一种盘式电机定子铁芯结构、定子组件及盘式电机的制作方法

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1.本实用新型涉及一种盘式电机定子铁芯结构、定子组件及盘式电机。


背景技术：

2.盘式电机具有高径长比、高转矩密度、高运行效率的特点，在外形上类似扁平的圆盘，特别适用于安装空间有严格限制的场合，所以盘式电机在许多领域得到了广泛的应用。盘式电机定子上粘有多块扇形或圆柱形按n、s极性交替排列的永磁体，并固定在电枢一侧或两侧的端盖上。永磁体轴向磁化，从而在气隙平面中产生多极的轴向磁场。电枢绕组的有效导体在空间沿径向呈辐射状分布。
3.现在盘式电机包括安装在电机轴上的电机转子和电机定子，定子包括定子铁芯，定子铁芯一般采用硅钢片冲卷成型的工艺制成。如图1所示，将硅钢片带01先冲出方形槽02，再卷绕成圆饼，起始和终止位置焊接固定后得到定子铁芯，该定子铁芯在加工过程中，为保证硅钢片带01卷圆后径向方向上槽型一致，使得定子齿的宽度一直在变化，导致硅钢片带01的加工难度大，且硅钢片带01的利用率低，冲裁产生的废料多；另外，采用该硅钢片带01制成的定子铁芯的定子齿部和定子轭部是一体的，使得无法灵活调整齿高、齿宽、槽型等参数，不利于进行派生设计及系列化设计。
4.目前也有人发明了一种带模块化齿轭结构的定子的盘式电机，具体可参考专利号为：202123125066.8，专利名称为：一种基于模块化定子齿轭结构的盘式电机的实用新型专利，该方案的电机定子包括定子壳、定子齿、定子轭和线圈，定子齿是由若干硅钢片沿电机轴径向叠压形成的模块化结构，定子轭是由若干硅钢片沿电机轴轴向叠压形成的模块化结构，定子齿与定子轭沿着圆周方向交错排列安装在圆形的定子壳内，线圈安装在定子齿上，转子采用永磁体直接贴到转子壳的结构，模块化的定子齿与定子轭具有易于切割、加工高效、结构简单、绕线方便的优点，大大降低了盘式电机的加工难度与成本，但由于该方案仍存在以下缺点：
5.1)定子轭采用轴向叠压的方式，在进行系列化设计和派生设计时，如要改变定子外径，则需要针对不同尺寸的定子轭冲片重新设计相应的冲片模具，这样会导致系列化设计和派生设计的成本增多。
6.2)定子齿与定子壳的配合面分别为平面和圆弧面，使得定子齿与定子壳配合时存在间隙，配合不牢固，容易导致定子齿与定子轭之间配合不紧密，从而使定子齿和定子轭配合处存在间隙，导致电机电磁性能下降。
7.上述的派生设计是指针对需求对定子铁芯的外径和/或厚度进行相应修改。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种利于进行系列化设计与派生设计，可减少不同尺寸的定子轭冲片模具的研发，降低派生设计的成本、提高派生设计效率，且能确保定子齿与定子轭之间紧密配合的盘式电机定子铁芯结构、定子组件及盘式电机。
9.本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
10.本实用新型的第一个目的是提供一种盘式电机定子铁芯结构，盘式电机定子铁芯结构包括定子轭部和多个定子齿部，定子轭部上设置有多个齿部安装槽，多个齿部安装槽与多个定子齿部对应，定子齿部的底部安装在齿部安装槽里，定子齿部沿定子轭部的轴向方向延伸，定子齿部包括若干沿定子轭部的径向方向层叠布局的第一冲片，定子轭部是由呈带状的第二冲片卷绕而成的多层结构，多层第二冲片径向层叠布局，第二冲片上设置有若干第一缺口，每一层卷圆后的第二冲片上的第一缺口对应布局，多层第二冲片上对应的第一缺口形成一个齿部安装槽。
11.优选地，所述定子齿部的底部设置有第一连接结构，所述定子轭部上、对应于每一个所述齿部安装槽设置有与第一连接结构相适配的第二连接结构，定子齿部通过第一连接结构与第二连接结构配合以使所述定子齿部的底部安装到所述齿部安装槽里。
12.优选地，所述第一连接结构包括设置在所述定子齿部的侧面、往两侧伸出的卡脚，所述第二连接结构包括铆舌，铆舌连接于所述定子轭部，且铆舌位于所述齿部安装槽的槽口位置，铆舌与所述齿部安装槽的槽底之间形成一用于与卡脚配合的空间，卡脚嵌装在对应的空间里。
13.优选地，于所述铆舌的上、下端面分别设置有第二缺口，第二缺口位于所述铆舌与所述定子轭部的连接处。
14.优选地，所述铆舌的下端面为一斜面。
15.优选地，于所述齿部安装槽的槽底上设置有第一铆钉槽，第一铆钉槽里插装有一铆钉，铆钉用以顶起所述定子齿部以使所述卡脚与所述铆舌相互顶压配合。
16.优选地，所述第一连接结构包括设置在所述定子齿部的侧面的第二铆钉槽，所述第二连接结构包括第三铆钉槽和铆钉，第三铆钉槽分布在所述齿部安装槽的槽壁上，且第三铆钉槽与所述齿部安装槽连通，第二铆钉槽与第三铆钉槽对应，对应的第二铆钉槽与第三铆钉槽形成一铆钉孔，铆钉插装在铆钉孔里以将所述定子齿部固定安装于所述定子轭部上。
17.优选地，所述定子齿部的底面为一平面，所述定子齿部的顶面为一平面或者弧面。
18.本实用新型的第二个目的是提供一种定子组件，定子组件包括上述所述的一种盘式电机定子铁芯结构。
19.本实用新型的第三个目的是提供一种盘式电机，盘式电机包括上述所述的一种定子组件。
20.本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
21.1)本实用新型提供的盘式电机定子铁芯结构，通过将定子轭部和定子齿部分体设计，且定子齿部包括若干沿定子轭部的径向方向层叠布局的第一冲片，定子轭部是由呈带状的第二冲片卷绕而成的多层结构，使得在进行派生设计时，若需改变定子铁芯的外径，则只需改变定子轭部的卷绕层数和定子齿部的第一冲片的数量即可，若需改变定子铁芯的厚度，则只需改变定子齿部的第一冲片的高度即可，本方案利于进行派生设计，且可减少定子轭部冲片模具的研发，降低派生设计的成本、还能提高派生设计的效率，定子轭部上设置有齿部安装槽，定子齿部的底部安装在齿部安装槽里可确保定子齿部与定子轭部之间紧密配合，从而保证电机的电磁性能稳定，提高产品力；另外，将定子轭部和定子齿部分体设计，使
得在冲裁第一冲片和第二冲片时可减少废料的产生，提高材料的利用率，而且根据电机各个功率段的设计需求，还可通过采用不同尺寸的定子轭部与不同尺寸的定子齿部相互搭配出多种适用于不同需求的电机的定子铁芯，从而有利于电机的系列化设计。
22.2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
23.图1是为现有技术提供的定子铁芯的结构示意图；
24.图2是为本实用新型实施例一提供的定子铁芯的立体结构示意图；
25.图3是为本实用新型实施例一提供的定子铁芯的分解结构示意图；
26.图4是为本实用新型实施例一提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图；
27.图5是为本实用新型实施例一提供的定子齿部的立体结构示意图；
28.图6是为本实用新型实施例一提供的定子轭部卷绕状态的结构示意图；
29.图7是为本实用新型实施例一提供的定子齿部的主视结构示意图；
30.图8是为本实用新型实施例二提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图；
31.图9是为本实用新型实施例二提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图(铆舌设有第二缺口)；
32.图10是为本实用新型实施例二提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图(铆舌下端面为斜面)；
33.图11是为本实用新型实施例二提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图(齿部安装槽的槽底插装有铆钉)；
34.图12是为本实用新型实施例三提供的定子轭部与一定子齿部的装配关系的结构示意图；
35.图13是为本实用新型实施例四提供的定子齿部的主视结构示意图。
具体实施方式：
36.下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
37.实施例一：
38.如图2至图6所示，本实施例提供的是一种盘式电机定子铁芯结构，盘式电机定子铁芯结构包括定子轭部10和多个定子齿部20，定子轭部10上设置有多个齿部安装槽101，多个齿部安装槽101与多个定子齿部20对应，定子齿部20的底部安装在齿部安装槽101里，定子齿部20的底部与齿部安装槽101过盈配合，定子齿部20沿定子轭部10的轴向方向延伸，定子齿部20包括若干沿定子轭部10的径向方向层叠布局的第一冲片1，定子轭部10是由呈带状的第二冲片2卷绕而成的多层结构，多层第二冲片2径向层叠布局，第二冲片2上设置有若干第一缺口21，每一层卷圆后的第二冲片2上的第一缺口21对应布局，多层第二冲片2上对应的第一缺口21形成一个齿部安装槽101，使得在进行派生设计时，若需改变定子铁芯的外径，则只需改变定子轭部10的卷绕层数和定子齿部20的第一冲片1的数量即可，若需改变定子铁芯的厚度，则只需改变定子齿部20的第一冲片1的高度即可，本方案利于进行派生设
计，且可减少定子轭部10冲片模具的研发，降低派生设计的成本、还能提高派生设计的效率，定子轭部10上设置有齿部安装槽101，定子齿部20的底部安装在齿部安装槽101里可确保定子齿部20与定子轭部10之间紧密配合，从而保证电机的电磁性能稳定，提高产品力；另外，将定子轭部10和定子齿部20分体设计，使得在冲裁第一冲片1和第二冲片2时可减少废料的产生，提高材料的利用率，而且根据电机各个功率段的设计需求，还可通过采用不同尺寸的定子轭部10与不同尺寸的定子齿部20相互搭配出多种适用于不同需求的电机的定子铁芯，从而有利于电机的系列化设计。
39.所述第一冲片1和所述第二冲片2为硅钢片。
40.如图7所示，所述定子齿部20的底面201为一平面，所述定子齿部20的顶面202为一平面，且定子齿部20的底面201与定子齿部20的顶面202平行设置。
41.实施例二：
42.本实施例是在实施例一的基础上对定子齿部20与定子轭部10之间的配合方式进行改良的。
43.如图8所示，为确保定子齿部20与定子轭部10之间能够紧密配合，本方案在所述定子齿部20的底部设置有第一连接结构，所述定子轭部10上、对应于每一个所述齿部安装槽101设置有与第一连接结构相适配的第二连接结构，定子齿部20通过第一连接结构与第二连接结构配合以使所述定子齿部20的底部安装到所述齿部安装槽101里；具体地，所述第一连接结构包括设置在所述定子齿部20的侧面、往两侧伸出的卡脚3，所述第二连接结构包括两个间隔设置的铆舌4，铆舌4连接于所述定子轭部10，且铆舌4位于所述齿部安装槽101的槽口位置，铆舌4与所述齿部安装槽101的槽底之间形成一用于与卡脚3配合的空间，卡脚3嵌装在对应的空间里，安装时，可以先将定子轭部10加热，然后再进行定子齿部20的安装，结构简单，安装方便，使得定子齿部20与定子轭部10之间能够紧密配合，从而保证电机的电磁性能稳定。
44.作为一个优选方案，如图9所示，于所述铆舌4的上、下端面分别设置有第二缺口5，第二缺口5位于所述铆舌4与所述定子轭部10的连接处30，第二缺口5的设计是为了降低铆舌4与定子轭部10的连接强度，在确保铆舌4能压紧卡脚3的前提下，使铆舌4具备形变条件，避免安装定子齿部20后铆舌4因形变而损坏。
45.作为一个优选方案，如图10所示，所述铆舌4的下端面为一斜面，便于定子齿部20的安装。
46.作为一个优选方案，如图11所示，于所述齿部安装槽101的槽底上设置有第一铆钉槽6，第一铆钉槽6里插装有一铆钉7，铆钉7用以顶起所述定子齿部20以使所述卡脚3与所述铆舌4相互顶压配合，加强定子齿部20与定子轭部10之间的连接强度，从而保证电机的电磁性能稳定。
47.实施例三：
48.本实施例是在实施例二的基础上对第一连接结构和第二连接结构进行改良的，实施例二中的第一连接结构为于所述定子齿部20的底部的侧面、往两侧伸出的卡脚3，第二连接结构为接于所述定子轭部10的两个间隔设置的铆舌4，铆舌4与所述齿部安装槽101的槽底之间形成一用于与卡脚3配合的空间，这样的结构在冲裁冲片时会产生较多的废料，使得材料利用率低。
49.为解决上述问题，如图12所示，本实施例中的第一连接结构包括设置在所述定子齿部20的侧面的第二铆钉槽8，第二连接结构包括第三铆钉槽9和铆钉7，第三铆钉槽9分布在所述齿部安装槽101的槽壁上，且第三铆钉槽9与所述齿部安装槽101连通，第二铆钉槽8与第三铆钉槽9对应，对应的第二铆钉槽8与第三铆钉槽9形成一铆钉孔，铆钉7插装在铆钉孔里以将所述定子齿部20固定安装于所述定子轭部10上，简化第一连接结构和第二连接结构的结构，直接开设铆钉槽，可减少冲裁冲片时产生的废料，提高材料利用率。
50.实施例四：
51.本实施例是在实施例一或者实施例二或者实施例三的基础上对定子齿部20的结构进行改良的，实施例一或者实施例二或者实施例三中的定子齿部20的底面201和顶面为平行设置的平面，定子齿部20的顶面202采用平面使得盘式电机的气隙均匀，均匀的气隙设计具有齿槽转矩相对较高，使得电机运行时产生的振动和噪声相对较大，电机的气隙磁密谐波、转矩脉动大，使得电机运行时的平稳性相对差。
52.为解决上述问题，如图13所示，本实施例中的定子齿部20的底面201为一平面，定子齿部20的顶面202为一弧面，使电机的气隙变成不均匀气隙，从而改善永磁体在气隙中产生的磁场，使气隙磁通密度更接近于正弦波分布，削弱气隙磁通密度的谐波含量，降低电机的齿槽转矩，并降低电机的转矩脉动，进而优化电机的噪声和振动，提高电机的电磁性能。
53.实施例五：
54.本实施例提供的是一种定子组件，定子组件包括实施例一或者实施例二或者实施例三或者实施例四所述的一种盘式电机定子铁芯结构。
55.实施例六：
56.本实施例提供的是一种盘式电机，盘式电机包括实施例五所述的一种定子组件。
57.以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。