CN108365723A - 盘式永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘式永磁同步电机，包括：定子、机座圈、转子、前端盖、后端盖、旋转变压器、旋变盖。本发明采用轴向磁路，缩短了电机的轴向长度，适合轴向空间小而径向空间大的地方使用。

Description

盘式永磁同步电机

技术领域

本发明涉及一种同步电机，具体是，涉及一种盘式永磁同步电机。

背景技术

现有电机磁路都是采用径向磁路，电机的定子绕组是按一定规律圆周分布，定子绕组固定在机座里。电机永磁转子是圆柱体，永磁转子在定子内旋转，输出机械能，实现电能转换成机械能。

永磁转子、定子由于轴线方向比较长，所以这种电机结构适合电机的轴向空间大的地方使用，对于空间比较小的地方则不能够使用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种盘式永磁同步电机，采用轴向磁路，缩短了电机的轴向长度，适合轴向空间小而径向空间大的地方使用。

技术方案如下：

一种盘式永磁同步电机，包括：定子、机座圈、转子、前端盖、后端盖、旋转变压器、旋变盖；前端盖、后端盖通过螺栓连接在机座圈的两端，定子固定在后端盖的内侧，转子安装在前端盖、后端盖之间；后端盖在轴心位置开有后端盖轴孔，后端盖轴孔设置有后端盖轴承，在后端盖轴孔外侧的内壁上设置有线圈固定凹槽；定子包括：定子线圈、定子铁芯，定子铁芯设置有沿径向辐射状排列的线槽，定子线圈安装在线槽内，定子铁芯固定在线圈固定凹槽内；转子包括：转轴、转子铁芯、转子支架；转子支架在轴心处设置有转轴连接通孔，转子连接在转轴连接通孔内；转子支架在内侧设置有转子铁芯凹槽；转子铁芯安装在转子铁芯凹槽内，永磁体固定在转子铁芯外侧；前端盖在轴心位置开有前端盖轴孔，前端盖轴孔内设置有前端盖轴承；转轴安装在前端盖轴承和后端盖轴承上；旋转变压器安装在旋变盖的内侧，旋变盖固定在前端盖上。

进一步，定子还包括：定子铁芯压圈，多个定子冲片固定在定子铁芯压圈内，定子冲片设置有线槽口，多个线槽口叠加形成线槽；定子铁芯压圈利用螺栓固定在线圈固定环形凹槽内。

进一步，转子铁芯包括：永磁体固定板、永磁体、转子冲片、转子铁芯压圈；转子铁芯凹槽底部设置有转子铁芯固定螺纹孔，转子铁芯压圈安装在转子铁芯凹槽内，通过长螺钉固定在转子铁芯固定螺纹孔上；转子冲片安装在转子铁芯压圈内，两磁极之间设置有隔板，永磁体安装在转子冲片外侧，永磁体固定板设置在永磁体外侧，永磁体固定板通过螺钉连接在转子铁芯压圈上。

进一步，转轴连接通孔内设置有键槽；转轴在中部设置有环形边，环形边左侧设置有第一轴承连接段和动力输出段，动力输出段位于第一轴承连接段的外侧；环形边的右侧依次设置有转子连接段、第二轴承连接段、旋转变压器连接段，转子连接段设置有连接键，在旋转变压器连接段的端部设置有旋转变压器连接螺纹孔；转子连接段套装在转轴连接通孔内，连接键插接在连接键槽内；第一轴承连接段套装在后端盖轴承上，动力输出段伸出后端盖的外侧；第二轴承连接段套装在前端盖轴承上，旋转变压器连接段位于旋变盖的内侧；旋转变压器利用螺钉固定在旋转变压器连接螺纹孔上。

进一步，旋转变压器包括变压器定子，变压器定子设置有输入绕组、输出绕组，变压器定子利用螺钉固定在前端盖上，变压器转子铁心利用螺钉固定在旋转变压器连接螺纹孔上；旋变盖开有出线孔，变压器定子的输入绕组、输出绕组引出线伸出出线孔；后端盖设置有引线孔，定子线圈的引出线从引线孔伸出。

进一步，线圈固定凹槽和转子铁芯凹槽为环形凹槽。

进一步，转子支架在轴心处设置有支架压圈凹台，支架压圈安装在支架压圈凹台处，支架压圈37在中部开有压圈通孔。

进一步，后端盖轴孔利用螺栓和轴承内盖固定，后端盖在外侧设置有法兰。

进一步，定子线圈、线槽、永磁体的数量通过电机的级对数来确定，多个定子线圈和永磁体呈放射状排列。

进一步，定子线圈采用软绕组，多股导线并绕嵌线。

本发明技术效果包括：

1、本发明采用的是轴向磁路，电机的铁芯长度在径向方向，因此电机可做成径向大而轴向缩短的盘式形状，非常适用轴向距离很小，而径向空间较大的地方使用。

本发明中，盘式永磁同步电机的定子绕组固定在后端盖，定子绕组是按一定规律在圆环的平面上分布，成辐射状，最大限度减少了定子的轴向长度。转子永磁体固定在圆环的平面上，形成一个圆环型磁盘，定子与转子形成一个平面旋转电机，最大限度减少了转子的轴向长度。现有技术中电机的磁路是径向磁路，本发明的磁路是轴向磁路，这种结构缩短电机的轴向长度，适合轴向空间小而径向空间大的地方使用。

2、本发明中，永磁转子的永磁体采用表面粘贴、固定，减少了永磁体的漏磁系数、提高了永磁体利用率、增加了气隙储能；定子绕组采用软绕组，可以实现多股导线并绕嵌线，减小了铜耗。定子与转子之间是在一个平面形成电磁场，进行能量转换，缩短了电机的轴向长度。

3、本发明具有启动速度快、低速性能好、过载能力强、高速运行平稳、调速范围广、高效工作区宽等优点，适用于制作几十千瓦的电机。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明中盘式永磁同步电机的结构示意图；

图2是本发明中定子和后端盖的装配结构图；

图3是本发明中定子冲片13的结构示意图；

图4是本发明中线槽口的槽型结构示意图；

图5是本发明中转子的装配图；

图6是本发明中前端盖和旋转变压器的装配图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本发明中盘式永磁同步电机的结构示意图。

盘式永磁同步电机的结构包括：定子1、机座圈2、转子3、前端盖4、后端盖5、旋转变压器6、旋变盖7；前端盖4、后端盖5通过螺栓连接在机座圈2的两端，定子1固定在后端盖5的内侧，转子3固定在活动连接在前端盖4、后端盖5上，旋转变压器6设置在转子的端部，旋变盖7固定在前端盖4上，旋变盖7位于旋转变压器6的外侧。定子1、机座圈2、转子3、前端盖4、后端盖5、旋转变压器6、旋变盖7同轴安装。

如图2所示，是本发明中定子1和后端盖5的装配结构图；如图3所示，是本发明中定子铁芯的结构示意图。

后端盖5在轴心位置开有后端盖轴孔51，在轴孔外侧的内壁上设置有线圈固定凹槽。后端盖轴孔51内设置有后端盖轴承52，后端盖轴承52利用螺栓和轴承内盖53固定。后端盖5在外侧设置有法兰54，法兰54开有法兰通孔，通过法兰54和外部固定。

定子1包括：定子线圈11、定子铁芯压圈12、定子冲片13，多个定子冲片13叠加固定在定子铁芯压圈12内，形成定子铁芯，定子铁芯设置有沿径向辐射状排列的线槽，定子线圈11安装在线槽内，形成一个平面，定子铁芯压圈12利用螺栓固定在线圈固定凹槽内。定子线圈11、线槽的数量通过电机的级对数来确定，多个定子线圈11呈放射状排列。后端盖5设置有引线孔，定子线圈11的引出线从引线孔伸出。

如图4所示，是本发明中线槽口131的槽型结构示意图。

每个定子冲片13在径向设置有多个呈放射状排列的线槽口131，多个线槽口131叠加形成线槽，线槽口131采用半开口，这种槽型磁路磁阻小，槽空间大、易于嵌线，槽楔封口牢固，线槽口是按径向辐射状排列，使得线槽在同一平面内，缩短电机定子铁芯的轴向长度。

定子线圈11采用软绕组，多股导线并绕嵌线，采用软绕组嵌线端部容易整型，端部较短。多股导线并绕嵌线导线的集肤效应较小，从而减小了铜耗。

如图5所示，是本发明中转子3的装配图。

转子3包括：转轴31、永磁体固定板32、永磁体33、转子冲片34、转子铁芯压圈35、转子支架36、支架压圈37。

转轴31在中部设置有环形边313，环形边313左侧设置有第一轴承连接段317和动力输出段318，动力输出段318位于第一轴承连接段317的外侧；在环形边313的右侧依次设置有转子连接段311、第二轴承连接段314、旋转变压器连接段315，转子连接段311设置有连接键312；第二轴承连接段314位于转子连接段311外侧，第二轴承连接段314外侧为旋转变压器连接段315，在旋转变压器连接段315的端部设置有旋转变压器连接螺纹孔316。支架压圈37在中部开有压圈通孔。

转子支架36在轴心处设置有转轴连接通孔361和支架压圈凹台363，转轴连接通孔361内设置有连接键槽，转子连接段311套装在转轴连接通孔361内，连接键312插接在连接键槽内；转子支架36在内侧设置有转子铁芯凹槽364，转子铁芯凹槽364位于转轴连接通孔361外侧；转子铁芯凹槽364底部设置有转子铁芯固定螺纹孔262；支架压圈37安装在支架压圈凹台363处，旋转变压器连接螺纹孔315位于压圈通孔371内。

转子铁芯压圈35安装在转子铁芯凹槽364内，通过长螺钉固定在转子铁芯固定螺纹孔262上；转子冲片34安装在转子铁芯压圈35内，磁极之间设置有隔板，永磁体33安装在转子冲片34外侧，永磁体固定板32设置在永磁体33外侧，永磁体固定板32通过螺钉连接在转子铁芯压圈35上。

转子铁芯凹槽364为环形凹槽，转子铁芯压圈35外形为环形。永磁体33为扇形柱状体，按电机不同的极对数，将永磁体33在转子冲片34形成环形平面上等分，按极性定位固定粘接在转子冲片34表面，永磁体33在转子冲片34形成的平面上呈辐射状排列，永磁体33之间用绝缘隔板隔开。永磁体33规格相同厚度一样，保证了粘接固定在转子冲片34表面的永磁体33形成一个环形平面；永磁体固定板32粘接在永磁体33形成的环形平面上，磁钢固定板32并与转子支架36固定在一起，防止永磁体33的氧化，并增加机械强度，减少永磁体33的漏磁系数，增加气隙储能，利于提高电机转速，缩短电机的轴向长度。这种结构的漏磁系数为10％-20％。

如图6所示，是本发明中前端盖4和旋转变压器6的装配图。

前端盖4在轴心位置开有前端盖轴孔41，前端盖轴孔41内设置有前端盖轴承42。

转轴31的第一轴承连接段317套装在后端盖轴承52上，动力输出段318伸出后端盖5的外侧；转轴31另一端的第二轴承连接段314套装在前端盖轴承42上，旋转变压器连接段315位于旋变盖7的内侧。

旋转变压器6是输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机。它是一种将角位移转换为电信号的位移传感器，也是能进行坐标换算和函数运算的解算元件。旋转变压器6用于测量并输出转子3的转速。旋转变压器6包括：变压器定子(设置有输入绕组、输出绕组)，变压器定子利用螺钉固定在前端盖4上，变压器转子铁心利用螺钉固定在旋转变压器连接螺纹孔316上。

旋变盖7的边缘利用螺钉固定在前端盖4上，旋变盖7位于前端盖4的外侧，旋变盖7开有出线孔71，旋转变压器6的输出绕组的引出线伸出出线孔71。

以上的结构适用于极对数为3、4、5、6、8等各种极对数的电机，适用各种转速、各种功率、各种电压的盘式永磁同步电机中。根据以上的电机结构设计出了功率20Kw～100Kw、轴向长度从60mm～120mm、径向直径500mm～1000mm、转速从1000rpm～8000rpm、电压从480V～900V等多种不同规格的盘式电机，适用于各种车辆排风及轴向空间小的地方。

应当理解的是，以上的描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种盘式永磁同步电机，其特征在于，包括：定子、机座圈、转子、前端盖、后端盖、旋转变压器、旋变盖；前端盖、后端盖通过螺栓连接在机座圈的两端，定子固定在后端盖的内侧，转子安装在前端盖、后端盖之间；后端盖在轴心位置开有后端盖轴孔，后端盖轴孔设置有后端盖轴承，在后端盖轴孔外侧的内壁上设置有线圈固定凹槽；定子包括：定子线圈、定子铁芯，定子铁芯设置有沿径向辐射状排列的线槽，定子线圈安装在线槽内，定子铁芯固定在线圈固定凹槽内；转子包括：转轴、转子铁芯、转子支架；转子支架在轴心处设置有转轴连接通孔，转子连接在转轴连接通孔内；转子支架在内侧设置有转子铁芯凹槽；转子铁芯安装在转子铁芯凹槽内，永磁体固定在转子铁芯外侧；前端盖在轴心位置开有前端盖轴孔，前端盖轴孔内设置有前端盖轴承；转轴安装在前端盖轴承和后端盖轴承上；旋转变压器安装在旋变盖的内侧，旋变盖固定在前端盖上。

2.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，定子还包括：定子铁芯压圈，多个定子冲片固定在定子铁芯压圈内，定子冲片设置有线槽口，多个线槽口叠加形成线槽；定子铁芯压圈利用螺栓固定在线圈固定环形凹槽内。

3.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，转子铁芯包括：永磁体固定板、永磁体、转子冲片、转子铁芯压圈；转子铁芯凹槽底部设置有转子铁芯固定螺纹孔，转子铁芯压圈安装在转子铁芯凹槽内，通过长螺钉固定在转子铁芯固定螺纹孔上；转子冲片安装在转子铁芯压圈内，两磁极之间设置有隔板，永磁体安装在转子冲片外侧，永磁体固定板设置在永磁体外侧，永磁体固定板通过螺钉连接在转子铁芯压圈上。

4.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，转轴连接通孔内设置有键槽；转轴在中部设置有环形边，环形边左侧设置有第一轴承连接段和动力输出段，动力输出段位于第一轴承连接段的外侧；环形边的右侧依次设置有转子连接段、第二轴承连接段、旋转变压器连接段，转子连接段设置有连接键，在旋转变压器连接段的端部设置有旋转变压器连接螺纹孔；转子连接段套装在转轴连接通孔内，连接键插接在连接键槽内；第一轴承连接段套装在后端盖轴承上，动力输出段伸出后端盖的外侧；第二轴承连接段套装在前端盖轴承上，旋转变压器连接段位于旋变盖的内侧；旋转变压器利用螺钉固定在旋转变压器连接螺纹孔上。

5.如权利要求4所述盘式永磁同步电机，其特征在于，旋转变压器包括变压器定子，变压器定子设置有输入绕组、输出绕组，变压器定子利用螺钉固定在前端盖上，变压器转子铁心利用螺钉固定在旋转变压器连接螺纹孔上；旋变盖开有出线孔，变压器定子的输入绕组、输出绕组引出线伸出出线孔；后端盖设置有引线孔，定子线圈的引出线从引线孔伸出。

6.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，线圈固定凹槽和转子铁芯凹槽为环形凹槽。

7.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，转子支架在轴心处设置有支架压圈凹台，支架压圈安装在支架压圈凹台处，支架压圈37在中部开有压圈通孔。

8.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，后端盖轴孔利用螺栓和轴承内盖固定，后端盖在外侧设置有法兰。

9.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，定子线圈、线槽、永磁体的数量通过电机的级对数来确定，多个定子线圈和永磁体呈放射状排列。

10.如权利要求1所述盘式永磁同步电机，其特征在于，定子线圈采用软绕组，多股导线并绕嵌线。