【技术领域】

本发明涉及电机制造的磁路零部件，特别是涉 及盘式电机制造的磁路零部件， 尤其涉及以电枢绕组为特征和以磁性材料为特 征的定子或转子本体。

【背景技术】

盘式电机是 1821 年由法拉第发明， 100 多年来，由于材料和工艺水平的限制， 始终未能得到进一步发展。 上世纪四五十年代， 盘式电机重新受到重视,被应用在 计算机硬盘和微型磁带录音机等产品上。 盘式电机与传统径向磁路电机相比较具 有轴向尺寸短、 运动部件少和电机效率高等优点，特别适合于 电机轴向安装尺寸有 严格限制的场合。

传统永磁电机釆用径向磁极结构， 它将绕组按一定的规律嵌放在铁芯叠片中， 但这种电机轴向尺寸长， 不适合在薄型的空间内安装。 为此， 以压缩轴向尺寸为 目标， 改变传统电机径向磁路为轴向磁路结构的盘式 电机越来越受到人们重视。 现有技术盘式电机的定子铁芯釆用硅钢材料， 铁损大， 发热严重， 从而造成效率 低下。

随着盘式电机技术的一步步发展， 人们发现， 盘式电机的利用率一直做得不是 很理想。 大家知道传统电机定子把转子包在里面，散热 效果不是很好，而盘式电机 在结构上虽然避免了这种现象,但是在相同体� �下盘式电机的定子齿数一般比传统 电机的齿数多，也就意味着铁损多，效率低。

在电机的损耗中， 铁损占据了相当大的比例， 这些损耗都以发热形式耗散了， 不可再生能源， 同时提高了电机温升， 降低电机效率。 减少电机铁损是电机设计 一大课题， 釆用导磁率高， 电阻大， 涡流损耗小的新材料取代硅钢片是电机研发 的一个方向。 硅钢片在导磁率、 电阻、 涡流损耗和高频特性等方面的固有缺点使 我们无法用其制造出更高效率的盘式电机。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技 术的不足之处而提供一种拥有 非晶铁合金轴向磁路的盘式电机及其制造方法 和定子组件，不仅具有轴向尺寸短和 运动部件少的优点，而且还具有涡流损耗小、 高频特性优良、 温升低、 效率高、 功 率密度大和材料利用率高等优点,是一种高效� �能的电机。

本发明解决所述技术问题釆用的技术方案是-.

提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机 ,包括机壳、 端盖、 定子组件、 与所述定子组件适配的转子组件和电机轴；所 述定子组件的一个端面轴向地固定在 所述端盖内面；所述转子组件固定在所述电机 轴上、 平行地靠近所述定子组件另一 端面而与之形成轴向气隙；所述电机轴可转动 地支承在所述端盖和 /或机壳确定的 位置上，所述端盖固定在所述机壳的敞口端部 ；所述定子组件包括定子铁芯；所述定 子铁芯由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,� �上有轴向中央通孔，该定子铁芯外 圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地加工 有多条轴向电枢槽；所述定子组件则 还包括与所述定子铁芯之轴向电枢槽同样数量 的绕组组件,各该绕组组件均包括与 所述定子铁芯之轴向电枢槽适配的绕组线架、 设置在该绕组线架之槽位内的定子 绕组和设置在该绕组线架之通孔内的导磁体;� �该绕组组件分别设置在所述定子铁 芯的各轴向电枢槽内。 所述定子绕组用快干型胶粘剂固定在所述绕组 线架之槽位内。 所述绕组组件用胶粘剂固定在所述定子铁芯的 轴向电枢槽内。 所述转子组件包括用不导磁的不锈钢材料制作 的、 圆盘形的转子片，以及偶数 块永磁体；所述转子片上均匀间隔地设有与所 述永磁体同等数量的通孔，各该永磁 体均匀间隔地固定在所述转子片的各通孔内， N、 S极交替排列。 所述转子组件还包括用不导磁的不锈钢材料制 作的、 圆柱形的束磁板,该束磁 板的外部直径小于所述转子片的外部直径，所 述束磁板设有中央通孔；所述束磁板 固定在背离所述定子组件的所述转子片的端面 上，并将固定在所述转子片之各通孔 内的各永磁体遮盖住。 所述转子片设有中央通孔，围绕该中央通孔的 周边设有多个轴向通孔；所述电 机轴上设有一圈台阶，该台阶上设有多个轴向 螺紋孔；所述电机轴插入所述转子片 的中央通孔内，各螺丝穿越所述转子片上的各 轴向通孔拧入所述电机轴之台阶上的 各轴向螺紋孔内，从而将所述转子片固定到所 述电机轴上。 所述端盖内面设有与所述定子铁芯的轴向中央 通孔适配的轴向中央凸台；所述 端盖之轴向中央凸台装配于所述定子铁芯的轴 向中央通孔内，并且所述定子组件之 定子铁芯用胶粘剂固定在所述端盖上。 所述盘式电机还包括安装在所述端盖之轴向中 央通孔内的两只轴承,借助该两 轴承,所述电机轴可转动地支承在所述端盖上� � 还提供一种用于盘式电机上的定子组件,包括� �子铁芯，所述定子铁芯由非晶 铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有轴向中� �通孔，该定子铁芯外圆柱面往中心 轴线呈放射状被均匀间隔地加工有多条轴向电 枢槽；所述定子组件则还包括与所述 定子铁芯之轴向电枢槽同样数量的绕组组件,� �该绕组组件均包括与所述定子铁芯 之轴向电枢槽适配的绕组线架、 设置在该绕组线架之槽位内的定子绕组和设置 在 该绕组线架之通孔内的导磁体;各该绕组组件� �别设置在所述定子铁芯的各轴向电 枢槽内。 相应地， 本发明还提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路盘 式电机的制造方法， 包括如下步骤-.

a、 准备： 选用巿售的、 尺寸分别符合要求的由非晶铁合金片材堆叠加 工为圆 柱体作为定子组件之定子铁芯的坯料；

b、 定子铁芯的制作,选择性地执行如下步骤之一� �

如果所述定子铁芯的坯料是圆柱体型材,则需� �在所述定子铁芯坯料上 加工出轴向中央通孔，而且该定子铁芯坯料外 圆柱面还需要往中心轴 线呈放射状均匀间隔地加工出多条轴向电枢槽 ；

b ₂ 、 如果所述定子铁芯的坯料是已经有轴向中央通 孔的圆柱体型材， 则只 需将该定子铁芯坯料外圆柱面往中心轴线呈放 射状均匀间隔地加工出 多条轴向电枢槽；

c、 定子铁芯与端盖的固定： 在所述定子铁芯一轴向端面和其轴向中央通孔 的 内圆柱面上涂覆胶粘剂，并将所述定子铁芯的 轴向中央通孔套于所述端盖之轴向中 央凸台上,使涂有胶粘剂的所述定子铁芯的轴� �端面紧贴所述端盖内面，然后烘烤 定型，如在温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下烘烤定型，完成所述定 子铁芯与所述端盖的固定；

d、 定子组件之绕组组件的制作：

将漆包线绕制在绕组线架的槽位内而成为定子 绕组；

d ₃ 、 将导磁体嵌入所述绕组线架之通孔内；

e、 绕组组件与定子铁芯装配成定子组件：

e _i 、 将各绕组组件分别装入已与所述端盖固定的定 子铁芯之各轴向电枢槽 内，注意各绕组组件不要高出所述定子铁芯的 轴向端面； e ₂ 、 用胶粘剂对所述定子铁芯之各轴向电枢槽内的 绕组组件进行整体灌胶, 然后烘烤定型，如在温度为 66 ± 5 摄氏度，时间为 1. 5 ~ 2. 5 小时的条 件下烘烤定型，使各绕组组件和定子铁芯牢牢 地粘成一体； f、 按常规操作， 将转子组件固定在电机轴上，该转子组件包括 转子片和固定 在该转子片上的偶数块永磁体；

g、 整机装配： 按常规操作，将所述电机轴可转动地支承在所 述端盖和 /或机 壳确定的位置上,将所述端盖与所述机壳固定� �完成所述电机整体装配。 在步骤 d的 之后和步骤 d的 d ₃ 之前，还包括步骤 d ₂ 、 用胶粘剂将所述定 子绕组粘接固定在绕组线架的槽位内。 所述转子组件之转子片用不导磁的不锈钢片材 制作为圆盘形，该转子片上均匀 间隔地设有与所述永磁体同等数量的通孔； 所述转子组件之各永磁体被清洗剂清 洗干净后，在其一表面上涂覆胶粘剂，并均匀 间隔地粘接固定在所述转子片的各通 孔内，然后烘烤定型，如在温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下烘烤定 型，完成所述转子组件的制作。 所述转子组件还包括用不导磁的不锈钢材料制 作的、 圆柱形的束磁板，该束磁 板的外部直径小于所述转子片的外部直径，所 述束磁板设有中央通孔；所述束磁板 被清洗剂清洗干净后，在其一端面上涂覆胶粘 剂， 粘接固定在背离所述定子组件的 所述转子片的端面上，并将固定在所述转子片 之各通孔内的各永磁体遮盖住，然后 烘烤定型，如在温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下烘烤定型。 嵌入所述绕组线架之通孔内的导磁体是用牌号 为 Q235的碳素结构钢制成。 所述定子组件中各部件间的粘接固定、 定子铁芯与端盖间的粘接固定和所述 转子组件中各部件间的粘接固定所使用的胶粘 剂，耐温不低于所述电机绝缘等级的 耐温水平。 同现有技术相比较， 本发明拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机及 其制造方 法和定子组件之有益效果在于：

釆用非晶铁合金材料构筑盘式电机的轴向磁路 ，可有效缩小盘式电机的体积， 降低损耗和提高效率；同时可单独制作各绕组 组件，再将其放入定子铁芯的各轴向 电枢槽内，装配方便和节约工时；端盖内面设 有插入到定子铁芯之轴向中央通孔内 的轴向中央凸台，而将固定电机轴的两只轴承 都安装在端盖的轴向中央通孔内，充 分利用了定子铁芯的厚度，使该盘式电机的轴 向尺寸更短；所述定子组件之定子铁 芯用胶粘剂固定在所述端盖上，并将电机轴设 计成台阶轴，直接将转子组件固定在 电机轴的台阶上，使该盘式电机的所用部件更 少；为了防止磁路漏磁， 提高蓄磁能 力，特意在背离所述定子组件的所述转子片的 端面上固定了一块束磁板。 本发明不 仅具有轴向尺寸短和运动部件少的优点，而且 还具有涡流损耗小、 高频特性优良、 温升低、 效率高、 功率密度大和材料利用率高等优点，是一种高 效节能的电机。 【附图说明】

图 1 是本发明 "拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电机" 优选实施例的整体结 构正投影纵剖面示意图；

图 2是所述盘式电机的轴测投影示意图；

图 3是所述盘式电机之绕组组件 22装入定子铁芯 21 时的轴测投影示意图，图 中箭头 A指示装入方向；

图 4是所述盘式电机的磁路示意图，图中箭头^ C, D和 E表示磁路的流向； 图 5是所述盘式电机之定子绕组 221 绕制在绕组线架 111 上而成为绕组组件 22的轴测投影示意图，图中没有画出导磁体 223;

图 6是所述盘式电机之绕组线架 222的轴测投影示意图；

图 7是所述盘式电机之导磁体 223的轴测投影示意图；

图 8是图 1所示盘式电机之定子组件 20的正投影俯视示意图； 图 9是图 8的 G-G剖视图；

图 10是图 1所示盘式电机之转子组件 30的正投影仰视示意图；

图 11是所述盘式电机之转子组件 30的轴测投影示意图；

图 12是所述转子组件 30另一方向的轴测投影示意图。

【具体实施方式】

下面结合各附图对本发明作进一步详细说明。

参见图 1 至图 12,提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路的盘式电 机， 包括机壳 10、 端盖 40、 定子组件 20、 与所述定子组件 20适配的转子组件 30和电机轴 50; 所述定子组件 20 的一个端面轴向地固定在所述端盖 40 内面；所述转子组件 30 固 定在所述电机轴 50 上、 平行地靠近所述定子组件 20 另一端面而与之形成轴向气 隙 90;所述电机轴 50可转动地支承在所述端盖 40和 /或机壳 10确定的位置上，所 述端盖 40固定在所述机壳 10的敞口端部；所述定子组件 20包括定子铁芯 21;所述 定子铁芯 21 由非晶铁合金片材堆叠加工为圆柱体,其上有� �向中央通孔 211,该定 子铁芯 21外圆柱面往中心轴线呈放射状被均匀间隔地� ��工有多条轴向电枢槽 212; 所述定子组件 20则还包括与所述定子铁芯 21 之轴向电枢槽 212 同样数量的绕组 组件 22,各该绕组组件 22均包括与所述定子铁芯 21之轴向电枢槽 212适配的绕组 线架 222、 设置在该绕组线架 222之槽位 2221 内的定子绕组 221和设置在该绕组 线架 222之通孔 2222 内的导磁体 223;各该绕组组件 22分别设置在所述定子铁芯 21的各轴向电枢槽 212内。 参见图 5和图 6,所述定子绕组 221用快干型胶粘剂固定在所述绕组线架 222 之槽位 2221内。 参见图 3、 图 8和图 9,所述绕组组件 22用胶粘剂固定在所述定子铁芯 21 的 轴向电枢槽 212内。 参见图 1、 图 10 和图 11,所述转子组件 30包括用不导磁的不锈钢材料制作 的、 圆盘形的转子片 31,以及偶数块永磁体 32;所述转子片 31 上均匀间隔地设有 与所述永磁体 32 同等数量的通孔 315,各该永磁体 32均匀间隔地固定在所述转子 片 31的各通孔 315内， N、 S极交替排列。 参见图 1和图 12,为了防止磁路漏磁， 提高蓄磁能力，所述转子组件 30还包括 用不导磁的不锈钢材料制作的、 圆柱形的束磁板 33,如该束磁板 33 可用牌号为 Q235 的碳素结构钢制成，该束磁板 33 的外部直径小于所述转子片 31 的外部直径， 所述束磁板 33设有中央通孔 331;所述束磁板 33固定在背离所述定子组件 20的所 述转子片 31的端面 319上，并将固定在所述转子片 31之各通孔 315 内的各永磁体 32遮盖住。 参见图 2、 图 10和图 11,所述转子片 31 设有中央通孔 311,围绕该中央通孔 311的周边设有多个轴向通孔 312;所述电机轴 50上设有一圈台阶 51,该台阶 51上 设有多个轴向螺紋孔 512;所述电机轴 50插入所述转子片 31的中央通孔 311 内，各 螺丝穿越所述转子片 31上的各轴向通孔 312拧入所述电机轴 50之台阶 51上的各 轴向螺紋孔 512内，从而将所述转子片 31固定到所述电机轴 50上。 参见图 1 至图 3,所述端盖 40 内面设有与所述定子铁芯 21 的轴向中央通孔 211适配的轴向中央凸台 42;所述端盖 40之轴向中央凸台 42装配于所述定子铁芯 21的轴向中央通孔 211 内，并且所述定子组件 20之定子铁芯 21用胶粘剂固定在所 述端盖 40上。 参见图 1 和图 2,所述盘式电机还包括安装在所述端盖 40之轴向中央通孔 41 内的两只轴承 60,借助该两轴承 60,所述电机轴 50 可转动地支承在所述端盖 40 上。 本发明根据定、 转子的数量可以做成单定子单转子、 双定子双转子、 单定子 双转子和多转子多定子结构的盘式电机， 根据需求可以自由结合。 图 1 至图 11所 画出的电机是 48 槽 32 极的单定子单转子盘式电机，即该盘式电机的 定子组件 20 和转子组件 30都是一件， 定子组件 20的定子铁芯 21之轴向电枢槽 212为 48条， 绕组组件 22为 48件，转子组件 30的永磁体 32为 32块。 参见图 6,该绕组线架 222的两端面有环状凸缘 2223,该两环状凸缘 2223之间 就形成了容纳定子绕组的槽位 2221,此种结构，定子绕组需要直接在绕组线架 111 上绕制。 或者是将绕组线架 222设计成有两个都只有一端面有环状凸缘 2223 的绕 组线架， 先在绕线模上使用漆包线绕制定子绕组，再将 定子绕组的内腔从第一个绕 组线架未设凸缘的一边套入，再将第二个绕组 线架未设凸缘的一边嵌入定子绕组内 腔内与第一个绕组线架互相对接固定。

参见图 7,所述永磁体 32是钕铁硼高磁能合金、 或者是锶或钡铁氧体。

所述 "固定" 包括使用胶粘剂粘合固定， 粘合固定用的胶粘剂可以是任何一 种使用耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水平 的胶粘剂。 参见图 1至图 11 ,相应地， 本发明还提供一种拥有非晶铁合金轴向磁路盘 式电 机的制造方法， 包括如下步骤-.

a、 准备： 选用巿售的、 尺寸分别符合要求的由非晶铁合金片材堆叠加 工为圆 柱体作为定子组件 20之定子铁芯 21的坯料；

b、 定子铁芯 21的制作，选择性地执行如下步骤之一：

b,、 如果所述定子铁芯 21 的坯料是圆柱体型材，则需要在所述定子铁芯 21 坯料上加工出轴向中央通孔 211 ,而且该定子铁芯 21 坯料外圆柱面还 需要往中心轴线呈放射状均匀间隔地加工出多 条轴向电枢槽 212 ; b ₂ 、 如果所述定子铁芯 21 的坯料是已经有轴向中央通孔 211 的圆柱体型 材， 则只需将该定子铁芯 21 坯料外圆柱面往中心轴线呈放射状均匀 间隔地加工出多条轴向电枢槽 212 ;

c、 定子铁芯 21与端盖 40的固定： 在所述定子铁芯 21—轴向端面和其轴向 中央通孔 211的内圆柱面上涂覆胶粘剂，并将所述定子铁 芯 21的轴向中央通孔 211 套于所述端盖 40之轴向中央凸台 42上,使涂有胶粘剂的所述定子铁芯 21的轴向 端面紧贴所述端盖 40内面，然后烘烤定型，如在温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4 小时的条件下烘烤定型，完成所述定子铁芯 21与所述端盖 40的固定;为了烘烤定 型时各参数设置一致,本申请人是在温度为 130摄氏度，时间为 3. 5小时的条件下 烘烤定型的；

d、 定子组件 20之绕组组件 22的制作：

将漆包线绕制在绕组线架 222的槽位 2221内而成为定子绕组 221; d ₃ 、 将导磁体 223嵌入所述绕组线架 222之通孔 2222内；

e、 绕组组件 22与定子铁芯 21装配成定子组件 20:

e _i 、 将各绕组组件 22分别装入已与所述端盖 40 固定的定子铁芯 21 之各 轴向电枢槽 212 内，注意各绕组组件 22不要高出所述定子铁芯 21 的 轴向端面；

e ₂ 、 用胶粘剂对所述定子铁芯 21之各轴向电枢槽 212内的绕组组件 22进 行整体灌胶，然后烘烤定型，如在温度为 66 ± 5 摄氏度，时间为 1. 5 ~ 2. 5小时的条件下烘烤定型,使各绕组组件 22和定子铁芯 21牢牢地粘 成一体;本申请人是在温度为 66 摄氏度，时间为 2 小时的条件下烘烤 定型的；

f、 按常规操作， 将转子组件 30固定在电机轴 50上,该转子组件 30包括转 子片 31和固定在该转子片 31上的偶数块永磁体 32;

g、 整机装配： 按常规操作，将所述电机轴 50 可转动地支承在所述端盖 40 和 /或机壳 10确定的位置上，将所述端盖 40 与所述机壳 10 固定，完成所述电机整 体装配。 参见图 5和图 6,在步骤 d的 之后和步骤 d的 d ₃ 之前，还包括步骤 d ₂ 、 用胶 粘剂将所述定子绕组 221粘接固定在绕组线架 222的槽位 2221内。 参见图 1、 图 10和图 11,所述转子组件 30之转子片 31用不导磁的不锈钢片 材制作为圆盘形，该转子片 31上均匀间隔地设有与所述永磁体 32 同等数量的通孔 315;所述转子组件 30之各永磁体 32被清洗剂清洗干净后，在其一表面上涂覆胶� �� 剂，并均匀间隔地粘接固定在所述转子片 31 的各通孔 315 内，然后烘烤定型，如在 温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下烘烤定型，完成所述转子组件 30 的制作。 在烘烤定型时一定要控制好温度，温度过高永 磁体 32 容易去磁， 温度过 低胶粘剂烤不干，如本申请人是在温度为 130 摄氏度，时间为 3. 5 小时的条件下烘 烤定型的。 参见图 1 和图 12,为了防止磁路漏磁，提高蓄磁能力，所述转 子组件 30还包括 用不导磁的不锈钢材料制作的、 圆柱形的束磁板 33,如该束磁板 33 可用牌号为 Q235 的碳素结构钢制成，该束磁板 33 的外部直径小于所述转子片 31 的外部直径， 所述束磁板 33设有中央通孔 331;所述束磁板 33被清洗剂清洗干净后，在其一端面 上涂覆胶粘剂， 粘接固定在背离所述定子组件 20的所述转子片 31 的端面上,并将 固定在所述转子片 31 之各通孔 315 内的各永磁体 32遮盖住，然后烘烤定型，如在 温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下烘烤定型。 特别说明，可将各永磁体 32和束磁板 33都粘接固定在所述转子片 31上后，在 温度为 125 ± 5摄氏度，时间为 3 ~ 4小时的条件下一次烘烤定型。 在烘烤定型时一 定要控制好温度，温度过高永磁体 32 容易去磁， 温度过低胶粘剂烤不干，如本申请 人是在温度为 130摄氏度，时间为 3. 5小时的条件下烘烤定型的。 参见图 6和图 7,嵌入所述绕组线架 222之通孔 2222内的导磁体 223是用牌号 为 Q235的碳素结构钢制成。 在本发明各实施例中， 所述定子铁芯 21 使用的非晶铁合金材料釆用中国安泰 公司生产的纳米铁基非晶铁合金带材卷绕生产 的型材或型材坯料。 参见图 1和图 2,在本发明各实施例中，所述定子组件 20 中各部件间的粘接固 定、 定子铁芯 21与端盖 40间的粘接固定和所述转子组件 20中各部件间的粘接固 定所使用的胶粘剂，耐温不低于所述电机绝缘 等级的耐温水平。 本发明各实施例使 用了美国汉高公司生产的牌号为 ESP110 的树脂和朗博万公司生产的高强度、 耐高 温 200度， 双组分 3034A和 3034B环氧树脂， 粘接操作按现有技术有关胶粘剂的 要求进行。 以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方 式， 其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限 制；应当指出的是，对于本领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干变形和改进， 这 些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发 明权利要求范围所做的等同变换与修 饰， 均应属于本发明权利要求的涵盖范围。