专利名称：拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法
拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法
技术领域：
本发明涉及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：
非晶铁合金材料是利用高温熔融状态下处于活跃状态的金属原子在急骤冷却中 来不及按一定的晶态规律有序排列而形成的具有长程无序结构的合金材料。这种非晶铁合 金材料比起传统的硅钢材料具有导磁率高，电阻大，涡流损耗小和高频特性优良等一系列 优点，但其加工特性较差，难于冲压成片状和难于进行大体积切削加工。现有技术电机包括 发电机和电动机，包括机壳、端盖、定子、转子和电机轴，定子固定于机壳中，转子固定于电 机轴上布置于定子内，与定子间有气隙，电机轴穿过定子铁芯，可转动地装于机壳与端盖确 定的安装位置上。定子由定子铁芯和定子绕组组成，定子铁芯一般采用硅钢片等软磁性材 料压叠制成，其内侧有轴向齿槽，定子绕组嵌装于齿槽中。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消耗了不可再生能源，同时增加了电机的温升，降低了 电机的效率。降低电机铁损是电机设计一大课题，采用导磁率高，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。现有技术使用非晶铁合金材料的电机，如公开号 为CN 1874113A的中国专利申请《非晶材料的新型电动机》，其定子铁芯采用圆筒形的非晶 材料外壳与硅钢片叠制极柱粘接形成齿槽，在齿槽内嵌装定子绕组制成定子，局部地在电 机定子铁芯中使用非晶材料。这种混合材料铁芯电机其转子仍然是传统结构，其定子铁芯 采用两种材料、两个部件分别制作后粘合，结构和制作过程复杂，且因有齿槽，齿槽效应给 电机带来的电磁噪音和齿槽损耗，仍然未得到克服。而在为克服齿槽效应带来的缺陷的无 槽电机中，如公告号为CN2891450Y名称为《高出力永磁无刷无槽电动机》所公开的技术，其 定子铁芯仍然沿用传统的硅钢片材料叠压制成，其转子采用传统材料的铁芯和套在铁芯周 围的永磁磁钢组成。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其不 能制造出更高效率的电机。
发明内容本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提供一种涡流损耗小， 高频特性优良和电磁噪音低的没有齿槽损耗的、效率高，功率密度大，材料利用率高的拥有 无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法。本发明解决所述技术问题采用的技术方案 是提供一种拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法，所述拥有无槽非晶铁合 金径向磁路的电机包括机壳、端盖、定子、转子和电机轴，端盖装于机壳端部并与机壳共同 确定电机轴的安装位置，定子固装于机壳内，转子固装于电机轴上且布置于定子内、与定子 之间有径向气隙，电机轴穿过定子内孔，可转动地装于机壳与端盖确定的安装位置上；定子 包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和永磁体；尤其是，所述定子铁芯是由非晶铁 合金带材卷绕成的圆筒，所述定子绕组整体呈圆筒形，固定于定子铁芯内圆柱面上，定子绕
6组内壁还固定有金属加强衬套，该金属加强衬套的轴向长度与定子绕组相同、其内孔与转 子的外表面之间形成径向气隙；所述转子铁芯是由非晶铁合金带材制成的空心柱状结构， 其内孔壁上开有与电机轴连结用的键槽、其径向外表面与永磁体相适配，永磁体镶嵌或套 于转子铁芯外表面固定。即当永磁体是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁 体圆筒时，转子铁芯外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径相适配，所述永磁体圆筒 直接套于转子铁芯外固定；当永磁体是瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转 子铁芯外表面开出相同数量与永磁体断面形状适配的轴向凹槽，将各永磁体镶嵌入这些凹 槽中固定。所述轴向凹槽可以是燕尾槽，相应地所述永磁体带有燕尾结构。所述永磁体是钕铁硼高磁能合金、或者是锶或钡铁氧体。所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机是无刷直流电机或者是交流电机。当本发明实施为交流异步电机时，所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机包括 机壳、端盖、定子、转子和电机轴，端盖装于机壳端部并与机壳共同确定电机轴的安装位置， 定子固装于机壳内，转子固装于电机轴上且布置于定子内、与定子之间有径向气隙，电机轴 穿过定子的内孔，可转动地装于机壳与端盖确定的安装位置上；定子包括定子铁芯和定子 绕组，转子包括转子铁芯及其表面的鼠笼，转子铁芯套装于电机轴上，所述鼠笼固装于转子 铁芯外表面；尤其是，所述定子铁芯是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，该圆筒内壁固定着 圆筒形的定子绕组，所述定子绕组内壁固定有金属加强衬套，该金属加强衬套的轴向长度 与定子绕组相同、其内圆柱面与转子的外表面之间形成径向气隙；所述转子铁芯是由非晶 铁合金材料制成的空心柱状结构，其内孔壁上开有与电机轴连结用的键槽、其径向外表面 与所述鼠笼轴向铜条或铝条的形状适配，该铜条或铝条镶嵌于转子铁芯外表面，借助两端 部的铜或铝环固装。在所述定子铁芯内可以有第一绝缘骨架，该第一绝缘骨架的主体是圆筒形，其一 端面有环状径向凸缘，两只相同的第一绝缘骨架分别以其未设凸缘的的一端从定子铁芯内 孔的两端嵌入互相对接，并与定子铁芯内壁固定，所述两只第一绝缘骨架端面的环状径向 凸缘抵紧在定子铁芯内孔的两端部；所述定子绕组内腔有圆筒形的第二绝缘骨架支撑并固 定于其中，该第二绝缘骨架的轴向长度与定子绕组相同；所述第二绝缘骨架的内壁与金属 加强衬套外圆柱面固定。绝缘骨架结构可以加强定子绕组的稳定性和绝缘安全。所述的定子绕组‘固定于定子铁芯内孔中’，可以是定子绕组直接与定子铁芯内壁 固定，亦可以是定子绕组固定于第一绝缘骨架内壁，第一绝缘骨架再固定于定子铁芯内壁。 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温度不低 于电机最大温升限度的胶粘剂。定子铁芯使用的非晶铁合金材料是市售的由非晶铁合金带材卷绕而成的型材；转子铁芯使用市售非晶铁合金带材卷绕成的型材坯料经加工制成。本发明采用由非晶铁合金带材卷绕成的型材作为电机定子和转子的径向磁路坯 料。根据转子的不同形式，可以构成内转子电机或者外转子电机。当本发明实施于外转子 电机时，所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机包括定子、外转子和用于安装的电机支 承轴，外转子布置于定子外，包括机壳、端盖和永磁体，永磁体固定于机壳内壁中，端盖固装 于机壳端部，外转子可转动地安装于电机支承轴上；定子固装于电机支承轴上、包括定子铁 芯和定子绕组；尤其是，所述定子铁芯是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，所述定子绕组整体呈圆筒形，固定于定子铁芯外圆柱面上。定子绕组径向外表面有金属加强套，该金 属加强套的外柱面与转子的内表面之间形成径向气隙；永磁体呈偶数条状体镶嵌于，或呈 中空圆柱状直接固定于机壳内表面。机壳用钢板卷成或者直接用钢管制成。相应地，本发明还提供一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法，包 括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯和转子铁芯 坯料；b、定子制作先绕制定子绕组，然后通过整形，形成定子绕组所需要的形状和尺 寸；并选择性地执行如下步骤之一bl、如果定子绕组使用第二绝缘骨架，则将第二绝缘骨架固定于定子绕组内圆柱 面上；然后将金属加强衬套与第二绝缘骨架内壁固定；b2、如果定子绕组不使用第二绝缘骨架，则将定子绕组内圆柱面直接与金属加强 衬套固定；另外，还再选择性地执行如下步骤之一b3、如果定子铁芯内有第一绝缘骨架，则将第一绝缘骨架与定子铁芯内壁固定，并 将定子绕组外圆柱面与第一绝缘骨架内壁固定，完成定子制作；b4、如果定子铁芯内不用第一绝缘骨架，则将定子绕组直接固定于定子铁芯内壁 上，完成定子制作；C、转子制作在用作转子铁芯的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材坯料内 孔壁上加工出与电机轴连结的键槽，并选择性地执行如下步骤之一Cl、当永磁体是中空圆柱状圆筒时，转子铁芯的型材坯料外表面是圆柱形，则直接 将转子铁芯镶嵌入所述永磁体圆筒内固定，装配好转子；c2、当永磁体是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯外 表面开出同样数量与各永磁体断面形状适配的轴向凹槽，将各永磁体镶嵌入这些轴向凹槽 中固定，装配好转子；c3、当转子是鼠笼式结构时，在转子铁芯外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条或铝 条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯外表面，借助两端部的铜 或铝环固装；d、按常规操作，将定子装入机壳及将转子套装于电机轴上，完成该两大部件的制 作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。本发明再包括一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的外转子电机的方法，该方 法包括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯；b、定子制作在定子铁芯内表面加工出与电机支承轴连结用的键槽，绕制定子绕 组，然后通过整形，形成定子绕组所需要的形状和尺寸；将定子绕组外柱面与金属加强套固 定；再将该定子绕组套于定子铁芯外柱面上固定，将所述定子铁芯与电机支承轴用键连接 固装，并将该电机支承轴装上轴承，完成定子制作；C、转子制作将永磁体做成偶数条状体或者做成中空圆柱状，用钢板卷成或者直接用钢管作为机壳，在机壳内壁加工出与要固定的永磁体相适配的形状；将永磁体镶嵌入 机壳内壁固定，装配好转子；d、按常规操作，完成电机整机装配。本发明的有益效果是采用非晶铁合金材料作为电机的径向磁路，有效地缩小了 电机体积，降低了损耗，提高了效率。同时采用定子的无齿无槽设计免除了齿槽的加工难度 和节约工时，极大地降低了加工成本，消除了电机的齿槽效应和降低了电磁噪音，提高了电 机的运行性能。涡流损耗小，高频特性优良和电磁噪音低、效率高，功率密度大，是一种高效 节能电机，其机电效率可由传统电机的95%提高至97%或更高，收到了意想不到的效果， 容易取得商业上的成功。
图1是本发明“拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法”优选实施例 的整体结构正投影纵剖面示意图；图2是所述优选实施例转子3的结构纵剖面示意图；图3是所述优选实施例转子铁芯31与永磁体32装配的横断面示意图；图4是图3的A-A剖视图；图5是所述优选实施例转子铁芯31的纵剖面示意图；图6是图5的左视图；图7是所述优选实施例定子2的整体结构横断面示意图；图8是图7的左视纵剖面示意图；图9是定子铁芯21的横断面示意图；图10是图9的左视纵剖面示意图；图11是第一绝缘骨架23结构的纵剖面示意图；图12是粘接了两个第一绝缘骨架23后的定子铁芯21结构的纵剖面示意图。图13是第二绝缘骨架24结构的纵剖面示意图；图14是本发明用于外转子电机的实施例整体结构正投影纵剖面示意图。图中1为机壳、2为定子、3为转子、4为端盖、5为气隙、6为电机轴、7为轴承、8为 卡环、；在定子2的构造中，21为定子铁芯、22为定子绕组、23为第一绝缘骨架、231为(圆 筒状)主体、232为环状径向凸缘、24为第二绝缘骨架、25为金属加强衬套；在转子3的构 造中，31为转子铁芯、32为永磁体、311为凹槽、312为键槽。图14外转子电机整体结构示意图中，2'为定子、3'为外转子、5'为气隙、6'为 电机支承轴，7'为轴承；在定子2'的结构中，21'为定子铁芯、22'为定子绕组、25'为 金属加强套；在转子3'的结构中，31'为机壳、32'为永磁体、33'为端盖。
具体实施方式下面结合各附图对本发明作进一步详述。参见附图1，本发明“拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机及其工艺方法”提供一 种使用非晶铁合金材料的无槽电机及其工艺方法，所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电 机包括机壳1、端盖4、定子2、转子3和电机轴6，端盖4装于机壳1端部并与机壳1共同确定电机轴6的安装位置，定子2固装于机壳1内，转子3固装于电机轴6上且布置于定子2 内、与定子2之间有径向气隙5，电机轴6穿过定子2内孔，可转动地装于机壳1与端盖4确 定的安装位置上；定子2包括定子铁芯21和定子绕组22，转子3包括转子铁芯31和永磁 体32 ；尤其是，所述定子铁芯21是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，所述定子绕组22整体 呈圆筒形，固定于定子铁芯21内圆柱面上，定子绕组22内壁还固定有金属加强衬套25，该 金属加强衬套25的轴向长度与定子绕组22相同、其内孔与转子3的外表面之间形成径向 气隙5 ；所述转子铁芯31是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，其内孔壁上开有与电 机轴6连结用的键槽312、其径向外表面与永磁体32相适配，永磁体32镶嵌或套于转子铁 芯31外表面固定。即当永磁体32是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁体 圆筒时，因转子铁芯31的型材坯料外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径相适配， 直接将所述永磁体圆筒套于转子铁芯31上固定；当永磁体32是偶数瓦片状断面的条形体 或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯31外表面开出相同数量与各永磁体32断面形状适 配的轴向凹槽311，将各永磁体32镶嵌入这些凹槽311中固定。当本发明在交流异步电机上实施时，所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机包 括机壳1、端盖4、定子2、转子3和电机轴6，端盖4装于机壳1端部并与机壳1共同确定电 机轴6的安装位置，定子2固装于机壳1内，转子3固装于电机轴6上且布置于定子2内、 与定子2之间有径向气隙5，电机轴6穿过定子2的内孔，可转动地装于机壳1与端盖4确 定的安装位置上；定子2包括定子铁芯21和定子绕组22，转子3包括转子铁芯31及其表面 的鼠笼，转子铁芯31套装于电机轴6上，所述鼠笼固装于转子铁芯31外表面；尤其是，所述 定子铁芯21是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，该圆筒内壁固定着圆筒形的定子绕组22， 所述定子绕组22内壁固定有金属加强衬套25，该金属加强衬套25的轴向长度与定子绕组 22相同、其内柱面与转子3的外表面之间形成径向气隙5 ；所述转子铁芯31是由非晶铁合 金材料制成的空心柱状结构，其内孔开有与电机轴6连结用的键槽312、其径向外表面与所 述鼠笼轴向铜条或铝条的形状适配，该铜条或铝条镶嵌于转子铁芯31外表面，借助两端部 的铜或铝环固装。在本发明的第一实施例中，定子绕组22直接固定于所述定子铁芯21内壁，金属加 强衬套25直接固定于定子绕组22内壁。在本发明的第二实施例中，所述定子铁芯21内壁装有第一绝缘骨架23，该第一绝 缘骨架23的主体231是圆筒形，其一端面有环状径向凸缘232，两只相同的第一绝缘骨架 23分别以其未设凸缘的的一端从定子铁芯21内孔的两端嵌入互相对接，并与定子铁芯21 内壁固定，所述两只第一绝缘骨架23端面的环状径向凸缘232抵紧在定子铁芯21内孔的 两端部；所述定子绕组22内腔有圆筒形的第二绝缘骨架24支撑并固定于其中，该第二绝缘 骨架24的轴向长度与定子绕组22相同；所述第二绝缘骨架24的内壁与金属加强衬套25 外圆柱面固定。在本发明上述各实施例中，所述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机是无刷直流 电机或交流同步电机，包括直流或交流的电动机和发电机。。本发明还可以是交流异步电机。当本发明在交流异步电机上实施时，所述拥有无 槽非晶铁合金径向磁路的电机，包括机壳1、端盖4、定子2、转子3和电机轴6，端盖4装于 机壳1端部并与机壳1共同确定电机轴6的安装位置，定子2固装于机壳1内，转子3固装于电机轴6上且布置于定子2内、与定子2之间有径向气隙5，电机轴6穿过定子2，可转动 地装于机壳1与端盖4确定的安装位置上；转子3包括转子铁芯31及其表面的鼠笼，转子 铁芯31套装于电机轴6上，所述鼠笼固装于转子铁芯31外表面；尤其是，所述定子铁芯21 是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，该圆筒内壁固定着圆筒形的定子绕组22，所述定子绕 组22内壁固定有金属加强衬套25，该金属加强衬套25的轴向长度与定子绕组22相同、其 内柱面与转子3的外表面之间形成径向气隙5 ；所述转子铁芯31是由非晶铁合金材料制成 的空心柱状结构，其内孔开有与电机轴6连结用的键槽312、其径向外表面与所述鼠笼轴向 铜条或铝条的形状适配，该铜条或铝条镶嵌于转子铁芯(31)外表面，借助两端部的铜或铝 环固装。在本发明的各优选实施例中，所述永磁体32是偶数瓦片状断面的条形体，转子铁 芯31外表面开有同样数量的与永磁体32断面形状适配的轴向凹槽311，所述各永磁体32 镶嵌入这些轴向凹槽311中固定。在本发明的各优选实施例中，所述凹槽311为燕尾槽。在本发明的各实施例中，所述永磁体32是钕铁硼高磁能合金、或者是锶或钡铁氧 体。本发明采用非晶铁合金作为电机定子和转子的径向磁路，根据转子的不同形式， 可以构成内转子电机或者外转子电机。当本发明实施于外转子电机时，所述拥有无槽非晶 铁合金径向磁路的电机包括定子2'、转子3'和用于安装的电机支承轴6'，外转子3'布 置于定子2'外，包括机壳31'、端盖33'和永磁体32'，永磁体32'固定于机壳31'内 壁上，端盖33'固装于机壳31'端部，外转子3'可转动地安装于电机支承轴6'上；定子 2'固装于电机轴6'上、包括定子铁芯21'和定子绕组22'，尤其是，所述定子铁芯21' 是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，所述定子绕组22'整体呈圆筒形，固定于定子 铁芯21'外圆柱面上。定子绕组22'径向外表面有金属加强套25'，该金属加强套25' 的外柱面与转子3'的内表面之间形成径向气隙5'；永磁体32'呈偶数条状体镶嵌于，或 呈中空圆柱状直接固定于机壳31'内表面。机壳31用钢板卷成或者直接用钢管制成。在本发明的各实施例中，所述“固定”是使用耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水 平的胶粘剂粘合固定。相应地，本发明还提供一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法，包 括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯21和转子 铁芯31坯料；b、定子制作先绕制定子绕组22，然后通过整形，形成定子绕组22所需要的形状 和尺寸；并选择性地执行如下步骤之一bl、如果定子绕组22使用第二绝缘骨架24，则将第二绝缘骨架24固定于定子绕组 22内壁上；然后将金属加强衬套25与第二绝缘骨架24固定；b2、如果定子绕组22不使用第二绝缘骨架24，则将定子绕组22内壁与金属加强衬 套25直接固定；另外，还再选择性地执行如下步骤之一b3、如果定子铁芯21内有第一绝缘骨架23，则将第一绝缘骨架23与定子铁芯21
11内壁固定，并将定子绕组22外圆柱面与第一绝缘骨架23内壁固定，完成定子制作；b4、如果定子铁芯21内不用第一绝缘骨架23，则将定子绕组22直接固定于定子铁 芯21内壁上，完成定子制作；C、转子制作在用作转子铁芯31的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材坯 料内孔壁上加工出与电机轴6连结的键槽312，并选择性地执行如下步骤之一c 1、当永磁体32是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁体圆筒时， 因转子铁芯31的型材坯料外表面是圆柱形，则直接将转子铁芯31镶嵌入所述永磁体32圆 筒内固定，装配好转子；c2、当永磁体32是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁 芯31外表面开出同样数量与永磁体32断面形状适配的轴向凹槽311，将各永磁体32镶嵌 入这些轴向凹槽311中固定，装配好转子；C3、当转子采用鼠笼式结构时，在转子铁芯31外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条 或铝条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯31外表面，借助两端 部的铜或铝环固装焊接；d、按常规操作，将定子2装入机壳1及将转子3套装于电机轴6上，完成该两大部 件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。对于外转子电机，本发明相应地提供一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的外 转子电机的方法，包括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯21'；b、定子制作在定子铁芯21'内孔表面加工出与电机轴连结用的键槽、绕制定子 绕组22'，然后通过整形，形成定子绕组22'所需要的形状和尺寸；将定子绕组22'外柱 面与金属加强套25'固定；将定子绕组22'套于定子铁芯21'外柱面上固定，将定子铁芯 21'与电机轴6'用键连结固装，并将电机轴6'装上轴承7'，完成定子制作；C、转子制作将永磁体32'做成偶数条状体或者做成中空圆柱状，用钢板卷成或 者直接用钢管制成机壳31'，在机壳31'内壁加工出与要固定的永磁体32'相适配的形 状；将永磁体32'镶嵌入机壳31'内壁中固定，装配好转子；d、按常规操作，完成电机整机装配。作为本发明一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法的另一优选实 施例，包括如下步骤a、准备选用尺寸分别符合要求的用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作 为定子铁芯21和转子铁芯31坯料；b、定子制作先在绕线模上使用自粘性漆包线绕制定子绕组22，然后通过整形模 整形并根据自粘性漆包线加温标准加温定型，得到定子绕组22所需要的圆筒形状和尺寸； 在整形模中将定子绕组22内圆柱面与金属加强衬套25用胶粘剂粘合固化成型；再用胶粘 剂将定子绕组22外圆柱面与定子铁芯21内圆柱面粘合固化，然后在温度为60-100摄氏 度，时间为2-3小时条件下烘烤定型完成定子制作；C、转子制作在用作铁芯31的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材内壁加工与电机轴6连结的转子铁芯31的键槽312，并选择性地执行如下步骤之一Cl、当永磁体32是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁体圆筒时， 因转子铁芯31的型材坯料外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径适配，将转子铁芯 31直接镶嵌入所述永磁体圆筒内粘接固化，装配好转子，将其在温度为60-100摄氏度，时 间为2-3小时条件下烘烤定型；c2、当永磁体32是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁 芯31外表面开出同样数量与永磁体32断面形状适配的轴向凹槽311，将各永磁体32镶嵌 入这些轴向凹槽311中固定，装配好转子并将转子在温度为60-100摄氏度，时间为2-3小 时条件下烘烤定型；c3、当转子采用鼠笼式结构时，在转子铁芯31外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条 或铝条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯31外表面，借助两端 部的铜或铝环固装焊接，装配好转子；d、按常规操作，将定子2装入机壳1及将转子3套装于电机轴6上，完成该两大部 件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。作为本发明再一优选实施例，一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方 法，包括如下步骤a、准备选用市售的、尺寸分别符合要求的用非晶铁合金带材卷绕制成的中空圆 柱状型材作为定子铁芯21和转子铁芯31坯料；b、定子制作先在绕线模上使用自粘性漆包线绕制定子绕组22，然后通过整形模 整形并根据自粘性漆包线加温标准加温定型，得到定子绕组22所需要的圆筒形状和尺寸； 再在整形模中将第二绝缘骨架24用胶粘剂粘接于定子绕组22内圆柱面固化成型，然后在 整形模中将金属加强衬套25与第二绝缘骨架24内壁用胶粘剂粘接固化成型，接着将两只 相同的第一绝缘骨架23分别以其未设凸缘232的一端从定子铁芯21内孔两端嵌入互相对 接，并与定子铁芯21内壁用胶粘剂粘接固化成型，所述两第一绝缘骨架23端面的环状凸缘 232抵紧在定子铁芯21内孔的两端部；将按上述步骤制成的定子绕组组件22，24，25用胶 粘剂粘接固化于所述定子铁芯21内壁，最后将整个定子2放在温度为60-100摄氏度，时间 为2-3小时条件下烘烤定型完成定子制作；C、转子制作在用作铁芯31的非晶铁合金材料制成的中空圆柱状型材坯料的内 壁加工出与电机轴6连结的转子铁芯31的键槽312，并选择性地执行如下步骤之一Cl、当永磁体32是中空圆柱状，经磁化为圆柱面上形成多磁极的永磁体圆筒时， 因转子铁芯31的型材坯料外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径适配，转子铁芯31 直接镶嵌入所述永磁体圆筒内粘接固化，装配好转子，并将转子在温度为60-100摄氏度， 时间为2-3小时条件下烘烤定型；c2、当永磁体32是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯 31外表面开出同样数量与永磁体32断面形状适配的轴向凹槽311，将各永磁体32镶嵌入 这些轴向凹槽311中粘接固化，装配好转子，并将转子在温度为60-100摄氏度，时间为2-3 小时条件下烘烤定型；c3、当转子采用鼠笼式结构时，在转子铁芯31外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条
13或铝条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯31外表面，借助两端 部的铜或铝环固装，装配好转子；d、按常规操作，将定子2装入机壳1及将转子3套装于电机轴6上，完成该两大部 件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。在本发明各实施例中，所述定子铁芯21和转子铁芯31使用的非晶铁合金材料采 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和型材坯料。在本发明各实施例中，所述定子2中各部件间的粘接以及转子铁芯31与永磁体32 间的粘接所使用的胶粘剂是耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水平的胶粘剂。本发明各实 施例使用了美国汉高公司生产的牌号为ESPllO的树脂和朗博万公司生产的高强度、耐高 温200度，双组分3034A，3034B环氧树脂，粘接操作按有关胶粘剂的要求进行。
权利要求
一种拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，包括机壳(1)、端盖(4)、定子(2)、转子(3)和电机轴(6)，端盖(4)装于机壳(1)端部并与机壳(1)共同确定电机轴(6)的安装位置，定子(2)固装于机壳(1)内，转子(3)固装于电机轴(6)上且布置于定子(2)内、与定子(2)之间有径向气隙(5)，电机轴(6)穿过定子(2)内孔，可转动地装于机壳(1)与端盖(4)确定的安装位置上；定子(2)包括定子铁芯(21)和定子绕组(22)，转子(3)包括转子铁芯(31)和永磁体(32)，其特征在于所述定子铁芯(21)是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，所述定子绕组(22)整体呈圆筒形，固定于定子铁芯(21)内圆柱面上，定子绕组(22)内壁还固定有金属加强衬套(25)，该金属加强衬套(25)的轴向长度与定子绕组(22)相同、其内孔与转子(3)的外表面之间形成径向气隙(5)；所述转子铁芯(31)是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，其内孔壁上开有与电机轴(6)连结用的键槽(312)、其径向外表面与永磁体(32)相适配，永磁体(32)镶嵌或套于转子铁芯(31)外表面固定。
2.一种拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，包括机壳(1)、端盖(4)、定子(2)、转子(3)和电机轴(6)，端盖(4)装于机壳(1)端部并与机壳(1)共同确定电机轴(6)的安装位 置，定子⑵固装于机壳⑴内，转子⑶固装于电机轴(6)上且布置于定子⑵内、与定 子⑵之间有径向气隙(5)，电机轴(6)穿过定子⑵内孔，可转动地装于机壳⑴与端盖(4)确定的安装位置上；定子(2)包括定子铁芯(21)和定子绕组(22)，转子(3)包括转子 铁芯(31)及其表面的鼠笼，转子铁芯(31)套装于电机轴(6)上，所述鼠笼固装于转子铁芯 (31)外表面，组装成交流异步电机，其特征在于所述定子铁芯(21)是由非晶铁合金带材卷绕成的圆筒，该圆筒内壁固定着圆筒形的 定子绕组(22)，所述定子绕组(22)内壁固定有金属加强衬套(25)，该金属加强衬套(25) 的轴向长度与定子绕组(22)相同、其内圆柱面与转子(3)的外表面之间形成径向气隙(5)； 所述转子铁芯(31)是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，其内孔壁上开有与电机轴 (6)连结用的键槽(312)、其径向外表面与所述鼠笼轴向铜条或铝条的形状适配，该铜条或 铝条镶嵌于转子铁芯(31)外表面，借助两端部的铜或铝环固装。
3.—种拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，包括定子(2')、外转子(3')和用 于安装的电机支承轴(6‘)，外转子(3')布置于定子(2')外、包括机壳(31')、端盖 (33')和永磁体(32')，永磁体(32')固定于机壳(31')内壁上，端盖(33')固装于 机壳(31')端部，外转子(3')可转动地安装于电机支承轴(6')上；定子(2')固装 于电机支承轴(6')上、包括定子铁芯(21')和定子绕组(22')，其特征在于所述定子铁芯(21')是由非晶铁合金材料制成的空心柱状结构，所述定子绕组 (22')整体呈圆筒形，固定于定子铁芯(21')外圆柱面上，定子绕组(22')径向外表面 有金属加强套(25')，该金属加强套(25')的外柱面与外转子(3')的内表面之间形 成径向气隙(5');永磁体(32')呈偶数条状体镶嵌于，或呈中空圆柱状直接固定于机壳 (31')内表面。
4.根据权利要求1或2所述的拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，其特征在于 所述定子铁芯(21)内壁装有第一绝缘骨架(23)，该第一绝缘骨架(23)的主体(231)是圆筒形，其一端面有环状径向凸缘(232)，两只相同的第一绝缘骨架(23)分别以其未设 凸缘的一端从定子铁芯(21)内孔的两端嵌入互相对接，并与定子铁芯(21)内壁固定，所述两只第一绝缘骨架(23)端面的环状径向凸缘(232)抵紧在定子铁芯(21)内孔的两端部； 所述定子绕组(22)内腔有圆筒形的第二绝缘骨架(24)支撑并固定于其中，该第二绝缘骨 架(24)的轴向长度与定子绕组(22)相同；所述第二绝缘骨架(24)的内壁与金属加强衬套 (25)外圆柱面固定。
5.根据权利要求1或3所述的拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，其特征在于所 述拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机包括无刷直流电机和交流同步电机。
6.一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法，包括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯(21)和转子铁 芯(31)坯料；b、定子制作先绕制定子绕组(22)，然后通过整形，形成定子绕组(22)所需要的形状 和尺寸；并选择性地执行如下步骤之一bl、如果定子绕组(22)使用第二绝缘骨架24，则将第二绝缘骨架24固定于定子绕组 (22)内圆柱面上；然后将金属加强衬套(25)与第二绝缘骨架24内壁固定；b2、如果定子绕组(22)不使用第二绝缘骨架24，则将定子绕组(22)内圆柱面直接与金 属加强衬套(25)固定；另外，还再选择性地执行如下步骤之一b3、如果定子铁芯(21)内有第一绝缘骨架(23)，则将第一绝缘骨架(23)与定子铁芯 (21)内壁固定，并将定子绕组(22)外圆柱面与第一绝缘骨架(23)内壁固定，完成定子制 作；b4、如果定子铁芯(21)内不用第一绝缘骨架(23)，则将定子绕组(22)直接固定于定子 铁芯(21)内壁上，完成定子制作；c、转子制作在用作转子铁芯(31)的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材坯料 内孔壁上加工出与电机轴(6)连结的键槽(312)，并选择性地执行如下步骤之一cl、当永磁体(32)是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁体圆筒时，因 转子铁芯(31)的型材坯料外表面是圆柱形，则直接将转子铁芯(31)镶嵌入所述永磁体 (32)圆筒内固定，装配好转子；c2、当永磁体(32)是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯(31)外表面开出同样数量与各永磁体(32)断面形状适配的轴向凹槽(311)，将各永磁体(32)镶嵌入这些轴向凹槽(311)中固定，装配好转子；c3、当转子是鼠笼式结构时，在转子铁芯(31)外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条或铝 条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯(31)外表面，借助两端部 的铜或铝环固装；d、按常规操作，将定子(2)装入机壳(1)及将转子(3)套装于电机轴(6)上，完成该两 大部件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。
7.—种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的外转子电机的方法，包括如下步骤a、准备选用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定子铁芯(21')坯料；b、定子制作在定子铁芯(21')内孔表面加工出与电机轴连结用的键槽、绕制定子绕 组(22')，然后通过整形，形成定子绕组(22')所需要的形状和尺寸；将定子绕组(22')外圆柱面与金属加强套(25')固定；将定子绕组(22')套于定子铁芯(21')外圆柱面 上固定，将定子铁芯(21')与电机轴(6')用键连结固装，并将该电机支承轴(6')装上 轴承(7')，完成定子制作；c、转子制作将永磁体(32')做成偶数条状体或者做成中空圆柱状，用钢板卷成或者 直接用钢管作为机壳(31')，在机壳(31')内壁加工出与要固定的永磁体(32')相适 配的形状；将永磁体(32')镶嵌入机壳(31')内壁固定，装配好转子；d、按常规操作，完成电机整机装配。
8.—种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法，包括如下步骤a、准备选用尺寸分别符合要求的用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材作为定 子铁芯(21)和转子铁芯(31)坯料；b、定子制作先在绕线模上使用自粘性漆包线绕制定子绕组(22)，然后通过整形模 整形并根据自粘性漆包线加温标准加温定型，得到定子绕组(22)所需要的圆筒形状和尺 寸；在整形模中将定子绕组(22)内圆柱面与金属加强衬套(25)用胶粘剂粘合固化成型； 再用胶粘剂将定子绕组(22)外圆柱面与定子铁芯(21)内圆柱面粘合固化，然后在温度为 60-100摄氏度，时间为2-3小时条件下烘烤定型完成定子制作；c、转子制作在用作铁芯(31)的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材内壁加工 出与电机轴(6)连结的键槽(312)，并选择性地执行如下步骤之一cl、当永磁体(32)是中空圆柱状，经磁化为圆周面上形成多磁极的永磁体圆筒时，因 转子铁芯(31)的型材坯料外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径适配，将转子铁芯 (31)直接镶嵌入所述永磁体圆筒内粘接固化，装配好转子；c2、当永磁体(32)是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯 (31)外表面开出同样数量与永磁体(32)断面形状适配的轴向凹槽(311)，将各永磁体(32) 镶嵌入这些轴向凹槽(311)中固定，装配好转子；c3、当转子采用鼠笼式结构时，在转子铁芯(31)外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条或 铝条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯(31)外表面，借助两端 部的铜或铝环固装，装配好转子；d、按常规操作，将定子(2)装入机壳(1)及将转子(3)套装于电机轴(6)上，完成该两 大部件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。
9.一种制造拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机的方法，包括如下步骤a、准备选用市售的、尺寸分别符合要求的用非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型 材作为定子铁芯(21)和转子铁芯(31)坯料；b、定子制作先在绕线模上使用自粘性漆包线绕制定子绕组(22)，然后通过整形模整 形并根据自粘性漆包线加温标准加温定型，得到定子绕组(22)所需要的圆筒形状和尺寸； 再在整形模中将第二绝缘骨架(24)用胶粘剂粘接于定子绕组(22)内圆柱面固化成型，然 后在整形模中将金属加强衬套(25)与第二绝缘骨架(24)内壁用胶粘剂粘接固化成型，接 着将两只相同的第一绝缘骨架(23)分别以其未设凸缘(232)的一端从定子铁芯(21)内孔 两端嵌入互相对接，并与定子铁芯(21)内壁用胶粘剂粘接固化成型，所述两第一绝缘骨架 (23)端面的环状凸缘(232)抵紧在定子铁芯(21)内孔的两端部；将按上述步骤制成的定子绕组组件(22，24，25)用胶粘剂粘接固化于所述定子铁芯(21)内壁两第一绝缘骨架(23) 上，最后将整个定子(2)放在温度为60-100摄氏度，时间为2-3小时条件下烘烤定型完成 定子制作；c、转子制作在用作铁芯(31)的非晶铁合金带材卷绕成的中空圆柱状型材坯料的内 壁加工出与电机轴(6)连结的键槽(312)，并选择性地执行如下步骤之一cl、当永磁体(32)是中空圆柱状，经磁化为圆柱面上形成多磁极的永磁体圆筒时，因 转子铁芯(31)的型材坯料外表面是圆柱形、其外径与该永磁体圆筒内径适配，转子铁芯 (31)直接镶嵌入所述永磁体圆筒内粘接固化，装配好转子，并将转子在温度为60-100摄氏 度，时间为2-3小时条件下烘烤定型；c2、当永磁体(32)是偶数瓦片状断面的条形体或’ V’状断面的条形实体时，转子铁芯 (31)外表面开出同样数量与永磁体(32)断面形状适配的轴向凹槽(311)，将各永磁体(32) 镶嵌入这些轴向凹槽(311)中粘接固化，装配好转子，并将转子在温度为60-100摄氏度，时 间为2-3小时条件下烘烤定型；c3、当转子采用鼠笼式结构时，在转子铁芯(31)外表面加工出与所述鼠笼轴向铜条或 铝条的形状适配的轴向沟槽，该鼠笼的铜条或铝条镶嵌于转子铁芯(31)外表面，借助两端 部的铜或铝环固装，装配好转子；d、按常规操作，将定子(2)装入机壳(1)及将转子(3)套装于电机轴(6)上，完成该两 大部件的制作；e、整机装配按常规操作，完成电机整机装配。
10.根据权利要求8或9所述的一种制造拥有无槽非晶铁合金磁路的电机的方法，其特 征在于所述定子(2)中各部件间的粘接以及转子铁芯(31)与永磁体(32)间的粘接所使用的 胶粘剂是耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水平的胶粘剂。
全文摘要
一种拥有无槽非晶铁合金径向磁路的电机，其定子铁芯(21)由非晶铁合金带材卷绕成圆筒，定子绕组(22)整体呈圆筒形，固定于定子铁芯(21)内圆柱面上，定子绕组(22)内壁还固定有金属加强衬套(25)，其内孔与转子(3)的外表面之间形成径向气隙(5)；转子铁芯(31)由非晶铁合金材料制成空心柱状结构，内孔壁上开有与电机轴(6)连结用的键槽(312)、其径向外表面与永磁体(32)适配，永磁体(32)镶嵌或套于转子铁芯(31)外表面固定。所述电机有效缩小了体积，降低了损耗，提高了效率。同时免除了齿槽的加工难度和节约工时，极大地降低了加工成本，消除了电机齿槽效应和降低了电磁噪音。涡流损耗小，高频特性优良，功率密度大，是一种高效节能电机。
文档编号H02K17/16GK101976895SQ20101023753
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者石雷, 谢伟 申请人:深圳华任兴科技有限公司;石雷;谢伟