軸向多層定、轉子電機的製作方法
2023-10-24 18:11:37
專利名稱：軸向多層定、轉子電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機，具體涉及一種由軸向排列的圓盤轉定子、轉子構成的電機。
背景技術：
電機(包括電動機和發電機)應用的領域十分廣泛，因此提高電機的效率對於節約能源以及電機在某些場合的應用有著重要的意義。傳統的電機，通常由一個定子和一個轉子組成，以感應式電機為例，定子由定子鐵芯和定子繞組組成，定子鐵芯由矽鋼片疊合成圓筒狀，嵌入電機的外殼內，定子鐵芯上均勻分布有多個與電機軸平行設置的槽，槽內設有定子繞組；轉子位於定子的圓筒形空腔內，與定子間隔有氣隙，轉子鐵芯裝在電機軸上，轉子鐵芯表面嵌有與電機軸平行的銅嵌條，並由短路環連接，電機軸兩端通過軸承與外殼的兩側端蓋連接。當定子繞組通電後，在定子的周圍形成旋轉磁場，轉子在旋轉磁場的作用下在銅嵌條內感應出電流，使轉子受定子磁場的作用旋轉，帶動電機軸轉動輸出。這種由外圍圓筒形的定子和內部圓柱形的轉子組成的結構，已經成為電機的標準組成結構，在電磁式、感應式和恆磁式電機中均廣泛採用。
我們以電動機為例分析其結構與功率的關係。
決定電機作功(將電能轉化為機械能)的主要因素，可以簡單地以公式F＝B×I×L表達，式中F——載流導線所受的電磁力，B——磁場中某點的磁感應強度，I——受力導線中通過的電流，L——與磁場方向垂直的導線長度。
因此，要增大作功的能力，必須增大B×I×L的積。
對上述結構中的電機而言，其磁場B可認為是由定子決定的，B＝μNI/L，其中的磁導μ受定子鐵芯材料制約，N為定子線圈的匝數，I為通過該線圈的電流大小，因而磁場B的大小受到制約，對定子的單個磁極而言，B值的遞增只能制約在一定的範圍內。
I×L主要與電機的轉子有關，以感應式電動機為例，I取決於e(感應電動勢)，e＝B×L×V，在確定的條件下，B、V為常數(交流電機中，V由電頻率確定，B由材料的磁導μ及幾何尺寸確定)，只有增加L，即增加導線的根數或增長每根導線的長度，來增大I×L的積，這樣，勢必增大轉子的表面積(S)。
可見，在這種單定子和轉子的結構下，要增加電機功率，一是增大材料的磁導μ，這樣勢必大大增加電機的成本；是增大定子、轉子的工作面積，這會導致電機體積的增大。
特別是，在材料確定的情況下，增大工作面積的做法存在著較大的問題，即由於轉子體積增大，使轉子的質量增大，增加了起動的難度；同時，轉子體積增大後，使得定子產生的磁場通過轉子的磁路長度增加，從而會導致磁通量的降低，反過來又會影響電機功率的增加。
因此，在這種由圓柱形的轉子和其外圍的圓筒形的定子構成的電機結構下，只能靠增加體積來製作大功率電機，難以滿足使用大功率電機以及某些需要薄形電機的場合的需求。只有對電機的內部結構進行改變，有效利用交變磁場的能量，才能在同等功率輸出的情況下減小電機的體積和重量，適應生產實際的需要。
發明內容
本實用新型目的是提供一種軸向式的多層電機，通過對定、轉子形式的改變，提高相同體積的電機功率和工作效率。
為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種軸向多層定、轉子電機，包括殼體、定子、轉子和電機軸，所述定子和轉子為圓盤式結構，轉子中央固定在電機軸上，定子圓盤中央開孔，活套於電機的轉動部分，外周固定在殼體上，至少包括有2個定子和3個轉子，定子和轉子相間排列，轉子個數比定子多1個。
上述技術方案中，由多個組合式定子與多個轉子，按軸向交隔排列，組成軸向多層電機，其排列形式為轉子—定子—轉子……定子—轉子；由定子產生的磁場方向與電機軸平行，與圓平面作垂直均衡分布，通過定子線圈的電流作相序變化，使得與電機軸平行的磁場圍繞電機軸作圓周旋轉，從而驅動轉子旋轉運動。
上述技術方案中，所述定子可以由定子底板、定子墊圈和定子蓋板構成框架，定子底板和定子蓋板上周向均勻分布有鐵芯孔，鐵芯孔內固定有定子鐵芯，定子鐵芯周圍繞有定子線圈；其中，所述定子底板上的鐵芯孔為衝壓而成，其兩端衝壓有定位架，所述定子鐵芯固定在定子底板上的定位架內，定子線圈沿定位架繞制。
上述技術方案中，所述相鄰轉子間設有轉子墊圈，轉子墊圈中央與電機軸固定連接，轉子墊圈的外徑小於定子中央的孔，轉子墊圈的厚度與相鄰轉子間的距離相當。
上述技術方案中，所述轉子墊圈可以是獨立的，安裝時置於相鄰兩轉子之間；也可以與其一側相鄰轉子為一體結構。
上述技術方案中，所述轉子由矽鋼片構成，表面沿圓周均勻分布有徑向排列的銅嵌條，銅嵌條的內外兩端分別連接有短路環。
由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點1.由於本實用新型的定子和轉子為圓盤式平片結構，在同樣功率的情況下現有圓柱式轉子結構比較，大大縮短了定子的相對磁極間的磁路長度，降低了磁損耗，同時也減小了電機的體積。
2.每片定子位於兩片轉子之間，定子兩側的磁場均可利用，與現有電機用軛磁圈封閉磁場的方法相比，提高了磁場利用效率，從而提高了電機的效率。
3.圓片式定子和轉子結構的採用，可以方便地將多層定子和轉子疊合，以增大電機的功率，因而在製作工藝上可以形成標準件製作，降低成本。
附圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖；附圖2為實施例一中轉子和定子的示意圖；附圖3為實施例一中定子線圈的示意圖。
其中[1]、殼體；[2]、定子；[3]、轉子；[4]、定子底板；[5]、定子墊圈；[6]、定子蓋板；[7]、定子鐵芯；[8]、轉子墊圈；[9]、轉子外墊圈；[10]、銅嵌條；[11]、短路環；[12]、線槽；[13]、電機軸；[14]、鐵芯孔；[15]、定位架；[16]、孔。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一參見附圖1所示，一種軸向多層定、轉子電機，包括殼體1、定子2、轉子3和電機軸13，包括有4個定子2和5個轉子3，定子2和轉子3為圓盤式結構並相間排列。定子2由定子底板4、定子墊圈5和定子蓋板6構成框架，定子底板4和定子蓋板6上周向均勻分布有鐵芯孔14，所述鐵芯孔14為衝壓而成，其兩端衝壓有定位架15，所述定子鐵芯7固定在定子底板4上的定位架15內，定子線圈沿定位架15繞制在定子鐵芯7周圍的線槽12內。轉子3為由矽鋼片構成的圓盤，轉子3表面沿圓周均勻分布有徑向排列的銅嵌條10，銅嵌條10的內外兩端分別連接有圓形的短路環11。
轉子3中央設有與電機軸13配合的孔，定子圓盤中央開有較大的孔16，轉子圓盤的直徑小於定子圓盤的直徑；還包括有轉子墊圈8和轉子外墊圈9，轉子墊圈8的厚度與相鄰定子2間的距離相當，直徑略小於定子圓盤中央的孔16，轉子墊圈8中央開有與電機軸13配合的孔，轉子外墊圈9的厚度與相鄰定子2間的距離相當，為環狀結構，其內徑略大於轉子3的外徑。
安裝時，將轉子3、轉子墊圈8依次固定在電機軸13上，同時，在每個轉子墊圈8的外面套上定子2和轉子外墊圈9，構成「轉子—定子和轉子墊圈—轉子—……」的排列結構，最外兩側是轉子，同時，將各定子2及定子2間的轉子外墊圈9固定連接，外周固定在殼體1上。
權利要求1.一種軸向多層定、轉子電機，包括殼體[1]、定子[2]、轉子[3]和電機軸[13]，其特徵在於所述定子[2]和轉子[3]為圓盤式結構，轉子[3]中央固定在電機軸[13]上，定子圓盤中央開孔，活套於電機的轉動部分，外周固定在殼體[1]上，至少包括有2個定子[2]和3個轉子[3]，定子[2]和轉子[3]相間排列，轉子[3]個數比定子[2]多1個。
2.如權利要求1所述的軸向多層定、轉子電機，其特徵在於所述定子[2]由定子底板[4]、定子墊圈[5]和定子蓋板[6]構成框架，定子底板[4]和定子蓋板[6]上周向均勻分布有鐵芯孔[14]，鐵芯孔[14]內固定有定子鐵芯[7]，定子鐵芯[7]周圍繞有定子線圈。
3.如權利要求2所述的軸向多層定、轉子電機，其特徵在於所述定子底板[4]上的鐵芯孔[14]為衝壓而成，其兩端衝壓有定位架[15]，所述定子鐵芯[7]固定在定子底板[4]上的定位架[15]內，定子線圈沿定位架[15]繞制。
4.如權利要求1或2或3所述的軸向多層定、轉子電機，其特徵在於所述相鄰轉子[3]間設有轉子墊圈[8]，轉子墊圈[8]中央與電機軸[13]固定連接，轉子墊圈[8]的外徑小於定子中央的孔[16]，轉子墊圈[8]的厚度與相鄰轉子[3]間的距離相當。
5.如權利要求4所述的軸向多層定、轉子電機，其特徵在於所述轉子墊圈[8]與一側相鄰轉子[3]為一體結構。
6.如權利要求4所述的軸向多層定、轉子電機，其特徵在於所述轉子[3]由矽鋼片構成，表面沿圓周均勻分布有徑向排列的銅嵌條[10]，銅嵌條[10]的內外兩端分別連接有短路環[11]。
專利摘要一種軸向多層定、轉子電機，包括殼體、定子、轉子和電機軸，其特徵在於所述定子和轉子為圓盤式結構，轉子中央固定在電機軸上，定子圓盤中央開孔，活套於電機的轉動部分，外周固定在殼體上，至少包括有2個定子和3個轉子，定子和轉子相間排列，轉子個數比定子多1個。本實用新型對電機作了結構性改進，降低了磁損耗，提高了電機的效率。
文檔編號H02K16/00GK2529434SQ0221950
公開日2003年1月1日 申請日期2002年3月20日 優先權日2002年3月20日
發明者朱鐵鋼 申請人:朱鐵鋼