一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机

1.本发明涉及盘式电机技术领域，尤其涉及一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机。


背景技术：

2.盘式电机相较于传统的电机最大的特点是电机总体成圆盘型，径向长度大而轴向长度小，定转子绕组成径向发散状，气隙磁场方向为轴向。盘式电机按照结构分为单定子-单转子、单定子-双转子、双定子-单转子、多盘式结构，其中单定子-单转子盘式电机因结构简单，成本低的优点被广泛的应用。
3.盘式永磁电机具备盘式电机和永磁电机的优点：轴向尺寸短、功率密度大、效率高等，但是其转子铁芯重量大、转动惯量大。


技术实现要素：

4.本发明针对现有盘式电机转子铁芯重量大、转动惯量大的缺点，提出一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，将盘式电机与印制电路板有效结合，利用印制电路板设计盘式电机的定子和转子，有效的减小了电机的体积，实现转子的低转动惯量与低成本。
5.本发明是通过以下技术方案来实现的：
6.一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，包括定子印制电路板、转子印制电路板、定子电路、转子电路、垫片、电机轴和滚动轴承；
7.所述的定子印制电路板通过滚动轴承安装在电机轴上，由电机轴上的第一阶梯部定位；转子印制电路板同轴固定在电机轴上，能够带动电机轴转动；转子印制电路板的一个端面由电机轴上的第一阶梯部定位，另一个端面由垫片定位；
8.所述的定子印制电路板和转子印制电路板的内端面上分别印制有定子电路和转子电路；
9.所述的定子印制电路板的端面上还设有用于连接电机机壳的定子定位孔。
10.优选的，所述的电机机壳由左机壳和右机壳构成，所述的左机壳固定在定子印制电路板的端面上，套装在电机轴的一端，右机壳通过滚动轴承安装在电机轴的另一端。
11.优选的，所述的左机壳和右机壳上设有供电机轴伸出电机机壳的通孔，通孔的内径小于滚动轴承的外径。
12.优选的，所述的定子电路为三相对称盘式电路。
13.优选的，所述的转子电路为鼠笼型盘式电路，包括内圈和外圈两个环形电路，所述内圈和外圈由均匀分布的铜箔导条连接。
14.优选的，所述的定子电路与定子印制电路板的外边缘之间留有距离，转子电路与转子印制电路板的外边缘之间留有距离。
15.优选的，所述的第一阶梯部的宽度为2mm，使得定子印制电路板与转子印制电路板之间留有2mm的气隙距离。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17.本发明利用印制电路板代替定子和转子，具有结构简单、质量轻便、转动惯量小、节省空间、制作方便、成本低等优点，且能够方便的调节定转子绕组形式，从而改善电机的性能。
附图说明
18.图1为本发明实施例示出的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机的结构示意图；
19.图2为本发明实施例示出的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机的剖面图；
20.图3为图1的爆炸图；
21.图4为本发明实施例示出的定子印制电路板与定子电路的结构示意图；
22.图5为本发明实施例示出的转子印制电路板与转子电路的结构示意图；
23.其中：1-左机壳，2-定子定位孔，3-第一滚动轴承，4-电机轴，5-右机壳，6-定子印制电路板，7-定子电路，8-转子印制电路板，9-转子电路，10-垫片，11-第二滚动轴承。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
25.本发明提出一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其定转子均无铁芯，原本绕在铁芯上的三相绕组被嵌入在印制电路板上的电路代替，定子电路为传统的盘式电机三相对称电路，转子电路为铜条的鼠笼型转子，其铜条也通过印制电路板设计得到。两块印制电路板作为定转子通过轴连接，组成轻量化盘式电机。
26.如图1至图3所示，本实施例示出了一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机结构，包括左机壳1，定子定位孔2，第一滚动轴承3，电机轴4，右机壳5，定子印制电路板6，定子电路7，转子印制电路板8，转子电路9，垫片10，第二滚动轴承11。
27.定子印制电路板6和转子印制电路板8同轴安装在电机轴4上，其中定子印制电路板6与电机轴之间设有第一滚动轴承3，定子不随电机轴转动。转子印制电路板8固定在电机轴上，带动电机轴转动，输出动力至外部负载。
28.定子印制电路板6上印制定子电路7，所述的定子电路7嵌入在定子印制电路板6上；转子印制电路板8上印制转子电路7，转子电路7嵌入在转子印制电路板8上。所述的定子电路7与转子电路7处在相对面上。
29.定子印制电路板6通过三个定子定位孔2固定于左机壳上，定子印制电路板6上的一个端面由电机轴4上的阶梯部固定，另一个端面由左机壳固定，实现在电机轴上的轴向定位。右机壳5通过第二滚动轴承11安装在电机轴的另一端，与左机壳可拆卸连接成一个整体，例如通过螺栓连接。
30.转子印制电路板8固定在电机轴4上，与电机轴4连接成一个整体，转子印制电路板8上的一个端面由电机轴4上的阶梯部固定，另一个端面由垫片固定，实现在电机轴上的轴向定位，且可以带动电机轴4的转动。
31.如图2所示，所述的左机壳和右机壳上设有供电机轴伸出电机机壳的通孔，通孔的
内径小于滚动轴承的外径，对滚动轴承有一个轴向定位的作用，且大于电机轴的直径，供电机轴伸出并连接外部负载。
32.在本发明的一项具体实施中，定子印制电路板6和转子印制电路板8平行装配，气隙长度2mm，通过设计电机轴4上的阶梯部的宽度实现气隙距离的调整。
33.如图4所示，定子印制电路板6上印制的定子电路7为盘式三相对称电路，由12个扇形轮廓的电路沿定子印制电路板6的周向拼接形成，最终的电路结构呈现为环形盘状。定子电路7与定子印制电路板6的外边缘之间留有距离，可根据实际需求设计。
34.如图5所示，转子印制电路板8上印制的转子电路7为盘式鼠笼型电路，包括内外两个环形导条，中间由均匀分布的10根铜箔导条连接。转子电路7与转子印制电路板8的外边缘之间留有距离，可根据实际需求设计。
35.本实施例中，印制电路为铜箔材质，转子电路7的内圈直径与定子电路7的内圈直径相同，转子电路7的外圈直径与定子电路7的外圈直径相同。
36.本发明中，工作过程如下：
37.固定定子印制电路板6，定子电路通三相对称的交流电流，在轴向形成气隙磁场，在电磁感应的作用下，转子电路带动转子印制电路板8和电机轴4旋转。
38.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本发明保护范围也包括本领域技术人员在权利要求范围内做出的各种变形或修改。


技术特征：
1.一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，包括定子印制电路板(6)、转子印制电路板(8)、定子电路(7)、转子电路(9)、垫片(10)、电机轴(4)和滚动轴承；所述的定子印制电路板(6)通过滚动轴承安装在电机轴(4)上，由电机轴(4)上的第一阶梯部定位；转子印制电路板(8)同轴固定在电机轴(4)上，能够带动电机轴(4)转动；转子印制电路板(8)的一个端面由电机轴(4)上的第一阶梯部定位，另一个端面由垫片(10)定位；所述的定子印制电路板(6)和转子印制电路板(8)的内端面上分别印制有定子电路(7)和转子电路(9)；所述的定子印制电路板(6)的端面上还设有用于连接电机机壳的定子定位孔(2)。2.根据权利要求1所述的基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的电机机壳由左机壳和右机壳构成，所述的左机壳固定在定子印制电路板(6)的端面上，套装在电机轴的一端，右机壳通过滚动轴承安装在电机轴的另一端。3.根据权利要求2所述的基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的左机壳和右机壳上设有供电机轴伸出电机机壳的通孔，通孔的内径小于滚动轴承的外径。4.根据权利要求1所述的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的定子电路(7)为三相对称盘式电路。5.根据权利要求1所述的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的转子电路(9)为鼠笼型盘式电路，包括内圈和外圈两个环形电路，所述内圈和外圈由均匀分布的铜箔导条连接。6.根据权利要求1所述的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的定子电路(7)与定子印制电路板(6)的外边缘之间留有距离，转子电路(9)与转子印制电路板(8)的外边缘之间留有距离。7.根据权利要求1所述的一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，其特征在于，所述的第一阶梯部的宽度为2mm，使得定子印制电路板(6)与转子印制电路板(8)之间留有2mm的气隙距离。

技术总结
本发明公开了一种基于印刷电路板的轻量化盘式电机，属于盘式电机技术领域。其定转子均无铁芯，原本绕在铁芯上的三相绕组被嵌入在印制电路板上的电路代替，定子电路为三相对称盘式电路，转子电路为铜条连接形成的鼠笼型盘式电路，其铜条也通过印制电路板设计得到。两块印制电路板作为定转子通过轴连接，组成轻量化盘式电机。定子电路通以三相对称的交流电，通过电磁感应带动转子旋转。本发明利用印制电路板代替铁芯与铜线，大大降低了电机的转动惯量与重量，实现电机的超高速旋转；相较于传统电机制作，印制电路板制作过程简单，成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：黄晓艳 许可 李赵凯 张健 刘昂 马也
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/3/25