双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构

摘要

本发明涉及双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，包括电机定子、电机外壳和固定连接部件，电机定子通过固定连接部件安装在电机外壳的中间位置，固定连接部件包括定位环和支撑架，定位环和支撑架上都有用于互相配合的止口。电机定子外圆与支撑架止口配合安装，支撑架外圆与定位环止口配合安装，定位环外圆与电机外壳内圆配合安装，有效保证了电机环形定子与电机外壳的相对位置尺寸公差和同轴度公差，可靠精准的安装电机定子在电机外壳中间位置。本安装结构简单可靠准确的安装环形定子在机壳中间，对电机磁路几乎没有影响，又解决了TORUS型无槽电机环形定子安装困难的问题。

权利要求

1.一种双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，由电机定子、电机外壳（5）和固定连接部件组成，其特征在于：电机定子通过固定连接部件安装在电机外壳（5）内的中间位置，电机转轴（1）上位于电机定子的两侧设有转子铁心（2），转子铁心（2）的内侧端部设有永磁磁极（3）；电机定子由环形绕组（9）均匀绕制在定子环形铁心（8）上构成；

固定连接部件包括定位环（6）和支撑架（7），定位环（6）和支撑架（7）上均设有用于互相配合的止口；环形的电机定子被两个支撑架（7）夹在中间，电机定子外部套设有与其同轴的定位环（6）；电机定子外圆与支撑架止口配合安装，定位环外圆与电机外壳内圆配合安装；两个支撑架（7）外圆与定位环（6）的止口配合安装，并通过紧固螺栓（4）固定，使定位环（6）、支撑架（7）和环形的电机定子安装成为一体，整体压装到电机外壳（5）内。

2.根据权利要求1所述的双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，其特征在于：支撑架（7）采用不导磁材料，支撑架（7）的内圆设有放置环形绕组（9）的凹槽（A）和与定子环形铁心（8）外圆相配合的支撑架止口（a），每个支撑齿内圆部位设有两个小凹槽（B）。

3.根据权利要求2所述的双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，其特征在于：支撑架（7）的每个支撑齿上设有削弱涡流损耗的两个小凹槽（B）。

4.根据权利要求1所述的双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，其特征在于：定位环（6）的两侧的圆周上对称设置有与支撑架外圆配合的定位环止口（b）和均匀分布的内螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，其特征在于：在电机外壳（5）内圆一侧设有定位台阶（c），定位台阶（c）与电机外壳轴向中间位置的距离是定位环（6）宽度的一半。

说明书

双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构

技术领域

[0001] 本发明属于永磁电机技术领域，主要涉及双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，特别是双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机环形定子与外壳的安装结构。

背景技术

[0002] 1821年，法拉第发明的第一台电机是盘式电动机。因为其绕组沿盘状电枢铁心径向放置，产生沿轴向的气隙磁通，因而也称为轴向磁场电机。但由于当时此类电机的定转子铁心制造困难，采用铣槽工艺不仅生产率低，还会造成齿槽宽度分度不均，以及引起铁心钢片间短路，增加铁耗；其次是运行时定转子之间产生轴向电磁吸力，使轴承负荷增大，寿命缩短，机械损耗增加，效率降低。因此，当1837年径向磁场电机问世以后，盘式电机便受到冷落。一百多年来，径向磁场电机一直处于主导地位，具有明显的优势。

[0003] 随着现代工业的发展和人民生活水平的提高，对电机及电气器具提出了小型化及薄形化的要求。因此，结构扁平的轴向磁场电机又得到了重视，对这种电机的研究也越来越多。轴向磁场永磁电机所具备的优势主要体现在以下几个方面：电机长径比小，结构紧凑，体积小；功率密度相对较高，若干拓扑结构重量轻，材料利用率高；散热性能突出；拓扑结构丰富，对于特定应用场合电机结构选择面广，特别适用于安装空间有严格限制的场合，轴向磁场永磁电机已成为电机领域的研究热点。

[0004] 轴向磁场永磁电机有很多结构形式。按照定转子数目以及定转子相对位置可分为四类：单定转子结构、双定子单转子结构、双转子单定子结构(double-sided internal stator structure，TORUS)和多盘式结构。TORUS电机中的永磁体最常见的排列方式是NS和NN形式，两个转子盘对称外置，中间夹一个定子盘构成双气隙，TORUS型无槽电机一般都是NN形式。TORUS-NN型无槽电机在功率转矩密度比、效率、转矩密度方面有较突出的性能。但是由于这种结构的环形定子铁心大部分面积（包括内外圆侧面）都被不能受力的铜线绕组覆盖，使得固定安装电机环形定子在电机外壳中间部位有很大的困难，所以研究如何简单可靠准确的安装环形定子在电机外壳中间对TORUS型无槽电机的发展有重大意义。

发明内容

[0005] 发明目的

[0006] 本发明的目的在于提供TORUS型无槽电机环形定子与外壳的一种安装结构。通过几个简单的结构部件，在满足轴向、径向安装公差和对电机性能影响最小的前提下，保证电机环形定子安全可靠的安装在电机外壳中间部位。

[0007] 技术方案

[0008] 一种双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，由电机定子、电机外壳和固定连接部件组成，其特征在于：电机定子通过固定连接部件安装在电机外壳内的中间位置，电机转轴上位于电机定子的两侧设有转子铁心，转子铁心的内侧端部设有永磁磁极；电机定子由环形绕组均匀绕制在定子环形铁心上构成；固定连接部件包括定位环和支撑架，定位环和支撑架上均设有用于互相配合的止口；环形的电机定子被两个支撑架夹在中间，电机定子外部套设有与其同轴的定位环；电机定子外圆与支撑架止口配合安装，定位环外圆与电机外壳内圆配合安装；两个支撑架外圆与定位环的止口配合安装，并通过紧固螺栓固定，使定位环、支撑架和环形的电机定子安装成为一体，整体压装到电机外壳内。

[0009] 支撑架采用不导磁材料，支撑架的内圆设有放置环形绕组的凹槽和与定子环形铁心外圆相配合的支撑架止口，每个支撑齿内圆部位设有两个小凹槽。

[0010] 支撑架的每个支撑齿上设有削弱涡流损耗的两个小凹槽。

[0011] 定位环的两侧的圆周上对称设置有与支撑架外圆配合的定位环止口和均匀分布的内螺纹孔。

[0012] 在电机外壳内圆一侧设有定位台阶，定位台阶与电机外壳轴向中间位置的距离是定位环宽度的一半。

[0013] 优点及效果

[0014] 本发明这种双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，具有如下优点和有益效果：

[0015] （1）没有对环形的电机定子进行任何加工，使得电机有效材料得到充分的利用。

[0016] （2）连接部件结构简易，容易加工，解决了双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳的机械安装困难问题。

[0017] （3）支撑架采用不锈钢，并且在支撑齿内圆加工了凹槽，最大限度的抑制了连接部件对电机性能的影响。

附图说明

[0018] 图1是本发明的整体结构示意图。

[0019] 图2是本发明主要的固定连接部件的三维结构示意图。

[0020] 附图标记说明：

[0021] 图中1为转轴，2为转子铁心，3为永磁磁极，4为紧固螺栓， 5为电机外壳，6为定位环，7为支撑架，8为定子环形铁心，9为环形绕组，A为凹槽，B为小凹槽，a为支撑架止口，b为定位环止口，c为定位台阶。

具体实施方式

[0022] 本发明涉及一种双转子单定子轴向磁场永磁无槽电机定子与外壳安装结构，即TORUS型无槽电机定子与外壳的一种安装结构，其装配图如图1和图2所示，由电机定子、电机外壳5和固定连接部件组成。电机定子通过固定连接部件安装在电机外壳5内的中间位置，电机转轴1上位于电机定子的两侧设有转子铁心2，转子铁心2的内侧端部设有永磁磁极3；电机定子由环形绕组9均匀绕制在定子环形铁心8上构成；固定连接部件包括定位环6和支撑架7，定位环6和支撑架7上均设有用于互相配合的止口；环形的电机定子被两个支撑架
7夹在中间，电机定子外部套设有与其同轴的定位环6；电机定子外圆与支撑架止口配合安装，定位环外圆与电机外壳内圆配合安装；两个支撑架7外圆与定位环6的止口配合安装，并通过紧固螺栓4固定，使定位环6、支撑架7和环形的电机定子安装成为一体，整体压装到电机外壳5内。

[0023] 这样可以有效保证环形的电机定子与电机外壳的相对位置尺寸公差和同轴度公差，可靠精准的安装电机定子在电机外壳中间位置，对电机磁路几乎没有影响，有效解决了TORUS型无槽电机环形定子安装困难的问题。

[0024] 为了防止电机定子磁场漏磁，引起电机损耗的增加，支撑架7采用不导磁材料，支撑架7的内圆设有放置环形绕组9的凹槽A和与定子环形铁心8外圆相配合的支撑架止口a，每个支撑齿内圆部位设有两个小凹槽B。

[0025] 支撑架7的每个支撑齿上设有削弱涡流损耗的两个小凹槽B。

[0026] 定位环6的两侧的圆周上对称设置有与支撑架外圆配合的定位环止口b和均匀分布的内螺纹孔，内螺纹孔与紧固螺栓4相配合。

[0027] 在电机外壳5内圆一侧设有定位台阶c，定位台阶c与电机外壳轴向中间位置的距离是定位环6宽度的一半，以便于将环形的电机定子安装到电机外壳内部的中间位置。

[0028] 本发明原理如下：

[0029] TORUS型无槽电机定子与外壳的安装结构是用定位环、支撑架和螺栓安装电机环形定子在电机外壳的中间位置，定位环上加工了与支撑架外圆配合的止口，支撑架上加工了放置绕组的凹槽，还有与环形铁心配合的止口，在支撑齿上加工了抑制涡流损耗的小凹槽。电机环形定子与两个支撑架的止口配合被夹在中间，两个支撑架与定位环的止口配合安装，用螺栓紧固，使定位环、支撑架和环形定子成为一体，最后整体压装到电机外壳适当位置，简单可靠准确的安装电机环形定子在电机外壳中间位置。

[0030] 实施例1：

[0031] 将若干数目的环形绕组9均匀绕制在定子环形铁心8上，组成电机定子，两个支撑环7采用不导磁材料，其内圆加工有放置环形绕组9的凹槽A、与定子环形铁心8外圆配合的支撑架止口a，还在每个支撑齿内圆部位加工两个小凹槽B，定位环6两侧对称加工定位环止口b和均匀分布的若干内螺纹孔。定位环6、两个支撑架7、定子环形铁心8、环形绕组9示意图见图2。

[0032] 首先利用紧固螺栓4固定连接定位环6和一个支撑架7，支撑架7的外圆与定位环6的定位环止口b配合；然后把电机定子置于定位环6中间，保证定子环形铁心8的外圆与支撑架7的支撑架止口a配合，环形绕组9位于凹槽A中间；最后对称安装另一个支撑架7，支撑架7的外圆与定位环6的定位环止口b配合，定子环形铁心8的外圆与支撑架7的支撑架止口a配合，环形绕组9位于凹槽A中间，这时电机定子固定在定位环6的中间位置，两者同轴线。最后一步整体压装到电机外壳5加工好的定位台阶c位置处，环形的电机定子安装完毕。