[發明專利]一種軸向磁通電機定子

有效

• 申請號: 202010434424.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111756125B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 花為;王英杰;章恒亮;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/02
• 分類號: H02K1/02;H02K1/18;H02K16/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種軸向磁通電機定子，包括多個分段鐵芯，每個分段鐵芯包括疊片鐵芯和SMC軟磁套，所述SMC軟磁套包括一號SMC軟磁套和二號SMC軟磁套，且一號SMC軟磁套與二號SMC軟磁套的結構相同，所述一號SMC軟磁套與二號SMC軟磁套拼接后包覆在所述疊片鐵芯的外周，線圈直接纏繞在SMC軟磁套的外周。本發明中不易加工的定子外周由易成形的SMC軟磁套構成，定子主磁路由疊片鐵芯構成，在保證電機性能的同時，也降低了電機加工難度。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，特別涉及了一種電機的定子結構。

背景技術

通常，定子包括一組各自垂直于電機軸線的線圈，轉子承載一組永磁體，并且固定在軸承上，定子線圈產生的磁場與永磁體產生的磁場相互作用驅動所述轉子圍繞電機軸線旋轉。圖1a展示了軸向磁通電機基本結構，在定子S的兩側設置一對轉子R1、R2?？梢?，在轉子和定子之間存在氣隙G，軸向磁通電機中穿過氣隙G的磁通方向基本為軸向。

基于圖1a中的“單定子—雙轉子”基本結構，根據永磁體充磁方式和定子有無磁軛配置，軸向磁通電機具有多種結構變異體。圖1b展示了一種NN充磁型軸向磁通電機，磁通沿周向穿過定子軛部，需要較厚的定子磁軛。圖1c展示了一種NS充磁型軸向磁通電機，磁通周向不穿過定子軛部，磁軛只起固定支撐作用，厚度上滿足機械強度即可。圖1d沒有定子磁軛，由多個分段鐵芯和纏繞在所述分段鐵芯外周的線圈共同構成電機定子，通常稱為YASA(Yokeless and Segmented Armature，無磁軛分段電樞)結構。

目前，YASA結構的分段鐵芯一般采用多種不同截面尺寸的硅鋼片堆疊而成或者軟磁復合材料一體成型。采用多種不同截面尺寸的硅鋼片疊壓而成，較多規格的硅鋼片種類導致需要較多規格的模具，增加了工藝難度與制作成本；采用 SMC(Soft MagneticComposites，軟磁復合材料)一體成型的方法雖然容易成型，但是，SMC材料的電磁性能較差，磁導率不高；同時損耗較大，電機性能會有很大的損失。

申請號為201811008350.7的中國專利申請公開了一種分段鐵芯的制造方法，該發明中的分段鐵芯采用SMC鐵芯包覆在疊片鐵芯的整個外部的方法，不易加工的外形由易成形的SMC鐵芯加工而成，疊片鐵芯整體結構相對單一，降低了分段鐵芯的加工難度。但是存在兩個問題，一是疊片鐵芯不含極靴，分段鐵芯的極靴完全由SMC鐵芯構成，一般來說疊片鐵芯的不飽和相對磁導率在4000以上， SMC鐵芯的相對磁導率只有500，根據電機設計經驗，極靴的尺寸和導磁性能對電機的轉矩輸出能力影響很大，這種制造方法會導致電機轉矩輸出下降，定子損耗增加。第二個問題是SMC內嵌槽的設計，如果內嵌槽貫穿則SMC鐵芯無法在軸向固定疊片鐵芯，如果內嵌槽不貫穿則會導致氣隙磁密下降，因為SMC鐵芯的相對磁導率較小。

此外，YASA結構省掉定子磁軛顯著減輕了定子重量和鐵損，提高了功率密度和效率，但缺點是損失了可以安裝軸承以支撐轉子的剛性結構。

申請號為201680005613.1的中國專利申請公開了一種分段鐵芯的固定方法，將分段鐵芯固定在兩個圓環支架中間，圓環支架含有內部凹槽(不貫穿)用于容納分段鐵芯的極靴，這種固定方法牢靠穩定，但會導致氣隙過大。

申請號為201811595643.X和申請號為201810024841.4的中國專利申請中仍采用將分段鐵芯固定在兩個圓環支架中間的辦法，圓環支架的固定槽采用貫穿結構，分段鐵芯的軸向兩側存在凸起，兩側凸起尺寸均小于中間且與固定槽相適配，這種固定方法不會影響氣隙大小，但分段鐵芯無極靴，導致電機轉矩輸出能力下降。

因此，如何提供一種既能有效固定分段鐵芯又不影響電機轉矩輸出能力的定子組件成為極具意義的關鍵技術問題。

發明內容

為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明提出了一種軸向磁通電機定子。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：