导磁介质结构及具有该结构的定子盘和无铁芯盘式电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机械电机技术领域，特别设及一种导磁介质结构，W及具有该导磁介 质结构的定子盘及无铁忍盘式电机。
【背景技术】
[0002] 随着电气设备小型化趋势，对微型电机的需求日益增加，盘式电机具有体积小、重 量轻、结构紧凑、效率高等诸多优点，广泛应用于各种工业设备中。在现有技术中，用于盘式 电机的定子盘大多是有铁忍或无铁忍结构，根据电磁感应原理，相电流通过线圈能够在其 周围产生旋转磁动势，使得永磁体的转子按旋转磁场的方向旋转，从而实现电机运转的目 的。
[0003] 有铁忍结构多是由带形秒钢片冲制间距不等的边槽卷绕构成，通常采用单边齿槽 或双边齿槽的结构。由于齿槽的存在给电机带来了齿槽转矩，增加电机的转矩脉动，使电机 的运行效果大打折扣。基于磁路的设计，齿槽的辆部需要提供磁通路径，并且中间定子结构 的双边磁路都要通过辆部，为了防止辆部磁场密度过高导致过热，影响效率和电机性能，辆 部需要保证一定的厚度，同时加上齿本身的厚度，定子部分的厚度较大，致使整个电机的轴 向长度较长，不利于在一些结构安装要求紧凑的场合使用。由于厚度的增加，必然需要足够 的气隙空间保证电机的正常运转，为了使磁场强度维持在一定范围内，必须增加转子的永 磁体厚度，运需要大量的磁钢，极大提高了电机的制造成本。同时，定子部分铁损较多，发热 比较严重。中间转子往往将磁钢固定在非导磁材料制成的转子支架上，在高转速、高功率密 度的情况下，为确保使用安全，运种结构封装十分困难，批产难度很高。
[0004] 无铁忍结构又称为注塑或灌注成形结构，该结构是将绕制好的线圈放在模具内， 注塑或灌注成一体成型的工艺，绕组制造工艺复杂，采用此工艺制成的定子盘较厚，造成电 机等效气隙长度增大，导致所需激磁磁势大，磁场功率密度利用率较低。由于无铁忍结构去 除了定子盘中间的铁忍材料，相比使用同等永磁材料的有铁忍结构，产生的扭矩偏小，如果 要达到相同的扭矩，则无铁忍结构需要使用更多的永磁材料，必然增加了电机的制造成本。
[0005] 综上，现有技术存在的主要缺陷是:第一，有铁忍结构齿槽的存在给电机带来了齿 槽转矩，增加电机的转矩脉动，使电机的运行效果大打折扣;第二，无铁忍结构虽然没有齿 槽，但为了达到与有铁忍结构相同的扭矩，不得不增加永磁体材料使用量，大大增加了电机 的制造成本;第S，现有结构对封装的要求很高，制作工艺复杂，批产难度很高;第四，现有 结构造成电机的轴向长度较长，不利于紧凑型场合的使用。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是克服现有盘式电机无铁忍或有铁忍定子盘技术方案中 存在的上述问题，提供了一种内嵌导磁介质结构的无铁忍定子盘盘式电机，无齿槽结构去 除了有铁忍电机的转矩脉动，提高电机运行效果，并减少定子盘轴向长度从而减少电机尺 寸，使电机能够应用于更多场合，加入导磁介质结构使得磁场强度显著增加，在相同扭矩的 情况下能够减少永磁材料的使用量，降低电机的制造成本。
[0007]为此，本发明提供一种导磁介质结构，所述导磁介质结构（1)用于无铁忍盘式电机 的定子盘(2)，其包括:相互独立的导磁介质结构（1)设置于无铁忍盘式电机定子盘(2)的基 板(22)上。
[000引进一步的，相互独立的导磁介质结构（1)包括至少一个凸出的固定位（11)，由弹性 材料(12)髓住后固定于定子盘(2)的基板(22)预设的安装位(24)中。
[0009] 进一步的，相互独立的导磁介质结构（1)胶粘于基板(22)上。
[0010] 进一步的，相互独立的导磁介质结构（1)预留位置传感器缺口（13)。
[0011] 进一步的，相互独立的导磁介质结构（1)设置于基板(22)的同一面上或两面上。
[0012] 本发明还提供一种定子盘，所述定子盘(2)包括:具有轴孔(21)的基板(22)，如上 所述的任一导磁介质结构，其中相互独立的导磁介质结构（1)设置于基板(22)上，及线圈绕 组(23)分别独立设置于所述独立的导磁介质结构（1)周围。
[0013] 进一步的，线圈绕组(23)沿基板(22)径向平面铺开绕制。
[0014] 进一步的，基板(22)为单面或双面。
[0015] 进一步的，基板(22)为一个或一个W上，并为轴向叠加排列。
[0016] 进一步的，线圈绕组(23)为=相，每相线圈个数为至少一个，相邻排布设置于基板 (22)的同一面。
[0017] 进一步的，线圈绕组(23)为=相，每相线圈个数为二的倍数，其中每相线圈数量的 一半相邻排布设置于基板(22)的第一表面，另一半按轴向投影相同相位相邻排布设置于基 板(22)的第二表面。
[0018] 本发明还提供一种无铁忍盘式电机，其包括:任一如上所述的导磁介质结构。
[0019] 综上所述，本发明提供的导磁介质结构及具有该导磁介质结构的定子盘及无铁忍 盘式电机。与有铁忍结构相比，由于没有齿槽的存在，克服了有铁忍定子盘齿槽转矩的缺 陷，降低了电机的转矩波动，并且定子盘的轴向长度大大缩短，整体结构紧凑，扩大了电机 的使用范围。与传统无铁忍结构相比，由于存在导磁介质结构，气隙磁场密度得到极大的提 高，大大增加了电机的功率密度，即使气隙长度变大，磁场密度也不会显著减少，降低了传 统无铁忍定子盘大量采用磁钢的成本，进而降低了电机的制造成本。与现有成型工艺相比， 本发明提供的导磁介质结构加工简单，成本较低，也可W起到精确定位的功能，采用耐高溫 材料将导磁介质结构、线圈绕组与定子盘基板整体塑封而成，工艺简单，容易实现。
【附图说明】
[0020] 图1所示为本发明提供的导磁介质结构示意图。
[0021] 图2A所示为本发明提供的带有固定位的导磁介质结构仰视图。
[0022] 图2B所示为本发明提供的带有固定位的导磁介质结构左视图。
[0023] 图3所示为本发明提供的预留位置传感器缺口的导磁介质结构示意图。
[0024] 图4A所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘俯视图。
[0025] 图4B所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘左视图局部放大 图。
[0026] 图4C所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘电机机械特性曲 线图。
[0027] 图4D所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘电机效率曲线图。
[0028] 图5A所示为本发明另一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘俯视图。
[0029] 图5B所示为本发明另一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘左视图。
[0030] 图6所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘俯视图。
[0031] 图7所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的定子盘俯视图。
[0032] 图8所示为本发明一实施例提供的具有导磁介质结构的无铁忍盘式电机示意图。
【具体实施方式】
[0033] 为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作 进一步的说明。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例的附图。对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些实施方式获得其他的实施方 式。
[0034] 鉴于现有技术中，采用有铁忍结构会产生齿槽转矩，降低电机的运行效果，无铁忍 结构虽然没有齿槽转矩，但产生的扭矩偏小，需要大量增加永磁体材料才能达到与有铁忍 结构相同的电机效果，电机的制造成本较高。因此，本发明提供了一种导磁介质结构，能够 在无铁忍结构基础上W较少的永磁体材料达到与有铁忍结构相当的电机效果，同时导磁介 质结构能够起到精准定位的作用，使得线圈绕组的安装工艺更加简便。
[0035] 参见图1，为本发明提供的一种导磁介质结构示意图。
[0036] 所述导磁介质结构用于无铁忍盘式电机定子盘，其材料不限于娃钢片、软磁复合 材料或非晶合金等，形状不限于扇形、矩形、梯形、圆形等，W及上述形状的中屯、缕空形状。 导磁介质结构（1)能够通过胶水粘合在定子盘基板上，起到定位作用，线圈绕组能够均匀围 绕在导磁介质结构（1)的周边。
[0037] 参见图2A与2B，分别为本发明提供的一种带有固定位的导磁介质结构仰视图与左 视图。
[0038] 由于导磁介质材料的自身特征导致其无法加工成带有螺纹的结构再进行安装，因 此，除采用胶水粘合在基板上的方法外，本发明还提供了一种带有固定位(11)的结构，所述 导磁介质结构（1)包括至少一个凸出的固定位（11)，由弹性材料（12)髓住后固定于定子盘 (2)的基板(22)预设的安装位(24)中，定位更加准确，牢固程度也更高。
[0039] 参见图3,为本发明提供的预留位置传感器缺口的导磁介质结构示意图。
[0040] 带有位置传感器的电机能够更准确地检测电机的磁性相位，本发明提供了一种预 留位置传感器缺口（13)的导磁介质结构，该缺口形状不限于矩形、扇形、梯形、圆形、W及任 何不规则形状，用于位置传感器的安装和正常工作。
[0041 ]实施例一 请结合参见图4A与图4B，分别为本发明实施例中提供的具有导磁介质结构的定子盘俯 视图与左视图局部放大图，W及参见图4C与图4D，分别为本发明实施例中提供的具有导磁 介质结构的定子盘电机机械特性曲线图和电机效率曲线图。
[0042] 本实施例所述定子盘(2)，包括： 轴孔(21); 基板(22)，在本实施例中，基板(22)表面W30度相位差均匀设置12对安装位(24)，所述 安装位(24)可W是凹槽，也可W是通孔； 导磁介质结构（1)，在本实施例中，导磁介质结构（1)位于基板(22)两个面上，材料为软 磁复合材料，形状为扇形，每个所述导磁介质结构（1)带有2个凸出的台阶式固定位(11)，相 互独立的所