CN205207432U - 磁悬浮轴承定子组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁悬浮轴承定子组件，包括定子铁芯(2)、线圈(3)和两个定子铁芯骨架(1)，两个定子铁芯骨架(1)分别扣合在定子铁芯(2)沿轴向的两个端部，其中一个定子铁芯骨架(1)的扣合端设有凹入部(18)，另一个定子铁芯骨架(1)的扣合端设有凸出部(19)，凹入部(18)和凸出部(19)相互扣合，各个线圈(3)与定子铁芯(2)的齿(22)对应绕制。此种定子组件易于装配，安装后这两个定子铁芯骨架可以完全契合，装配牢固，能够保证绝缘的可靠性；而且这两个定子铁芯骨架可以采用完全相同的结构，零件通用性较强，能够在装配过程中互换，同时也能够降低开模费用，易于实现标准化。

Description

磁悬浮轴承定子组件

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮轴承和电机技术领域，尤其涉及一种磁悬浮轴承定子组件。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。与传统的滚珠轴承和滑动轴承等相比，磁悬浮轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，且具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无需润滑等优点，因而磁悬浮轴承在电机中得到了广泛的应用。

磁悬浮轴承与电机结构相似，主要利用安装在机座上的电磁铁，在转动的转子中感应出磁场，并通过定子和转子磁场的相互作用将转子悬浮起来，避免了传统电机的转轴和轴承接触摩擦而产生的机械问题，使电机的转速不受轴承的限制。一般来说，在定子铁芯与线圈绕组之间都需要设置绝缘骨架，对于普通的磁悬浮轴承电机一般仅依靠绝缘槽纸不采用骨架或采用传统式和分离式的绝缘骨架，下面将对这两种类型的绝缘骨架分别进行介绍。

图1a所示为传统式绝缘骨架，即端部绝缘骨架，放置在电机端部，用于绝缘线圈绕组和定子铁芯。由于定子铁芯的相邻齿之间的槽也需要进行绝缘，而此种绝缘骨架结构无法起到槽绝缘的作用，因而需要在铁芯槽内放置槽纸来绝缘铁芯槽和线包。而且为了将各个线圈的线端引出，需要在绝缘骨架的端部进行走线设计。

图1b为分离式绝缘骨架，它是按照电机的槽数将绝缘骨架等分成各个独立的分离体，此种结构应用在链式或者拼块结构电机上。

对于上述两种结构，若采用传统式结构，需要配合绝缘槽纸一起使用，在绕线过程中槽纸会发生移动，存在较大的安全隐患；而且由于需要在绝缘骨架端面进行引线，并设置过线卡扣等结构，使得定子组件的轴向尺寸超出需求的范围，而且还会导致过线卡扣强度不够及接线混乱等问题，这都使得每个骨架的结构及接线比较复杂，且难以保证定子组件的质量。若采用分离式结构，装配较为繁琐，使得效率非常低下。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种磁悬浮轴承定子组件，能够提高定子铁芯骨架绝缘的可靠性，并降低定子组件的装配难度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种磁悬浮轴承定子组件，包括定子铁芯、线圈和两个定子铁芯骨架，两个所述定子铁芯骨架分别扣合在所述定子铁芯沿轴向的两个端部，其中一个所述定子铁芯骨架的扣合端设有凹入部，另一个所述定子铁芯骨架的扣合端设有凸出部，所述凹入部和所述凸出部相互扣合，各个所述线圈与所述定子铁芯的齿对应绕制。

进一步地，所述定子铁芯骨架包括环形基体和间隔设在所述环形基体的内圆周上的多个齿绝缘部，多个所述齿绝缘部与所述定子铁芯上齿的位置相对应，用于包围所述齿的周向表面，相邻所述齿绝缘部相互连接形成槽绝缘部，用于包围相邻所述齿之间的槽的表面。

进一步地，每个所述齿绝缘部包括：包覆部和阻挡部，所述包覆部为弯折片状结构且内表面用于与所述齿的周向表面相适配，所述弯折片状结构沿径向的一个端面设在所述环形基体的内圆周上，所述阻挡部设在所述弯折片状结构沿径向的另一个端面上，用于对缠绕在所述弯折片状结构的外表面的线圈进行阻挡。

进一步地，所述阻挡部的形状与所述弯折片状结构相适配且高于所述弯折片状结构的外表面，各个所述阻挡部的内侧围成圆形。

进一步地，所述弯折片状结构沿径向方向的长度与所述齿的齿高相同。

进一步地，相邻所述齿绝缘部通过贴合部连接，所述贴合部为与所述槽的形状相适配的片状结构，所述片状结构与相邻两个所述齿绝缘部的侧面形成所述槽绝缘部。

进一步地，所述定子铁芯骨架还包括安装定位柱，所述安装定位柱设在所述环形基体上，用于与所述定子铁芯上的定位孔相配合。

进一步地，每个所述线圈绕制在相互扣合的两个所述齿绝缘部的外表面。

进一步地，还包括电路板，所述电路板设在其中一个所述定子铁芯骨架的端部，用于连接各个所述线圈的端头。

进一步地，还包括引出针座，所述引出针座设在所述电路板上，用于提供通过所述电路板向所述线圈供电的接口。

进一步地，所述定子铁芯骨架与扣合方向相反的一端设有导电片插孔，所述定子组件还包括导电片，所述导电片设在所述导电片插孔内，一端与所述线圈的端头连接，另一端与所述电路板连接。

进一步地，所述定子铁芯骨架与扣合方向相反的一端设有电路板定位柱，用于对所述电路板进行定位。

基于上述技术方案，本实用新型实施例的磁悬浮轴承定子组件，将两个定子铁芯骨架分别扣合在定子铁芯的两个端部实现与线圈的绝缘，并在两个定子铁芯骨架的扣合端设有凹入部和凸出部相互配合的结构，使得定子组件易于装配，安装后这两个定子铁芯骨架可以完全契合，装配牢固，在绕制线圈时不会出现传统式骨架槽纸移动错位的情况，能够保证绝缘的可靠性；而且这两个定子铁芯骨架可以采用完全相同的结构，零件通用性较强，能够在装配过程中互换，同时也能够降低开模费用，易于实现标准化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1a为现有技术中传统式绝缘骨架的结构示意图；

图1b为现有技术中分离式绝缘骨架的结构示意图；

图2为本实用新型磁悬浮轴承定子组件的一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示磁悬浮轴承定子组件的分解结构示意图；

图4a为本实用新型磁悬浮轴承定子组件中定子铁芯骨架的一个实施例的正面结构示意图；

图4b为本实用新型磁悬浮轴承定子组件中定子铁芯骨架的一个实施例的背面结构示意图；

图5为本实用新型磁悬浮轴承定子组件中定子铁芯的一个实施例的结构示意图；

图6为本实用新型磁悬浮轴承定子组件的一个实施例在绕线前的结构示意图；

图7为本实用新型磁悬浮轴承定子组件的一个实施例在绕线后的结构示意图；

图8为图6所示绕线前的定子组件的半剖结构示意图；

图9为图7所示绕线后的定子组件的半剖结构示意图；

图10为图7所示绕线后的定子组件剖切线圈的结构示意图。

附图标记说明

1－定子铁芯骨架；2－定子铁芯；3－线圈；4－导电片；5－引出针座；6－电路板；11－环形基体；12－齿绝缘部；121－包覆部；122－阻挡部；13－槽绝缘部；131－贴合部；14－第一安装孔；15－导电片插孔；16－电路板定位柱；17－安装定位柱；18－凹入部；19－凸出部；21－铁芯主体；22－齿；23－槽；24－定位孔；61－第二安装孔。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“外”、“内”、“竖直”和“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

磁悬浮轴承通过定子组件和转子组件之间产生的磁力进行支撑，由于不存在机械接触，使得转子可以获得较高的运行速度，且具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无需润滑等优点。本实用新型将对磁悬浮轴承中定子组件的结构进行了设计，在一种实施例中，参考如图1至图9所示的结构，该磁悬浮轴承定子组件包括定子铁芯2、线圈3和两个定子铁芯骨架1，两个定子铁芯骨架1分别扣合在定子铁芯2沿轴向的两个端部，参见图10，其中一个定子铁芯骨架1的扣合端设有凹入部18，另一个定子铁芯骨架1的扣合端设有凸出部19，凹入部18和凸出部19相互扣合，各个线圈3与定子铁芯2的齿22对应绕制。

这种实施例可使装配后的定子组件结构更加牢固，在装配时，可以使两个定子铁芯骨架1通过凹凸配合结构契合在一起，从而将定子铁芯2更可靠地包覆起来，也可以设置不同组合的凹凸配合结构，以8齿铁芯为例，可以采用凸-凹-凸-凹-凸-凹-凸-凹实现两相同结构铁芯骨架1契合装配，也可以采用凸-凸-凸-凸-凹-凹-凹-凹结构实现铁芯骨架1的契合装配或其他可能组合。此种结构能够提高定子铁芯2与线圈3绝缘的可靠性；而且这种方式装配较为牢固，在绕制线圈3时更加稳定可靠，进一步提高绝缘可靠性。

本实用新型实施例的磁悬浮轴承定子组件，将两个定子铁芯骨架分别扣合在定子铁芯的两个端部实现与线圈的绝缘，并在两个定子铁芯骨架的扣合端设有凹入部和凸出部相互配合的结构，使得定子组件易于装配，安装后这两个定子铁芯骨架可以完全契合，装配牢固，在绕制线圈时不会出现传统式骨架槽纸移动错位的情况，能够保证绝缘的可靠性；而且这两个定子铁芯骨架的结构可以采用完全相同的结构，零件通用性较强，能够在装配过程中互换，同时也能够降低开模费用，易于实现标准化。

下面将对上述各实施例中所采用的定子铁芯骨架1的具体结构进行说明。在一个实施例中，该定子铁芯骨架1安装在图5所示的定子铁芯2的两端以实现与线圈3的绝缘，该定子铁芯2具有圆环状的铁芯主体21，在铁芯主体21的内圆周上均布有齿22，例如8个齿22，相邻的齿22之间形成槽23。参见如图2至图4，该实施例中的定子铁芯骨架1包括环形基体11和间隔设在环形基体11的内圆周上的多个齿绝缘部12，多个齿绝缘部12与定子铁芯2上齿22的位置相对应，用于包围齿22的周向表面，相邻齿绝缘部12相互连接形成槽绝缘部13，用于包围相邻齿22之间的槽23的表面。

这样将两个上一实施例所述的定子铁芯骨架1相扣合安装在定子铁芯2沿轴向的两端，就能够将定子铁芯2需要与线圈3绝缘的区域完全包覆起来，从而实现定子铁芯2与线圈3的电气隔离；而且定子铁芯骨架1自身结构简单，两端采用相同的结构也能降低开模费用；另外，该结构易于装配，安装后这两个定子铁芯骨架1可以完全契合，装配牢固，在绕制线圈时不会像传统式绝缘骨架一样出现槽纸移动错位的情况，进一步保证了绝缘的可靠性。

在本实用新型的另一个实施例中，如图4a所示的定子铁芯骨架的正面结构示意图和图4b所示的反面结构示意图，每个齿绝缘部12都包括：包覆部121和阻挡部122，包覆部121为弯折片状结构且内表面用于与齿22的周向表面相适配，弯折片状结构沿径向的一个端面设在环形基体11的内圆周上，阻挡部122设在弯折片状结构沿径向的另一个端面上，用于对缠绕在弯折片状结构的外表面的线圈3进行阻挡。在常用的结构形式中，定子铁芯2的齿22大致呈矩形结构，相应地，弯折片状结构在每一弯折处的角度均为90度。

对于图10所示的实施例，在其中一个定子铁芯骨架1的扣合端设有凹入部18，另一个定子铁芯骨架1的扣合端设有凸出部19，凹入部18和凸出部19相互扣合。更具体地，凹入部18和凸出部19分别位于两个定子铁芯骨架1的包覆部121的自由端。

优选地，阻挡部122的形状与弯折片状结构相适配且高于弯折片状结构的外表面，各个阻挡部122的内侧围成圆形，以便在该圆形区域内安装转子或者其它结构件。

优选地，弯折片状结构沿径向方向的长度与齿22的齿高相同。或者本领域技术人员也可以根据设计需求对弯折片状结构沿径向方向的长度在该优选方案的基础上进行调整。

上述的实施例详细地描述了齿绝缘部12的具体结构，在本实施例中将重点描述槽绝缘部13的结构。如图4b所示，相邻的齿绝缘部12通过贴合部131连接，贴合部131为与槽23的形状相适配的片状结构，例如圆弧状结构，且片状结构与相邻两个齿绝缘部12的侧面形成槽绝缘部13。优选地，对于齿绝缘部12包括包覆部121和阻挡部122的实施例，贴合部131与相邻两个包覆部121和阻挡部122的侧面形成槽绝缘部13，该槽绝缘部13整***于环形基体11与扣合方向相同的一端。由此可见，齿绝缘部12和槽绝缘部13存在一些共用的结构，这时因为定子铁芯2中齿22的侧面即为槽23的侧面。

在对定子组件进行装配时，将两个定子铁芯骨架1分别扣合在定子铁芯2的两个端部即可实现与线圈3的绝缘，该结构易于装配，只需按照结构配合关系两个定子铁芯骨架1分别扣合在定子铁芯沿轴向的两个端部，就可以将定子铁芯2包覆起来，就可以实现定子铁芯2与线圈3的电气隔离，该定子铁芯骨架1综合了传统式绝缘骨架结构和槽纸的作用，省去了槽纸装配工艺，提高了生产效率。而且安装后这两个定子铁芯骨架可以完全契合，装配牢固，在绕制线圈时不会出现槽纸移动错位的情况，能够保证绝缘的可靠性。

为了将定子铁芯骨架1可靠地安装在定子铁芯2上，进一步地，定子铁芯骨架1还包括安装定位柱17，安装定位柱17设在环形基体11上，用于与定子铁芯2上的定位孔24相配合。采用定位安装的方式可以实现快速安装，从而提高装配效率，并有防错和防呆的作用。为了在定子铁芯2的两端快速定位安装定子铁芯骨架1，且提高装配时零件的通用性，可以在定子铁芯1的两端各设置一个定位孔24，且这两个定位孔24的位置相同，即定子铁芯2的正反面结构一样。为了实现更加可靠的固定，还可以通过紧固件对定子铁芯骨架1和定子铁芯2进行固定。

具体地，每个线圈3绕制在相互扣合的两个包覆部121的外表面，并通过阻挡部122对线圈3进行限位，为了实现对线圈3的可靠限位，阻挡部122最好高于线圈3的外表面。在绕制线圈3时，需要按照相同的绕线方向，如图7所示，若线圈3采用铜线，则铜线在缠绕时，会对上下两个定子铁芯骨架1分别施加向内侧的预紧力F，在装配时，尽量保证两个定子铁芯骨架1的端面相互贴合，即两个端面之间的间隙δ＝0，以保证电气绝缘的可靠性。当然在绝缘等级要求较低的场合，也允许两端面之间存在一定的距离。图9为绕线后的定子组件的半剖结构示意图，图10为绕线后的定子组件剖切线圈的结构示意图，通过这两个图可以看出线圈3的绕制方向。

优选地，为了实现较好的绝缘性能，本实用新型的铁芯骨架1可以采用PBT+30％GF、PPS、LCP或PA66等。

而且，由于线圈3在绕制后会出现端头，因而现有技术中的绝缘骨架上会设有各种出线槽口、进线槽口和过线卡扣等辅助结构，而且走线和接线都比较复杂，这些都增加了装配的难度，而且使得定子铁芯2与线圈3的绝缘不太可靠。而本实用新型的实施例通过在其中一个定子铁芯骨架1的端部设置电路板6，用于连接各个线圈3的端头，这样就无需像现有技术一样在定子铁芯骨架1上设置各种辅助结构，能够简化定子铁芯骨架1的结构，并降低定子组件装配时的接线难度，避免了定子组件引出线接线复杂且容易接错线的问题，从而进一步保证了定子组件绝缘的可靠性，且能提高装配效率。而且，本实用新型的定子组件无需在铁芯骨架1的端部开设走线槽，为两个铁芯骨架1设计为相同的结构提供了可能性。

进一步地，还可在电路板6上设置引出针座5，引出针座5上的插针与各个线圈3的端头相对应，用于提供通过电路板6向线圈3供电的接口。该实施例简化了定子组件与外界的电气接口，降低了接线对定子组件装配造成的难度，使整个定子组件成为标准件，易于实现产品化，在使用时只需要通过一个相应的插座即可与定子组件进行连接，无需繁琐的接线过程，极大地降低了接错线的概率。同时，由于没有采用软线，也避免了软线磨损带来的一系列电气问题，从而提高了整个***的可靠性。

图6给出了定子铁芯骨架1与定子铁芯2装配完成后的结构示意图，在此基础上，再绕制多组线圈3，每组线圈3缠绕在相互扣合的两个定子铁芯骨架1的外表面，且与定子铁芯2的齿22相对应，线圈绕制完毕后的状态参见图7。

为了进一步提高电气连接的可靠性，在另一个实施例中，如图4a所示，定子铁芯骨架1与扣合方向相反的一端设有导电片插孔15，该导电片插孔15位于相邻的两个齿绝缘部12之间，定子组件还包括导电片4，导电片4设在导电片插孔15内，起到转接的作用，一端与线圈3的端头连接，另一端与电路板6连接。在线圈3绕制完毕后，把导电片4***到导电片插孔15中，然后将各线圈3的端头按顺序依次缠绕在各自对应的导电片4上，并用焊锡进行固定。当然，在另外的实施例中，也可不设置导电片4进行转接，直接将各线圈3的引出线依次直接与电路板6上的各个焊盘孔连接。

为了使电路板6能够可靠地固定在定子铁芯骨架1上，在定子铁芯骨架1与扣合方向相反的一端设有第一安装孔14，相应地在电路板6上设置第二安装孔61，用于通过紧固件穿设第一安装孔14和第二安装孔61来实现将电路板6固定在定子铁芯骨架1上。更加优选地，还可在定子铁芯骨架1与扣合方向相反的一端设有电路板定位柱16，用于对电路板6进行定位，并对多个线圈3的起始位置进行标记，即将定位柱16对应的齿22作为绕线的起始位置，例如，定位柱16所在的齿22标记为1号齿，顺时针依次编号，每个齿22上绕制一个线圈3。

上述实施例所述的定子组件可以应用于磁悬浮轴承中，优选地，该磁悬浮轴承为径向轴承，可以应用在电机或其它有高可靠性、高寿命、高转速要求的部件中。由于本实用新型的定子组件具有结构简单和绝缘可靠等优点，因而采用了该定子组件也具备相应的优点，例如：定子结构的通用性强使得磁悬浮轴承的装配难度大大降低，使得磁悬浮轴承也可以实现标准化，而且能够提高磁悬浮轴承的结构可靠性，避免绝缘骨架结构不稳定影响线圈缠绕过程从而降低绝缘可靠性；另外电路板的设计能够提高磁悬浮轴承的电气连接可靠性，引出针座的设计能够统一磁悬浮轴承与应用部件(例如电机)之间的电气接口，避免由于人为失误而接错线的可能性。

以上对本实用新型所提供的一种磁悬浮轴承定子组件进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，包括定子铁芯(2)、线圈(3)和两个定子铁芯骨架(1)，两个所述定子铁芯骨架(1)分别扣合在所述定子铁芯(2)沿轴向的两个端部，其中一个所述定子铁芯骨架(1)的扣合端设有凹入部(18)，另一个所述定子铁芯骨架(1)的扣合端设有凸出部(19)，所述凹入部(18)和所述凸出部(19)相互扣合，各个所述线圈(3)与所述定子铁芯(2)的齿(22)对应绕制。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述定子铁芯骨架(1)包括环形基体(11)和间隔设在所述环形基体(11)的内圆周上的多个齿绝缘部(12)，多个所述齿绝缘部(12)与所述定子铁芯(2)上齿(22)的位置相对应，用于包围所述齿(22)的周向表面，相邻所述齿绝缘部(12)相互连接形成槽绝缘部(13)，用于包围相邻所述齿(22)之间的槽(23)的表面。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，每个所述齿绝缘部(12)包括：包覆部(121)和阻挡部(122)，所述包覆部(121)为弯折片状结构且内表面用于与所述齿(22)的周向表面相适配，所述弯折片状结构沿径向的一个端面设在所述环形基体(11)的内圆周上，所述阻挡部(122)设在所述弯折片状结构沿径向的另一个端面上，用于对缠绕在所述弯折片状结构的外表面的线圈(3)进行阻挡。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述阻挡部(122)的形状与所述弯折片状结构相适配且高于所述弯折片状结构的外表面，各个所述阻挡部(122)的内侧围成圆形。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述弯折片状结构沿径向方向的长度与所述齿(22)的齿高相同。

6.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，相邻所述齿绝缘部(12)通过贴合部(131)连接，所述贴合部(131)为与所述槽(23)的形状相适配的片状结构，所述片状结构与相邻两个所述齿绝缘部(12)的侧面形成所述槽绝缘部(13)。

7.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述定子铁芯骨架(1)还包括安装定位柱(17)，所述安装定位柱(17)设在所述环形基体(11)上，用于与所述定子铁芯(2)上的定位孔(24)相配合。

8.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，每个所述线圈(3)绕制在相互扣合的两个所述齿绝缘部(12)的外表面。

9.根据权利要求1～8任一所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，还包括电路板(6)，所述电路板(6)设在其中一个所述定子铁芯骨架(1)的端部，用于连接各个所述线圈(3)的端头。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，还包括引出针座(5)，所述引出针座(5)设在所述电路板(6)上，用于提供通过所述电路板(6)向所述线圈(3)供电的接口。

11.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述定子铁芯骨架(1)与扣合方向相反的一端设有导电片插孔(15)，所述定子组件还包括导电片(4)，所述导电片(4)设在所述导电片插孔(15)内，一端与所述线圈(3)的端头连接，另一端与所述电路板(6)连接。

12.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承定子组件，其特征在于，所述定子铁芯骨架(1)与扣合方向相反的一端设有电路板定位柱(16)，用于对所述电路板(6)进行定位。