一种轴向电机的制作方法

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种轴向电机。

背景技术：

电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。传统的电机均是径向电机，即磁场方向沿转轴径向，其定子包覆转子的形式，导致体积较大。且由于传统电机中通常采用内槽绕制线圈，因此无法采用线径较粗的铜线以及机器绕制，只能采用铜丝绕制，绕制难度大，并导致其等效电阻较大，发热严重。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种轴向电机，其通过将磁场方向改变为轴向来减小体积，并同时对线圈的结构进行改进来降低难度。

具体的，本实用新型解决其技术问题所采用的一种技术方案是：一种轴向电机，包括机壳和设置于机壳内的转轴、n个定子和m个转子，其中1≤n<m，从而使得定子交错设置于m个转子之间，所述转子设置于转轴上并可随转轴同步转动，且转子绕转轴设置有l对n极和s极，且相邻的两个磁极相反，其中l为正整数，所述定子的外壁与机壳固定连接、中心开设有供转轴穿过的让位孔，且定子上绕让位孔均匀设置有3l个绕组，且其通电形成的磁场方向沿转轴的轴向，所述绕组具体包括线圈磁芯和铜箔，所述线圈磁芯由若干根截面呈正六边形的硅钢条拼接而成，所述铜箔包覆于线圈磁芯外。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述定子的数量n为大于或等于1的自然数，且满足n＝m-1。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述定子的数量n＝1，转子的数量m＝2，两个转子之间设置有距离调节装置，所述距离调节装置用于调节两个转子与定子之间的气隙。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述转轴的中心穿设有丝杆，所述丝杆的上段和下段设置有螺纹方向相反的两个螺纹段，转轴的上段和下段沿轴向设置有显露丝杆的螺纹段的槽口，两个所述的转子分别安装于转轴的上段和下段并设置有与槽口适配的齿部，齿部的内端面设置有与螺纹段啮合的内螺纹，通过槽口、丝杆、齿部形成所述的距离调节装置，并在转动丝杆时同时调节两个转子与定子之间的距离。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述转子与转轴固定设置，且每个定子与上下端的转子之间的气隙相同。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述定子设置有定子固定支架，所述定子固定支架包括内环、外环和3l根支撑内环和外环的辐条，所述定子固定支架通过3l根辐条形成3l个扇形的安装位，所述线圈磁芯压制为与之适配的扇形结构，所述内环的内圈形成所述的让位孔。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述定子固定支架上设置有冷却水道。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述定子的上下端面均设置有陶瓷层。

作为上述方案的进一步改进，可选的，所述转子的外圆周与机壳之间设置有滚动轴承，所述滚动轴承通过螺栓或螺钉与机壳固定。

作为上述方案的进一步改进，可选的，m个转子沿转轴轴向对齐设置，使得上下两个转子之间的n极对齐、s极对齐，n个定子沿转轴轴向对齐设置，且上下对齐的两个绕组之间串联设置。

本实用新型的有益效果之一是：沿转轴轴向设置转子和定子，较传统的定子包覆转子的结构而言，极大地缩小了电机的体积；定子上设置3l个绕组可以形成l个极数的三相绕组，由于结构与传统的内槽不同，因此可以采用线圈磁芯加铜箔的方式组成，可先将铜箔绕制于线圈磁芯的周侧，再将其安装于定子上，因此线圈的绕制更为简便，并且工作过程中绕组的热量通过铜箔直接传导至定子、机壳上，较传统结构中通过定子线圈的定子铁芯传导热量的方式，导热效率更高，过载能力更强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是本实用新型中转子的一种结构示意图；

图3是本实用新型中定子的一种结构示意图；

图4是图3所示冷却流道的一种设置示意图；

图5是与图4相对的冷却流道的设置示意图；

图6是本实用新型的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

参照图1～图5，本实用新型公开一种轴向电机，包括机壳200和设置于机壳200内的转轴100、n个定子300和m个转子400，其中1≤n<m，从而使得定子300交错设置于m个转子400之间，所述转子400设置于转轴100上并可随转轴100同步转动，且转子400绕转轴100设置有l对n极和s极，且相邻的两个磁极相反，其中l为正整数，所述定子300的外壁与机壳200固定连接、中心开设有供转轴100穿过的让位孔，且定子300上绕让位孔均匀设置有3l个绕组，且其通电形成的磁场方向沿转轴100的轴向，所述绕组具体包括线圈磁芯306和铜箔305，所述线圈磁芯306由若干根截面呈正六边形的硅钢条拼接而成，所述铜箔305包覆于线圈磁芯306外。

其中，m个转子400沿转轴100轴向对齐设置而使得上下两个转子400之间的n极对齐、s极对齐，n个定子300沿转轴100轴向对齐设置且上下对齐的两个线圈之间串联设置，从而便于工作过程中的电流控制。

在上述的技术方案中，通过沿转轴100的轴向设置转子400和定子300，较传统的定子300包覆转子400的结构而言，极大地缩小了电机的体积。在定子300上设置的3l个绕组可以形成三相绕组，该绕组形成的磁场方向沿转轴100轴向，即绕组所围成的平面垂直于转轴100的轴向，因此其结构与传统的内槽绕制不同，可以采用线圈磁芯306加铜箔305的方式组成，可先将铜箔305绕制于线圈磁芯306的周侧，再将其安装于定子300上，因此绕组的绕制更为简便，不会出现线径尺寸较大而无法绕制的问题，并且铜箔305的设置可以有效减小线圈电阻，减缓工作过程中的发热程度，同时通过铜箔305绕制对应匝数的线圈，精度更高。并且工作过程中线圈的热量通过铜箔305直接传导至定子300、机壳200上，较传统结构中通过定子线圈的定子铁芯传导热量的方式，导热效率更高，过载能力更强。通过正六边形的硅钢条来拼合形成线圈磁芯306，可实现无缝拼合，并且有助于减少涡流损耗。

为了实现结构的最优化，所述定子300的数量n为大于或等于1的自然数，且满足n＝m-1，从而使得在定子300和转子400沿转轴100的轴向上下交错设置的时候，每个定子300的上下端均具有一个转子400。

本实施例以l＝1为示例进行讲解，即转子上设置有一对磁极，且n极和s极所对应的圆心角均为180°，而定子上设置三个绕组，每个绕组对应的圆心角为120°。

作为上述定子300、转子400数量设置的第一优选实施方式，如图6所示，所述定子300的数量n＝1，转子400的数量m＝2，即转轴100的中间位置设置定子300、两端设置转子400。采用此种结构设置时，机壳200的整体高度不高，近似一个轮毂，因此可称之为轮毂电机。本实施方式中，两个转子400之间设置有距离调节装置，所述距离调节装置用于调节两个转子400与定子300之间的气隙。由于电机的性能受气隙影响较大，气隙大了磁阻也会变大，但是适当的气隙可以防止在交流大信号或直流偏置下产生磁饱和现象，减小磁导率。通过设置距离调节装置可以调整气隙大小，从而便于在测试时调节至合适的气隙值，在研制阶段无需生产多套具备不同气隙值的电机来进行实验，有利于降低生产研发成本。并且，在实际工作中，可以先增大气隙，提供电路缓冲能力，在转速提高后减小气隙提高输出功率。

作为该距离调节装置的第一优选实施方式，所述转轴100的中心穿设有丝杆500，所述丝杆500的上段和下段设置有螺纹方向相反的两个螺纹段，转轴100的上段和下段沿轴向设置有显露丝杆500的螺纹段的槽口，两个所述的转子400分别安装于转轴100的上段和下段并设置有与槽口适配的齿部，齿部的内端面设置有与螺纹段啮合的内螺纹，通过槽口、丝杆500、齿部形成所述的距离调节装置，并在转动丝杆500时同时调节两个转子400与定子300之间的距离。该丝杆500在电机正常运转时与转轴100同步转动，仅在需要调节气隙时才启动，其控制通过外部电机控制。在丝杆500和转轴100之间设置阻尼器，从而在非调节状态下，通过阻尼器作用使得丝杆500和转轴100同步转动，而在调节状态下则通过外力克服阻尼器的作用而实现丝杆500相对转轴100转动。

作为该距离调节装置的第二优选实施方式，定子300上开设的让位孔孔径大于转轴100，转子400与转轴100之间通过花键连接而实现可轴向滑动，定子300上下端的两个转子400之间于靠近转轴100的位置设置一穿过让位孔的丝杆500，丝杆500的两端分别螺纹连接一转子400，且螺纹方向相反。

作为上述定子300、转子400数量设置的第二优选实施方式，如图1所示，定子300的数量n≥2，转子400的数量m＝n+1，并且在定子300、转子400交错设置时，所述转子400与转轴100固定设置，且每个定子300与上下端的转子400之间的气隙相同，从而确保定子300、转子400于转轴100上均匀分布，有利于扭矩力的控制。

为了实现绕组于定子300上的安装固定，优选的，如图3所示，所述定子300设置有定子固定支架，所述定子固定支架包括内环303、外环301和三根支撑内环303和外环301的辐条302，所述定子固定支架通过三根辐条302形成三个扇形的安装位，所述线圈磁芯306压制为与之适配的扇形结构，从而在绕制铜箔305之后配装于安装位内。并且为了消除绕组与定子固定支架之间的装配间隙，定子300的上下端面采用氮化铝封装。由于氮化铝的室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，抗熔融金属侵蚀的能力强，同时还是电绝缘体，因此采用氮化铝封装，对定子300的重量增幅不大，但能够有效固定绕组与定子固定支架，同时不会影响定子300在电机中的电学性能。定子固定支架在装入机壳200内之后，于机壳200外穿设螺栓固定连接外环301，从而实现定子300的安装固定。

进一步的，为了提高电机的散热效率，在部分实施例中可以于定子固定支架上设置冷却水道304。具体的，可以设置三条冷却水道304以分别对应一绕组，每条冷却水道304均从一辐条302进入，在穿过内环303的环壁从相邻的一辐条302内穿出。并且如图4和图5所示，有两条冷却水道304位于同一水平面而共用一个辐条302上的进水流道或出水流道，而另一条冷却水道304高于或低于该两条冷却水道304而与之位于不同平面，以便于加工生产。

考虑到转子400与转轴100之间可能会存在微小间隙，在气隙较小的时候容易擦碰到定子300，故此在部分实施例中，所述定子300的上下端面均设置有陶瓷层。由于陶瓷镀层工艺已广泛应用于各个行业领域，属于本领域技术人员可获得的公知常识，因此具体如何在定子300的上下端面设置陶瓷层在此不作赘述。通过陶瓷镀层来提高定子300的耐磨性、绝缘性，可有效避免因转子400擦碰而受损。并且还可于内环303的内壁上设置陶瓷层来提高内环303与转轴100之间的耐磨性。同时还可于陶瓷层上设置石墨粉来增加润滑。

进一步的，在定子300数量大于或等于2的情况下，为了避免转子400发生扫镗而损坏，在部分实施例中，所述转子400的外圆周与机壳200之间设置有滚动轴承，所述滚动轴承通过螺栓或螺钉与机壳200固定。

在实际安装时，先将转轴100安装于机壳200内，再将转子400、定子300逐个地装入机壳200内并通过螺栓或螺钉固定。并且在定子300数量大于或等于2的情况下，转子400与转轴100之间可通过销钉固定而实现同步转动，也可通过花键结构固定实现同步转动。

除此之外，在部分实施例中，定子300的端面不设置陶瓷层，而于机壳200内充入润滑油来提高润滑，防止擦碰受损。

该电机在工作过程中，通过霍尔感应检测转子400的转动位置，再控制三个绕组的电流，从而通过磁场作用于转子400上推动转轴100转动。其具体的控制模式与三相电机相似，也与变频空调的变频器相似，其均为现有技术所公开，属于本领域技术人员所能获知的公知常识，并且本方案的改进点也不涉及控制器的内部结构，故在此不作赘述。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案：比如将l设置为2，即转子400上设置两个n极两个s极且交错排布，而定子300上设置六个绕组。本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。