[发明专利]一种无铁心永磁盘式电机定子及其装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盘式电机的定子结构，特别是涉及一种适用于无铁心永磁盘式电机的模块化定子绕组盘结构及其装配方法。

背景技术

永磁盘式电机的外形呈扁平状，主要由定子和转子两部分组成，通常定子是绕组盘，转子是粘有多块按N、S极性交替排列的永磁体盘。定子和转子分别是若干个圆环形的盘状结构，定子盘和转子盘垂直于电机轴放置，安装时定子绕组盘和转子磁钢盘交替安装在转轴上。盘式电机的绕组经过绕组元件成形及盘型绕组绝缘材料灌注成形，形成整个圆环形的定子绕组盘。永磁盘式电机由于使用了永磁材料而无励磁损耗，定子没有铁心，因此没有铁损耗。且定转子盘平行排列，使得电机效率高，但盘式电机的制作工艺比较复杂，要求较高，特别是定子绕组盘的加工较为关键。

盘式电机具有很多优点，体积小、重量轻、结构紧凑、功率密度高、效率高，具有优越的动态性能，使得这种特殊结构的电机成为一种理想的驱动装置，用于对驱动电机的性能有较高要求的场合，特别地，盘式永磁同步电机作为大力矩直接驱动电机和现代高性能伺服电机在机器人等相关机电一体化领域已经得到广泛的使用，并已经开始逐步取代传统的伺服电机产品。近年来，随着稀土永磁材料的发展，盘式电机有了更大的发展空间，也得到了业界越来越多的重视。

如图1所示，现有技术中的无铁心永磁盘式电机一般是将多个线圈以适当的方式制成整个定子绕组盘。绕组的绕制有不同的方法，在这里都适用，一般采用常见的叠绕组或波绕组联接方式。电枢绕组的有效导体在空间沿径向呈辐射状分布。对采用无铁心结构的定子，把线圈封装在绝缘材料内，压成盘状，构成无铁心定子绕组盘，绝缘材料可用含聚脂玻璃纤维塑料或酚醛塑料等。

多盘式结构的永磁盘式电机，由多个转子与多个定子沿电机轴向交替排列而形成多气隙的结构，可以进一步提高电动机的输出转矩和输出功率，特别适合于大力矩直接传动装置。多盘式结构的永磁盘式电机的基本结构是基于永磁盘式单元电机的，以两个中间定子结构的单元电机构成的多气隙永磁盘式电机为例来说明，一般将两个单元盘式电机通过简单拼装直接构成的多盘式电机优化为三转子双定子的盘式电机结构，将外侧的两个转子磁钢盘分别平行固定在两侧的转子外壳上，另外一个转子磁钢盘与外侧两个转子磁钢盘等距固定在中间转轴上，形成两个气隙，两个定子绕组盘放置在两个气隙中，这种结构比由两个单元盘式电机直接构成的多盘式电机减少了一个磁钢盘，减轻了电机重量，但是多盘式结构的永磁盘式电机结构比较复杂，加工工艺也复杂得多。

盘式电机定子绕组盘的制造和安装比较困难，这一点在多盘结构的盘式电机上体现的更为明显，多盘式电机的定子盘必须与转子盘交替安装，这就造成了定转子盘的安装和拆卸必须按照一定的顺序进行，造成了安装和拆卸的不方便，当中间的某个定子绕组盘出现故障时，需要将其外侧一端或两端的定转子盘全部取下后才能对其进行拆卸维修或更换，这样就对故障的定子绕组盘的维修造成了很大的困难，工作量较大。针对这一问题，一种方法可以采用电机轴分段的方式，但是电机轴分段不能保证电机的联轴精度，特别是要做定转子盘较多的盘式电机时，这种缺点更为明显，但是倘若轴不分段，多盘电机存在定、转子盘的安装、拆卸、维修不方便的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中多盘式电机安装、维修、拆卸困难的缺点，提出一种模块化的盘式电机定子结构。本发明克服了现有多盘式电机定子盘与转子盘在安装和拆卸时都需要按一定顺序进行，从而造成的在安装、拆卸、维修时较为困难的不足。

本发明总的思路是，将传统的盘式电机的定子绕组盘模块化，多个扇形绕组模块相邻对接组成一个整的定子绕组盘。安装时，可以先将所有的转子磁钢盘全部安装在电机转轴上，再将扇形绕组模块分块对接安装到两个相邻转子磁钢盘之间的电机转轴上，使得整台电机的安装和拆卸变得更为灵活。当某一块定子绕组盘或某个定子绕组模块出现故障时，可单独将这一块拆下来进行维修，或者更换一块新的定子绕组盘或定子绕组模块，保证电机在最短的时间内重新工作。有效解决了现有盘式电机，特别是大功率的多盘式电机的安装、拆卸、维修难的问题。

本发明所采用的技术方案是：