一种永磁电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁电机。


背景技术：

2.近年来，随着高端装备制造业发展，对于各种类型机器人的需求日益旺盛，在许多高强度工作场合使用机器人可以极大提高生产效率，降低人工成本，而永磁同步电机作为机器人的理想动力来源，对永磁同步电机性能也提出了更高要求。在整个行业趋势下，永磁同步电机朝着高功率密度，轻量化，小型化发展。
3.目前永磁同步电机广泛应用于电动汽车、有轨无轨机车、航空航天、电梯、家用电器、航海等领域，开发出高功率、高转速、高力矩、高效率、质轻的永磁同步电机可见对节能环保、高效高质量服务等方面具有很大的推动作用。但是现有永磁同步电机存在如下缺点：
4.现有大多数机器人永磁同步电机为径向磁通，由于内径限制，往往需要通过增加整机长度来提高转矩，不适用于许多空间结构紧凑的机器人场合。
5.对于许多特殊场合，需要采用高惯量机型，同时也受到了安装结构的限制。


技术实现要素：

6.为本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种永磁电机。
7.本发明提供的永磁电机，包括：定子组件和转子组件；所述定子组件包括第一定子以及位于所述第一定子轴向端侧的第二定子；所述转子组件包括固定于转子轴上且沿轴向布置的第一转子及第二转子，所述第一转子位于所述第一定子径向内侧，且所述第一转子与所述第二转子之间形成径向间隙，以使所述第一转子与所述第一定子之间形成径向主磁通；所述第二转子轴向面对所述第二定子且所述第二转子与所述第二定子之间形成轴向间隙，以使所述第二转子与所述第二定子之间形成轴向主磁通。
8.在一些实施例中，所述第一定子包括第一定子铁心以及缠绕在所述第一定子铁心上的第一线圈绕组；所述第二定子包括第二定子铁心以及缠绕在所述第二定子铁心上的第二线圈绕组，所述第二线圈绕组与所述第一线圈绕组串联连接。
9.在一些实施例中，所述第一转子包括固定在所述转子轴上的第一转子铁心以及设置在所述第一转子铁心上沿周向分布的多个第一磁体，所述第一磁体与所述第一线圈绕组形成径向主磁通；所述第二转子包括固定在所述转子轴上的第二转子铁心以及设置在所述第二转子铁心上的多个第二磁体，所述第二转子铁心位于所述第一转子铁心轴向侧方，所述第二磁体面对所述第二线圈绕组，所述第二磁体与所述第二线圈绕组形成轴向主磁通。
10.在一些实施例中，所述第二定子铁心的第一面设置有多个第二定子齿，所述第二线圈绕组缠绕在每个所述第二定子齿上；所述第二转子铁心的第二面设置有多个第二容纳槽，在每个所述第二容纳槽内设置有所述第二磁体，其中，所述第二面轴向面对所述第一面。
11.在一些实施例中，所述第二定子铁心一体成型形成盘状，所述第二定子齿沿着所
述盘状的第二定子铁心周向均布；和/或，所述第二转子铁心一体成型形成盘状，所述第二磁体沿着所述盘状的第二转子铁心周向均布。
12.在一些实施例中，所述第一定子铁心包括由硅钢片叠压形成的第一定子齿，所述第一线圈绕组缠绕在每个所述第一定子齿上；所述第一转子铁心包括由硅钢片叠压形成的第一容纳槽，在每个所述第一容纳槽内设置有所述第一磁体。
13.在一些实施例中，所述第一定子齿、所述第二定子齿的数量为6个；所述第一磁体、所述第二磁体的数量为5个。
14.在一些实施例中，所述第二定子固定在所述第一定子轴向第一端或第二端；所述第二转子位于所述第一转子的轴向第一侧或第二侧。
15.在一些实施例中，所述第二定子设置有两个，分别固定在所述第一定子轴向第一端和第二端；所述第二转子设置有两个，分别位于所述第一转子轴向第一侧和第二侧。
16.在一些实施例中，所述第二定子固定在永磁电机的后端盖；所述第二转子位于所述第一转子轴向第二侧，所述第二侧临近所述后端盖。
17.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
18.本发明的定子及转子均为复合结构，第一定子、第一转子分别为径向磁通定子和径向磁通转子，二者耦合形成径向主磁通；第二定子、第二转子分别为轴向定子和轴向转子，二者耦合形成轴向主磁通，径向主磁通和轴向主磁通组成混合磁路，提高转矩，同时永磁体产生的径向磁通和轴向磁通均得到了利用，消除了端部漏磁效应，提高了电机材料利用率，减轻了电机的重量，提高了功率密度，使电机结构更加紧凑，同时提高负载稳定性。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
20.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
21.图1是根据本发明一示例性实施例示出的永磁电机分解示意图；
22.图2是根据本发明一示例性实施例示出的永磁电机剖示图；
23.图3是根据本发明一示例性实施例示出的第一定子铁心结构示意图；
24.图4是根据本发明一示例性实施例示出的第二定子铁心结构示意图；
25.图5是根据本发明一示例性实施例示出的第一转子铁心结构示意图；
26.图6是根据本发明一示例性实施例示出的第二转子铁心结构示意图；
27.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示
所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.如图1-图6所示，本发明实施例提供一种轴向磁通和径向磁通复合式结构的永磁电机，使得永磁体产生的径向磁通和轴向磁通均得到了利用，消除了端部漏磁效应，提高了电机材料利用率，减轻了电机的重量，提高了功率密度，而且能够在有效增加电机转动惯量前提下，不增加轴向尺寸，使电机结构更加紧凑，同时提高负载稳定性。
31.本发明实施例的永磁电机包括：定子组件和转子组件。
32.定子组件包括第一定子11以及位于第一定子11轴向端侧的第二定子12。第一定子11具有轴向方向上相对的第一端和第二端。第二定子12可以位于第一定子11第一端侧或者第二端侧。
33.转子组件包括固定于转子轴30上且沿轴向布置的第一转子21及第二转子22，优选的，第一转子21及第二转子22在轴向方向上并列安装套在转轴30上，做同步转动，二者可以采用转轴上的轴肩定位间隔布置。第一转子21位于第一定子11径向内侧，即第一定子11套设在第一转子21外周，第一转子21与第二转子之间形成径向间隙(气隙)，以使第一转子21与第一定子11之间形成径向主磁通。第二转子22轴向面对第二定子12且第二转子22与第二定子12之间形成轴向间隙(气隙)，以使第二转子22与第二定子12之间形成轴向主磁通。
34.本发明的定子及转子均为复合结构，第一定子11、第一转子21分别为径向磁通定子和径向磁通转子，二者耦合形成径向主磁通；第二定子12、第二转子22分别为轴向定子和轴向转子，二者耦合形成轴向主磁通，径向主磁通和轴向主磁通组成混合磁路在提高转矩，且轴向定子与径向定子装配在一起，使得永磁体产生的径向磁通和轴向磁通均得到了利用，消除了端部漏磁效应，提高了电机材料利用率，减轻了电机的重量，提高了功率密度，使电机结构更加紧凑，同时提高负载稳定性。
35.在一些示例中，第二定子12固定在第一定子11轴向第一端或第二端；第二转子22位于第一转子21的轴向第一侧或第二侧。也就是说，本发明的永磁电机的第二定子12可以固定在第一定子11上形成复合结构，固定位置可以是第一定子11任意一端(第一端或者第二端)。类似的，第二转子22可以固定在转子轴30上且位于第一转子21的轴向任意一侧(第一侧或第二侧)，确保第二转子22和第二定子12面对产生轴向磁通即可。
36.但并不限于此，在另一些实施例中，第二定子12可以设置有两个，分别固定在第一定子11轴向第一端和第二端，即在第一定子11轴向两端均设置第二定子12。类似的，第二转子22设置有两个，分别位于第一转子21轴向第一侧和第二侧。从而形成两个轴向磁通路，进一步提升电机功率密度。
37.本发明还不限于此，在又一些实施例中，第二定子12可以固定在永磁电机的后端盖上。对应的，第二转子22位于第一转子21轴向第二侧，第二侧临近后端盖，使得第二转子22与后端盖上的第二定子12面对产生轴向磁通。
38.换言之，本发明实施例的第二定子12、第二转子22的设置位置以及数量可以根据需要做出调整。
39.在一些实施例中，第一定子11包括第一定子铁心以及缠绕在第一定子铁心上的第一线圈绕组112；第二定子12包括第二定子铁心以及缠绕在第二定子铁心上的第二线圈绕组122，第二线圈绕组122与第一线圈绕组112串联连接。在一示例中，第一定子铁心包括由硅钢片叠压形成的第一定子齿111，第一线圈绕组112缠绕在每个第一定子齿111上；第二定子铁心可以呈圆盘状，第二定子铁心的第一面设置有多个沿其周向均布的第二定子齿121，第二线圈绕组122缠绕在每个第二定子齿121上。
40.第一转子21包括固定在转子轴30上的第一转子铁心以及设置在第一转子铁心上沿周向分布的多个第一磁体212，第一磁体212与第一线圈绕组112形成径向主磁通。示例的，第一转子铁心包括由硅钢片叠压形成的第一容纳槽211，在每个第一容纳槽内211设置有第一磁体212。
41.第二转子22包括固定在转子轴30上的第二转子铁心以及设置在第二转子铁心上的多个第二磁体222，第二转子铁心位于第一转子铁心轴向侧方，第二磁体222面对第二线圈绕组122，第二磁体222与第二线圈绕122组形成轴向主磁通。示例的，第二转子铁心可以呈圆盘状，第二转子铁心的第二面设置有多个沿其周向均布的第二容纳槽221，在每个第二容纳槽221内设置有所述第二磁体222，其中，第二转子22的第二面轴向面对第二定子铁心的第一面。
42.本发明在径向转子(第一转子21)轴向侧方设置轴向转子(第二转子22)，轴向转子为圆盘式结构，在提高输出输出转矩的同时，增加电机惯量，无需额外增加惯量盘，不增加轴向尺寸，使得惯量盘与轴向转子一体化，整机结构更加紧凑。
43.在一些示例中，上述第一定子齿111、第二定子齿121的数量为6个；第一磁体212、第二磁体222的数量为5个。采用径向定子(第一定子11)与径向转子(第一转子21)构成6/5槽极，具有最少的反电势谐波含量，提高电机输出转矩。
44.进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
45.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
46.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
47.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
48.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。