b2均沿铁芯2b的径向线设置，多条扁线嵌槽2b2绕着铁芯2b的轴心线周向均匀分布。分别位于铁芯2b两端面上的扁线嵌槽2b2数量相同，分别位于铁芯2b两端面上的扁线嵌槽2b2一一对应设置，分别位于铁芯2b两端面上的扁线嵌槽2b2沿铁芯2b轴向重叠设置。说明书附图给出铁芯2b每个端面上扁线嵌槽2b2的数量为240条。根据实际情况可适应性地增加或减少，作为优先铁芯2b每个端面上扁线嵌槽2b2的数量为偶数且180条至300条。
31.每套线圈组件2a均由三组线圈21组成，线圈21也呈圆环状，三组线圈21位于同一平面上，三组线圈21绕着线圈绕组2的轴心线周向均匀分布；由此三组线圈21交错布置。如图3所示，实线、虚线和点划线均示意一组线圈21。采用三组线圈21可增加磁通均匀性，提高输出扭矩，提高输出转速调控范围。
32.线圈21分为两层导电层，两层导电层沿着线圈绕组2的轴心线方向层叠设置，为了便于描述分别称为上导电层21a和下导电层21b。每层导电层中均具有多段沿线圈绕组2径向设置的扁线段211a，扁线段211a的横截面呈长方形，扁线段211a的大侧面与线圈绕组2的轴心线平行设置。每层导电层中扁线段211a的数量相同且一一对应地重合设置。
33.上导电层21a和下导电层21b中各一段扁线段211a且两段扁线段211a重合设置称为一对扁线段211a；线圈组件2a中扁线段211a的数量与铁芯2b每个端面上扁线嵌槽2b2的数量相同。说明书附图给出每组线圈21中相邻两对扁线段211a之间形成一个大铁芯安装槽212，每组线圈21形成80个大铁芯安装槽212，一套线圈组件2a中相邻两对扁线段211a之间形成一小铁芯安装槽2a1；一套线圈组件2a中形成240个小铁芯安装槽2a1。小铁芯安装槽2a1大致呈扇形，即由外至内逐渐缩小，小铁芯安装槽2a1与铁芯嵌块部2b3形状相吻合。
34.一组线圈组件2a中所有对数的扁线段211a一一对应地嵌入铁芯2b一端面上的扁线嵌槽2b2内，铁芯嵌块部2b3一一对应地嵌入小铁芯安装槽2a1内；另一组线圈组件2a中所有扁线段211a一一对应地嵌入铁芯2b另一端面上的扁线嵌槽2b2内，铁芯嵌块部2b3一一对应地嵌入小铁芯安装槽2a1内。
35.线圈21采用多条扁线带211头尾对接而成，这样便于线圈21的制造以及多组线圈21组装在一起。每层导电层中一条扁线带211称为首段扁线带，一条扁线带211称为尾段扁线带，其余扁线段211a称为中段扁线带，首段扁线带和尾段扁线带相邻设置。上导电层21a中中段扁线带的两端分别与下导电层21b中与上述中段扁线带左右相邻的两条扁线带211对接；该两条扁线带211可以均为中段扁线带，也可以一条为首段扁线带，另一条为中段扁线带，还可以一条为尾段扁线带，另一条为中段扁线带。其中一层导电层中首段扁线带和尾段扁线带采用扁线连接带213电连接，另一导电层中首段扁线带和尾段扁线带用于电连接
外部电源；由此实现控制重合设置的两段扁线段211a电流方向相同，同一导电层中相邻两段扁线段211a电流方向相反，该线圈21具有结构简单，控制方便的优点。
36.如图7所示，上导电层21a中的一中段扁线带sz1的外端与下导电层21b中的一中段扁线带xz1的外端接触实现电连接；中段扁线带sz1的内端与下导电层21b中首段扁线带xt的内端接触实现电连接。下导电层21b中的一中段扁线带xz1和首段扁线带xt之间的一扁线带211称为尾段扁线带xw；上述的中段扁线带sz1与上述的尾段扁线带xw重合设置。上述的中段扁线带sz1左右相邻的两段扁线段211a分别称为首段扁线带st和中段扁线带sz2，上述的首段扁线带st与上述的首段扁线带xt重合设置；上述的中段扁线带sz2与上述的中段扁线带xz1重合设置。上述的首段扁线带xt与上述的尾段扁线带xw通过扁线连接带213电连接。
37.位于上导电层21a中的扁线带211内端部向左侧弯折，外端部向右侧弯折；位于下导电层21b中的扁线带211内端部向右侧弯折且向上延伸，外端部向左侧弯折且向上延伸，这样便于两条扁线带211对接，且对接面位于两条扁线带211的中心面上，进而避免三组线圈21之间产生干涉。
38.假设电流从上述的首段扁线带st流入且由外至内流动，那么上述的首段扁线带xt中电流也由外至内流动；上述的中段扁线带sz1和上述的尾段扁线带xw中电流均由内至外流动；电流使铁芯嵌块部2b3产生磁感线；由于磁轭部2b1共用，该共磁轭定子100也称为共共磁轭定子100。当从一组线圈21通电切换至两组线圈21通电后，通常磁通量增加，主轴200转动速度更大，主轴200转动更稳定。当从两组线圈21通电切换至三组线圈21通电后，通常磁通量增加，主轴200转动速度更大，主轴200转动更稳定。
39.定子连接圈1位于线圈绕组2的外侧，定子连接圈1上具有定子螺栓孔，这样不仅便于定子连接圈1安装固定，还能提高共磁轭定子100通配性和通用性。定子底托3位于线圈绕组2的内侧，定子底托3和定子连接圈1与线圈绕组2之间均通过可拆卸结构固定连接。
40.共磁轭定子100还包括多根沿径向线设置的螺栓4，螺栓4穿过定子连接圈1和线圈绕组2的磁轭部2b1，最后与定子底托3螺纹连接。定子底托3上安装有轴承5，这样定子底托3与主轴200之间通过轴承5相连接，实现提高共磁轭定子100安装牢固性和稳定性。定子底托3上具有散热孔，这样有利于定子散热。
41.如图9所示，轴向磁通电机为双转子中间定子结构，轴向磁通电机包括主轴200、两个转子300、一个共磁轭定子100和两组端盖400。共磁轭定子100位于两个转子300之间，两个端盖400分别与主轴200的两端部转动连接；两组端盖400和一个共磁轭定子100通过多组紧固件500和隔套700固定连接。两个端盖400上均固定连接有端盖定子600，由此轴向磁通电机形成两组环形磁场，实现降低轴向磁通电机的轴向长度。
42.实施例二：本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：线圈组件2a由两组线圈21组成或仅由一组线圈21组成。根据实际情况可适应性地减少扁线嵌槽2b2的数量和/或适应性地增加每组线圈21中扁线段211a的对数。