一种轴向磁场电机的制作方法

本实用新型涉及电机结构技术领域，尤其涉及一种轴向磁场电机。

背景技术：

对于轴向磁场电机而言，由于轴向尺寸小、径向尺寸大，容纳的绕组多，其功率密度大、力能指标高，具有低速大转矩的直驱特性，已在机器人直驱关节、电动车轮、风力发电、家用电器、舰船舵机等领域获得应用。其结构一般包括定子组件和转子组件，并且转子组件中的转子盘与定子组件中的定子的对置面与转轴正交，转子盘与定子对置间距构成平面状磁隙，片状的磁钢固定在转子盘上。

随着对电机功率要求的不断提升，而电机的尺寸也要求越来越严苛，如何寻求一种不增大电机现有尺寸空间的基础上，提升电机功率密度的电机结构已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种轴向磁场电机，以在不增大电机现有尺寸空间的基础上，提升电机功率密度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种轴向磁场电机，包括平行且同轴正对布置的定子组件和转子组件，所述定子组件包括多圈同轴布置的环形定子组件，且相邻两圈所述环形定子组件之间设置有隔离区，所述环形定子组件包括圆周方向均匀布置的定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，且每个所述定子绕组的轴向方向均与所述定子组件的轴线方向平行；所述转子组件上设置有与所述环形定子组件一一对应布置的环形转子组件，所述环形转子组件上设置有与所述环形定子组件的定子绕组一一平行正对布置的永磁体。

优选地，所述隔离区为形成于相邻两圈所述环形定子组件之间的径向间隙，且所述径向间隙大于等于3mm。

优选地，所述定子组件还包括定子壳体，所述定子壳体的中部设置有轴承室，所述定子壳体的周向外缘设置有环形挡圈，所述环形定子组件设置在所述轴承室与所述环形挡圈之间。

优选地，所述转子组件包括中部形成有轴孔的转子支架，所述转子支架上设置有用于安装所述永磁体的永磁体安装槽。

优选地，所述永磁体安装槽由在所述转子支架上呈径向布置且用于对所述永磁体周向限位的永磁体固定筋和在所述转子支架上呈周向布置且用于对所述永磁体进行径向限位的永磁体固定环围成。

优选地，所述永磁体固定筋与所述转子支架为一体式结构。

优选地，所述永磁体固定筋的两侧面还设置有用于对所述永磁体轴向限位的限位凸台，所述永磁体上设置有与所述限位凸台相适配的限位凹槽。

优选地，所述转子组件与所述定子组件之间形成的空气层的厚度为0.5-3mm。

相比于背景技术介绍内容，上述轴向磁场电机，包括平行且同轴正对布置的定子组件和转子组件，定子组件包括多圈同轴布置的环形定子组件，且相邻两圈环形定子组件之间设置有隔离区，环形定子组件包括圆周方向均匀布置的定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的定子绕组，且每个定子绕组的轴向方向均与定子组件的轴线方向平行；转子组件上设置有与环形定子组件一一对应布置的环形转子组件，环形转子组件上设置有与环形定子组件的定子绕组一一平行正对布置的永磁体。该轴向磁场电机结构，由于采用了多圈同轴布置的环形定子组件和与环形定子组件一一对应布置的环形转子组件结构，从而使得定子组件上能够布置更多的定子绕组，转子组件上能够布置更多的永磁体，继而能够提高电机的空间利用率，也即在不增大电机整体尺寸的基础上提高电机的功率密度，即提高单位体积内电机的转换功率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的轴向磁场电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的定子组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的转子组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的转子支架的结构示意图。

上图1-图4中，

定子组件1、转子组件2、隔离区3、定子铁心4、定子绕组5、永磁体6、定子壳体7、轴承室8、环形挡圈9、轴孔10、转子支架11、永磁体固定筋12、永磁体固定环13、限位凸台14。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种轴向磁场电机，以在不增大电机现有尺寸空间的基础上，提升电机功率密度。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-图4所示，本实用新型实施例提供的一种轴向磁场电机，包括平行且同轴正对布置的定子组件1和转子组件2，定子组件1包括多圈同轴布置的环形定子组件，且相邻两圈环形定子组件之间设置有隔离区3，环形定子组件包括圆周方向均匀布置的定子铁芯4和缠绕在定子铁芯4上的定子绕组5，且每个定子绕组5的轴向方向均与定子组件1的轴线方向平行；转子组件2上设置有与环形定子组件一一对应布置的环形转子组件，环形转子组件上设置有与环形定子组件的定子绕组一一平行正对布置的永磁体6。

该轴向磁场电机结构，由于采用了多圈同轴布置的环形定子组件和与环形定子组件一一对应布置的环形转子组件结构，从而使得定子组件上能够布置更多的定子绕组，转子组件上能够布置更多的永磁体，继而能够提高电机的空间利用率，也即在不增大电机整体尺寸的基础上提高电机的功率密度，即提高单位体积内电机的转换功率。

需要说明的是，上述轴向磁场电机运行过程中，各圈的定子绕组通入交替变化的电流，从而产生变化的磁场。由于定子铁芯的导磁作用，将磁场导入定子组件1与转子组件2之间的空气，并与转子磁场相互作用，实现机-电能量转换。其中，由于隔离区的存在，使得相邻两圈环形定子组件之间的能够实现电绝缘。一般来说，该隔离区3可以是形成于相邻两圈环形定子组件之间的径向间隙，且径向间隙大于等于3mm。

另外需要说明的是，由于环形定子组件与环形转子组件为一一对应的多圈布置方式，并且相邻两圈之间还设置有隔离区，因此，可以拆分为多台电机使用，每台电机可单独运行，也可同时运行，极大提高电机的容错性能和运行工况匹配度，达到运行最优。比如，如图2和图3中示出的是，环形定子组件和环形转子组件均为两圈的结构形式，此时该电机可拆分为两台电机来使用。此外，从应用层面来讲，上述轴向磁场电机可作为电动机运行，也可作为发电机运行，还可作为电动发电一体化系统应用，实际应用中可以根据实际需求进行选择相应的应用场景。

进一步的实施方案中，上述定子组件1一般还包括定子壳体7，该定子壳体7的中部设置有轴承室8，定子壳体7的周向外缘设置有环形挡圈9，环形定子组件设置在轴承室8与环形挡圈9之间。其中该定子壳体的作用主要是用于安装固定环形定子组件的定子铁心和定子绕组，满足机械支撑要求，其中位于定子壳体中部的轴承室，主要是为了便于轴的支撑旋转。

在一些具体的实施方案中，上述转子组件2的具体结构，可以包括中部形成有轴孔10的转子支架11，转子支架11上设置有用于安装永磁体6的永磁体安装槽。其中转子支架11上的轴孔主要是为了实现转子组件的转动，转子支架的架体主要是为了实现永磁体的安装和机械结构的支撑。

进一步的实施方案中，上述永磁体安装槽的具体结构形式，可以是由在转子支架11上呈径向布置且用于对永磁体6周向限位的永磁体固定筋12和在转子支架11上呈周向布置且用于对永磁体6进行径向限位的永磁体固定环13围成。采用上述永磁体安装槽的结构形式，使得永磁体的安装和拆卸更加方便。当然可以理解的是，上述永磁体安装槽的结构形式仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是直接在转子支架上开设安装槽的结构形式。

这里需要说明的是，上述永磁体固定筋12与转子支架11优选为一体式结构。该一体式结构具体可以是转子支架与永磁体固定筋为一体成型结构，也可以是通过焊接固定而成一体式结构。当然也可以采用分体式结构，比如永磁体通过沉头螺钉固定在转子支架上的结构形式等。

进一步的实施方案中，为了使得永磁体6在永磁体安装槽内固定的更加稳定，避免甩出或者脱落，上述永磁体固定筋12的两侧面还设置有用于对永磁体6轴向限位的限位凸台14，永磁体6上设置有与限位凸台14相适配的限位凹槽。通过限位凸台与永磁体上限位凹槽的配合，实现了永磁体相对永磁体安装槽轴向方向的有效限位，避免了脱落和甩出的风险。

除此之外，需要说明的是，一般来说，上述轴向磁场电机的转子组件2与定子组件1之间形成的空气层的厚度范围为0.5-3mm。当然可以理解的是，上述空气层的厚度范围仅仅是本实用新型对于大多数轴向磁场电机的优选厚度数值范围而已，实际应用过程中，还可以根据具体需求选择对应的其他厚度范围值。

以上对本实用新型所提供的轴向磁场电机进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。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原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。