專利名稱：軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(zhuǎn)定子、轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機。
背景技術(shù)：
電機(包括電動機和發(fā)電機)應用的領(lǐng)域十分廣泛，因此提高電機的效率對于節(jié)約能源以及電機在某些場合的應用有著重要的意義。傳統(tǒng)的電機，通常由一個定子和一個轉(zhuǎn)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，定子鐵芯由硅鋼片疊合成圓筒狀，嵌入電機的外殼內(nèi)，定子鐵芯上均勻分布有多個與電機軸平行設(shè)置的槽，槽內(nèi)設(shè)有定子繞組；轉(zhuǎn)子位于定子的圓筒形空腔內(nèi)，與定子間隔有氣隙，轉(zhuǎn)子鐵芯裝在電機軸上，轉(zhuǎn)子鐵芯表面嵌有與電機軸平行的銅嵌條，并由短路環(huán)連接，電機軸兩端通過軸承與外殼的兩側(cè)端蓋連接。當定子繞組通電后，在定子的周圍形成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下在銅嵌條內(nèi)感應出電流，使轉(zhuǎn)子受定子磁場的作用旋轉(zhuǎn)，帶動電機軸轉(zhuǎn)動輸出。這種由外圍圓筒形的定子和內(nèi)部圓柱形的轉(zhuǎn)子組成的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為電機的標準組成結(jié)構(gòu)，在電磁式、感應式和恒磁式電機中均廣泛采用。
我們以電動機為例分析其結(jié)構(gòu)與功率的關(guān)系。
決定電機作功(將電能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(shù)，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范圍內(nèi)。
I×L主要與電機的轉(zhuǎn)子有關(guān)，以感應式電動機為例，I取決于e(感應電動勢)，e＝B×L×V，在確定的條件下，B、V為常數(shù)(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(shù)或增長每根導線的長度，來增大I×L的積，這樣，勢必增大轉(zhuǎn)子的表面積(S)。
可見，在這種單定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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，即由于轉(zhuǎn)子體積增大，使轉(zhuǎn)子的質(zhì)量增大，增加了起動的難度；同時，轉(zhuǎn)子體積增大后，使得定子產(chǎn)生的磁場通過轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子和其外圍的圓筒形的定子構(gòu)成的電機結(jié)構(gòu)下，只能靠增加體積來制作大功率電機，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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(chǎn)實際的需要。

發(fā)明內(nèi)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(zhuǎn)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，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，包括殼體、定子、轉(zhuǎn)子和電機軸，所述定子和轉(zhuǎn)子為圓盤式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子中央固定在電機軸上，定子圓盤中央開孔，活套于電機的轉(zhuǎn)動部分，外周固定在殼體上，至少包括有2個定子和3個轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子相間排列，轉(zhuǎn)子個數(shù)比定子多1個。
上述技術(shù)方案中，由多個組合式定子與多個轉(zhuǎn)子，按軸向交隔排列，組成軸向多層電機，其排列形式為轉(zhuǎn)子—定子—轉(zhuǎn)子……定子—轉(zhuǎn)子；由定子產(chǎn)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(zhuǎn)，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動。
上述技術(shù)方案中，所述定子可以由定子底板、定子墊圈和定子蓋板構(gòu)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(nèi)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沖壓而成，其兩端沖壓有定位架，所述定子鐵芯固定在定子底板上的定位架內(nèi)，定子線圈沿定位架繞制。
上述技術(shù)方案中，所述相鄰轉(zhuǎn)子間設(shè)有轉(zhuǎn)子墊圈，轉(zhuǎn)子墊圈中央與電機軸固定連接，轉(zhuǎn)子墊圈的外徑小于定子中央的孔，轉(zhuǎn)子墊圈的厚度與相鄰轉(zhuǎn)子間的距離相當。
上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)子墊圈可以是獨立的，安裝時置于相鄰兩轉(zhuǎn)子之間；也可以與其一側(cè)相鄰轉(zhuǎn)子為一體結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)子由硅鋼片構(gòu)成，表面沿圓周均勻分布有徑向排列的銅嵌條，銅嵌條的內(nèi)外兩端分別連接有短路環(huán)。
由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1.由于本實用新型的定子和轉(zhuǎn)子為圓盤式平片結(jié)構(gòu)，在同樣功率的情況下現(xiàn)有圓柱式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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.每片定子位于兩片轉(zhuǎn)子之間，定子兩側(cè)的磁場均可利用，與現(xiàn)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的采用，可以方便地將多層定子和轉(zhuǎn)子疊合，以增大電機的功率，因而在制作工藝上可以形成標準件制作，降低成本。


附圖1為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為實施例一中轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子；[4]、定子底板；[5]、定子墊圈；[6]、定子蓋板；[7]、定子鐵芯；[8]、轉(zhuǎn)子墊圈；[9]、轉(zhuǎn)子外墊圈；[10]、銅嵌條；[11]、短路環(huán)；[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(jié)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(zhuǎn)子電機，包括殼體1、定子2、轉(zhuǎn)子3和電機軸13，包括有4個定子2和5個轉(zhuǎn)子3，定子2和轉(zhuǎn)子3為圓盤式結(jié)構(gòu)并相間排列。定子2由定子底板4、定子墊圈5和定子蓋板6構(gòu)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為沖壓而成，其兩端沖壓有定位架15，所述定子鐵芯7固定在定子底板4上的定位架15內(nèi)，定子線圈沿定位架15繞制在定子鐵芯7周圍的線槽12內(nèi)。轉(zhuǎn)子3為由硅鋼片構(gòu)成的圓盤，轉(zhuǎn)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(nèi)外兩端分別連接有圓形的短路環(huán)11。
轉(zhuǎn)子3中央設(shè)有與電機軸13配合的孔，定子圓盤中央開有較大的孔16，轉(zhuǎn)子圓盤的直徑小于定子圓盤的直徑；還包括有轉(zhuǎn)子墊圈8和轉(zhuǎn)子外墊圈9，轉(zhuǎn)子墊圈8的厚度與相鄰定子2間的距離相當，直徑略小于定子圓盤中央的孔16，轉(zhuǎn)子墊圈8中央開有與電機軸13配合的孔，轉(zhuǎn)子外墊圈9的厚度與相鄰定子2間的距離相當，為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑略大于轉(zhuǎn)子3的外徑。
安裝時，將轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)子墊圈8依次固定在電機軸13上，同時，在每個轉(zhuǎn)子墊圈8的外面套上定子2和轉(zhuǎn)子外墊圈9，構(gòu)成“轉(zhuǎn)子—定子和轉(zhuǎn)子墊圈—轉(zhuǎn)子—……”的排列結(jié)構(gòu)，最外兩側(cè)是轉(zhuǎn)子，同時，將各定子2及定子2間的轉(zhuǎn)子外墊圈9固定連接，外周固定在殼體1上。
權(quán)利要求1.一種軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，包括殼體[1]、定子[2]、轉(zhuǎn)子[3]和電機軸[13]，其特征在于所述定子[2]和轉(zhuǎn)子[3]為圓盤式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子[3]中央固定在電機軸[13]上，定子圓盤中央開孔，活套于電機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子[3]，定子[2]和轉(zhuǎn)子[3]相間排列，轉(zhuǎn)子[3]個數(shù)比定子[2]多1個。
2.如權(quán)利要求1所述的軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，其特征在于所述定子[2]由定子底板[4]、定子墊圈[5]和定子蓋板[6]構(gòu)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(nèi)固定有定子鐵芯[7]，定子鐵芯[7]周圍繞有定子線圈。
3.如權(quán)利要求2所述的軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，其特征在于所述定子底板[4]上的鐵芯孔[14]為沖壓而成，其兩端沖壓有定位架[15]，所述定子鐵芯[7]固定在定子底板[4]上的定位架[15]內(nèi)，定子線圈沿定位架[15]繞制。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，其特征在于所述相鄰轉(zhuǎn)子[3]間設(shè)有轉(zhuǎn)子墊圈[8]，轉(zhuǎn)子墊圈[8]中央與電機軸[13]固定連接，轉(zhuǎn)子墊圈[8]的外徑小于定子中央的孔[16]，轉(zhuǎn)子墊圈[8]的厚度與相鄰轉(zhuǎn)子[3]間的距離相當。
5.如權(quán)利要求4所述的軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子墊圈[8]與一側(cè)相鄰轉(zhuǎn)子[3]為一體結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子[3]由硅鋼片構(gòu)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(nèi)外兩端分別連接有短路環(huán)[11]。
專利摘要一種軸向多層定、轉(zhuǎn)子電機，包括殼體、定子、轉(zhuǎn)子和電機軸，其特征在于所述定子和轉(zhuǎn)子為圓盤式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子中央固定在電機軸上，定子圓盤中央開孔，活套于電機的轉(zhuǎn)動部分，外周固定在殼體上，至少包括有2個定子和3個轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子相間排列，轉(zhuǎn)子個數(shù)比定子多1個。本實用新型對電機作了結(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者朱鐵鋼 申請人:朱鐵鋼