[发明专利]导磁介质结构及具有该结构的定子盘和无铁芯盘式电机

说明书

技术领域

本发明涉及机械电机技术领域，特别涉及一种导磁介质结构，以及具有该导磁介质结构的定子盘及无铁芯盘式电机。

背景技术

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芯或无铁芯结构，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。

有铁芯结构多是由带形矽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，齿槽的轭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轭部，为了防止轭部磁场密度过高导致过热，影响效率和电机性能，轭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，这需要大量的磁钢，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，这种结构封装十分困难，批产难度很高。

无铁芯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。由于无铁芯结构去除了定子盘中间的铁芯材料，相比使用同等永磁材料的有铁芯结构，产生的扭矩偏小，如果要达到相同的扭矩，则无铁芯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。

综上，现有技术存在的主要缺陷是：第一，有铁芯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，无铁芯结构虽然没有齿槽，但为了达到与有铁芯结构相同的扭矩，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；第三，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

有鉴于此，本发明的目的是克服现有盘式电机无铁芯或有铁芯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芯定子盘盘式电机，无齿槽结构去除了有铁芯电机的转矩脉动，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。

为此，本发明提供一种导磁介质结构，所述导磁介质结构（1）用于无铁芯盘式电机的定子盘（2），其包括：相互独立的导磁介质结构（1）设置于无铁芯盘式电机定子盘（2）的基板（22）上。

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）箍住后固定于定子盘（2）的基板（22）预设的安装位（24）中。

进一步的，相互独立的导磁介质结构（1）胶粘于基板（22）上。

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）。

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。

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。

进一步的，线圈绕组（23）沿基板（22）径向平面铺开绕制。

进一步的，基板（22）为单面或双面。

进一步的，基板（22）为一个或一个以上，并为轴向叠加排列。

进一步的，线圈绕组（23）为三相，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。

进一步的，线圈绕组（23）为三相，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。

本发明还提供一种无铁芯盘式电机，其包括：任一如上所述的导磁介质结构。