[发明专利]具有绝缘转子的轴向磁通电动机

说明书

一种轴向磁通电动机，包括定子和转子，转子围绕旋转轴线与定子相邻设置，从而在它们之间限定气隙。转子包括具有朝向定子定向的内表面和相反的外表面的圆盘；以预定的排列方式固定在圆盘内表面上的多个磁体；抵靠圆盘外表面的背板；以及安装在内表面上的分段保持架。背板包括限定多个凹口的圆周边缘表面。分段保持架包括多个保持肋，保持肋配置成将磁体以预定的排列方式保持在圆盘的内表面上。分段保持架与背板配合以在结构上支撑其间的圆盘，从而防止圆盘在轴向方向上弯曲。

技术领域

本发明涉及轴向磁通电动机；更具体地说，涉及一种具有电绝缘转子的轴向磁通电动机。

背景技术

电动机利用线圈和磁体产生的磁场的电磁相互作用原理将电能转换成机械能。电动机通常包括称为定子的固定部件和称为转子的旋转部件。转子通过小气隙与定子分离并相对于固定的定子旋转。输出轴可以耦接到转子以传递旋转机械能从而有益于使用。

根据转子相对于定子的位置，电动机可以分类为径向磁通电动机或轴向磁通电动机。在径向磁通电动机中，由通电的定子和转子间的相互作用产生的磁通径向延伸到输出轴。在轴向磁通电动机中，磁通平行于输出轴延伸。在某些应用中，与径向磁通电动机相比，轴向磁通电动机由于其重量相对较轻、功率更高且尺寸紧凑而更为理想。轴向磁通电动机的转子和定子通常堆叠在公共轴线上。可以扩展转子和定子的直径以增加轴向磁通电动机的功率输出。轴向磁通电动机也称为扁平型电动机，因为与径向磁通电动机相比，轴向磁通电动机的整体长度较短且直径较大。

轴向磁通电动机的转子包括具有朝向定子定向的内表面的圆盘。多个永磁体利用粘合剂和机械紧固件以预定的排列方式周向地附接到圆盘的内表面上。对于在高扭矩应用中使用的更大直径的轴向磁通电动机，使用金属保持架(cage)将磁体固定到圆盘的内表面上，并且圆盘由盘绕的层合硅钢带制成。诸如金属销和螺栓之类的机械紧固件径向插入层合圆盘中，以增加层合圆盘的强度和抗弯性。

理想的是使用金属紧固件和金属保持架来保持层合圆盘的结构完整性。然而，由于金属紧固件刺穿层合层，层合硅钢带的绝缘性能可能会变弱。此外，当轴向磁通电动机通电时，金属紧固件和金属保持架往往会与磁通反应而产生主要的涡流回路，从而增加金属保持架和金属紧固件中的涡流损耗并增加永磁体中的铁损，导致效率降低。

因此，当高扭矩轴向磁通电动机实现其预期目的时，在将金属紧固件与磁通反应产生的主要涡流降到最低或完全消除的同时，需要坚固的金属紧固件以保持层合圆盘的结构完整性并固定磁体。

发明内容

根据若干方面，公开了一种轴向磁通电动机。轴向磁通电动机包括定子和转子，转子围绕一旋转轴线设置并与定子相邻，从而在转子与定子之间限定气隙。转子包括具有朝向定子定向的内表面和相反的外表面的圆盘；以预定的排列方式固定在圆盘内表面上的多个磁体；以及抵靠圆盘外表面的背板，其中背板包括限定多个凹口的圆周边缘表面；以及安装在内表面上的分段保持架，其中分段保持架包括多个保持肋，该多个保持肋配置成将磁体以预定的排列方式保持在圆盘的内表面上。分段保持架与背板配合以在结构上支撑二者之间的圆盘，从而防止圆盘在轴向方向上弯曲。

在本发明的附加方面，轴向磁通电动机还包括卡环，该卡环将分段保持架锁定到背板并将背板推压到圆盘的外表面上。

在本发明的另一方面，该多个保持肋包括具有轴向延伸段的保持肋，该延伸段具有插入并穿过其中一个凹口中的端部部分。

在本发明的另一方面，轴向磁通电动机还包括电绝缘材料，该电绝缘材料设置在保持肋的轴向延伸段的端部部分和其中一个凹口之间。

在本发明的另一方面，圆盘包括面向旋转轴线的内孔表面和相反朝向的外圆周表面。内孔表面和外圆周表面将内表面和外表面相互连接，从而限定环形盘。分段保持架包括中心环，该中心环具有背对旋转轴线的轴向延伸圆周壁，该圆周壁部分地插入内孔表面并与内孔表面干涉配合。