CN102545416A - 一种低齿槽转矩电机定子及其装配方法 - Google Patents

一种低齿槽转矩电机定子及其装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯、定子线圈，其中：定子铁芯内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿，定子齿末端设有极靴，各相邻定子齿之间形成定子槽，定子线圈置于定子槽内，所述的每个极靴两侧侧面均设有1个或1个以上的若干个台阶，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口；本发明还涉及该低齿槽转矩电机定子的装配方法，将具有不同极靴宽度的定子冲片叠压成定子铁芯，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口；将定子线圈设置在定子槽内，完成定子装配，本发明在满足电机基本性能的同时，大大降低了齿槽转矩。

Description

一种低齿槽转矩电机定子及其装配方法
技术领域
本发明涉及一种低齿槽转矩电机定子，还涉及该低齿槽转矩电机定子的装配方法，属于直流无刷永磁电机领域。
背景技术
与感应电机相比，直流无刷永磁电机具有很好的可控制性，以及大起动转矩，低速直接驱动，高功率因素和密度等特点，但其齿槽转矩较大一直是直流无刷永磁电机固有的不足，齿槽转矩是在电枢绕组不通电的情况下，由永磁体磁场与电枢铁芯的齿槽相互作用而在圆周方向上产生的转矩。齿槽转矩常常成为引起电机振动、噪声和限制提高控制精度的基本原因，特别是当齿槽转矩频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。传统已有较多关于降低齿槽转矩的方法，主要由分数槽法、减小槽口宽度、增大气隙磁密、改善气隙磁场分布、斜槽、斜极或磁极分段错位等，虽然这些方法对降低齿槽转矩均有一定的效果，但由于这些均为改变电磁或尺寸参数，降低齿槽转矩的效果有限，不能满足实际要求。
目前也有多项关于降低齿槽转矩的技术公开，如授权公告号为CN201781395U的中国专利公开了一种低齿槽转矩的直流无刷电机定、转子装置，由定子铁芯、定子磁极、磁瓦、转子轴和转子构成，定子铁芯的中间开有装置转子的内孔，在该内孔的周围开有至少三个以上的齿槽，每个齿槽形成一个定子磁极，每两个相邻的定子磁极的宽度不等。此方法虽然在消除齿槽转矩上有一定效果，但制造工艺复杂，且由于其复杂的结构导致电机基本性能很难满足实际要求。
因此，寻求一种低齿槽转矩电机一直是直流无刷永磁电机领域急待解决的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低齿槽转矩电机定子及其装配方法，满足电机基本性能的同时，大大降低齿槽转矩。
本发明的技术方案为：
一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯、定子线圈，其中：定子铁芯内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿，定子齿末端设有极靴，各相邻定子齿之间形成定子槽，定子线圈置于定子槽内，所述的每个极靴两侧侧面均设有1个或1个以上的若干个台阶，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口。
优选地，所述的对应配合的台阶的高度不相等。
优选地，所述的定子铁芯上设有绝缘骨架，所述的定子线圈置于定子槽内是通过绝缘骨架将定子线圈嵌绕在定子齿上得到的。本发明所述的绝缘骨架用于确保定子线圈与定子铁芯之间的绝缘。为了提高绝缘效果，本发明所述的绝缘骨架可包括上绝缘骨架和下绝缘骨架组成，当然可采用其他方式进行绝缘。
优选地，所述的定子铁芯由定子冲片叠压而成，定子冲片内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿，定子齿末端设有极靴，所述的台阶是由具有不同极靴宽度的定子冲片叠压后形成的。
优选地，为了简化定子线圈绕线工艺，同时提交定子线圈的槽满率，所述的定子包括若干个定子单元，定子单元与定子单元之间通过拼接而成，定子单元两侧均设有拼接结构。优选地，为了使定子单元之间配合稳定，所述的拼接结构是指定子单元一侧设有与其相邻定子单元拼接的凸起，另一侧设有与其相邻定子单元拼接的凹槽。
优选地，所述的定子单元包括定子铁芯单元、定子线圈单元，定子铁芯单元内圆周一体延伸出1个或间隔分布的多个定子齿，定子齿末端设有极靴，各相邻定子齿之间形成定子槽，定子线圈单元置于定子槽内。优选地，所述的拼接结构是指定子铁芯单元一侧设有与相邻定子铁芯单元拼接的凸起，另一侧设有与相邻定子铁芯单元拼接的凹槽。优选地，所述的定子铁芯单元上设有绝缘骨架单元，所述的定子线圈单元置于定子槽内是通过绝缘骨架单元将定子线圈单元嵌绕在定子齿上得到的。
优选地，所述的定子铁芯单元由定子冲片单元叠压而成，定子冲片单元内圆周一体延伸出1个或间隔分布的多个定子齿，定子齿末端设有极靴，所述的台阶是由具有不同极靴宽度的定子冲片单元叠压后形成的。
一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶的定子铁芯，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口；
(2)将定子线圈设置在定子槽内，完成定子装配。
优选地，一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片单元叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶的定子铁芯单元，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口；
(2)将定子线圈单元设置在定子槽内得到定子单元；
(3)将定子单元与定子单元进行拼接得到定子，完成定子装配。
优选地，在第(2)步骤前增加步骤：在定子铁芯上安装绝缘骨架，通过绝缘骨架将定子线圈嵌绕在定子齿上实现将定子线圈设置在定子槽内。
优选地，在第(2)步骤前增加步骤：在定子铁芯单元上安装绝缘骨架单元；通过绝缘骨架单元将定子线圈单元嵌绕在定子齿上实现将定子线圈单元设置在定子槽内。
本发明具有以下优点：
1.通过在极靴两侧侧面均设有1个或1个以上的若干个台阶，所述的台阶与其相邻极靴上的台阶对应配合，形成弯折形状的槽口，在不影响电机基本性能的同时，大大了消除了齿槽转矩，与常规的电机相比，齿槽转矩至少可降低20％；
2.采用定子单元拼接式的定子，不仅极大方便了绕线工序，同时定子线圈的槽满率可达到90％或以上；此外定子单元拼接式的定子结构使得定子槽口可以实现小槽口设计，在消除齿槽效果上接近于现有的无槽口电机定子的效果，但相对于现有的无槽口电机定子，本发明的制造工艺简单，制造成本低，非常适合在生产中进行推广应用。
附图说明
附图1是本发明一种实施例的结构示意图；
附图2是附图1的部分分解结构示意图；
附图3是附图1的定子铁芯结构示意图；
附图4是附图2中定子单元的结构示意图；
附图5是附图4中定子铁芯单元的结构示意图；
附图6是附图2中A处结构示意图；
附图7是附图2中B处结构示意图；
附图8是附图3中C处结构示意图；
附图标记：定子铁芯100、定子线圈200、绝缘骨架300、定子齿110、极靴120、定子槽130、台阶121、槽口131、定子冲片111、111-1、111-2、定子铁芯单元100a、定子线圈单元200a、绝缘骨架单元300a、定子冲片单元111a、111a-1、111a-2、凹槽112、凸起113。
具体实施方式
实施例1、一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯100、定子线圈200，其中：定子铁芯100内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿110，定子齿110末端设有极靴120，各相邻定子齿110之间形成定子槽130，定子线圈200置于定子槽130内，所述的每个极靴120两侧侧面均设有1个台阶121，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131。
实施例2、一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯100、定子线圈200，其中：所述的每个极靴120两侧侧面均设有2个间隔分布的台阶121，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131，其余同实施例1。
实施例3、一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯100、定子线圈200，其中：所述的每个极靴120两侧侧面均设有3个间隔分布的台阶121，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131，其余同实施例1。
实施例4、一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯100、定子线圈200，其中：所述的每个极靴120两侧侧面均设有4个间隔分布的台阶121，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131，其余同实施例1。
实施例5、一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯100、定子线圈200，其中：所述的每个极靴120两侧侧面均设有5个间隔分布的台阶121，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131，其余同实施例1。
实施例6、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的对应配合的台阶121的高度不相等，其余同实施例1-5中的任意一种实施例。
实施例7、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子铁芯100上设有绝缘骨架300，所述的定子线圈200置于定子槽130内是通过绝缘骨架300将定子线圈200嵌绕在定子齿110上得到的，其余同实施例1-6中的任意一种实施例。
实施例8、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子铁芯100由定子冲片111叠压而成，定子冲片111内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿110，定子齿110末端设有极靴120，所述的台阶121是由具有不同极靴宽度的定子冲片111-1、111-2叠压后形成的，其余同实施例1-7中的任意一种实施例。
实施例9、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子包括若干个定子单元，定子单元与定子单元之间通过拼接而成，定子单元两侧均设有拼接结构，所述的拼接结构是指定子单元一侧设有与其相邻定子单元拼接的凸起113，另一侧设有与其相邻定子单元拼接的凹槽112，其余同实施例1-8中的任意一种实施例。
实施例10、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子单元包括定子铁芯单元100a、定子线圈单元200a，定子铁芯单元100a内圆周一体延伸出1个定子齿110，定子齿110末端设有极靴120，各相邻定子齿110之间形成定子槽130，定子线圈单元200a置于定子槽130内，其余同实施例9。
实施例11、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子铁芯单元100a内圆周一体延伸出2个间隔分布的定子齿110，其余同实施例10。
实施例12、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的拼接结构是指定子铁芯单元100a一侧设有与相邻定子铁芯单元100a拼接的凸起113，另一侧设有与相邻定子铁芯单元100a拼接的凹槽112，其余同实施例10或实施例11。
实施例13、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子铁芯单元100a上设有绝缘骨架单元300a，所述的定子线圈单元200a置于定子槽130内是通过绝缘骨架单元300a将定子线圈单元200a嵌绕在定子齿110上得到的，其余同实施例10或实施例11或实施例12。
实施例14、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子铁芯单元100a由定子冲片单元111a叠压而成，定子冲片单元111a内圆周一体延伸出1个定子齿110，定子齿110末端设有极靴120，所述的台阶121是由具有不同极靴宽度的定子冲片单元111a-1、111a-2叠压后形成的，其余同实施例10-13中的任意一种实施例。
实施例15、一种低齿槽转矩电机定子，其中：所述的定子冲片单元111a内圆周一体延伸出2个间隔分布的定子齿110，其余同实施例14。
实施例16、一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片111叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶121的定子铁芯100，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131；
(2)将定子线圈200设置在定子槽130内，完成定子装配。其余同实施例1-15中的任意一种实施例。
实施例17、一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片单元111a叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶的定子铁芯单元100a，所述的台阶121与其相邻极靴120上的台阶121对应配合，形成弯折形状的槽口131；
(2)将定子线圈单元200a设置在定子槽130内得到定子单元；
(3)将定子单元与定子单元进行拼接得到定子，完成定子装配。其余同实施例16。
实施例18、一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：在第(2)步骤前增加步骤：在定子铁芯100上安装绝缘骨架300，通过绝缘骨架300将定子线圈200嵌绕在定子齿110上实现将定子线圈200设置在定子槽130内，其余同实施例16。
实施例19、一种低齿槽转矩电机定子的装配方法，其中：在第(2)步骤前增加步骤：在定子铁芯单元100a上安装绝缘骨架单元300a，通过绝缘骨架单元300a将定子线圈单元200a嵌绕在定子齿110上实现将定子线圈单元200a设置在定子槽130内。其余同实施例17。
本发明并不局限于上述具体的实施例，它还有很多变化或改型，如台阶或定子齿个数的变化等，都不脱离本发明的实质精神和范围，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低齿槽转矩电机定子，包括定子铁芯(100)、定子线圈(200)，其特征在于：定子铁芯(100)内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿(110)，定子齿(110)末端设有极靴(120)，各相邻定子齿(110)之间形成定子槽(130)，定子线圈(200)置于定子槽(130)内，所述的每个极靴(120)两侧侧面均设有1个或1个以上的若干个台阶(121)，所述的台阶(121)与其相邻极靴(120)上的台阶(121)对应配合，形成弯折形状的槽口(131)。
2.如权利要求1所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的对应配合的台阶(121)的高度不相等。
3.如权利要求1或2所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的定子铁芯(100)上设有绝缘骨架(300)，所述的定子线圈(200)置于定子槽(130)内是通过绝缘骨架(300)将定子线圈(200)嵌绕在定子齿(110)上得到的。
4.如权利要求1或2所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的定子铁芯(100)由定子冲片(111)叠压而成，定子冲片(111)内圆周一体延伸出间隔分布的多个定子齿(110)，定子齿(110)末端设有极靴(120)，所述的台阶(121)是由具有不同极靴宽度的定子冲片(111-1、111-2)叠压后形成的。
5.如权利要求1或2所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的定子包括若干个定子单元，定子单元与定子单元之间通过拼接而成，定子单元两侧均设有拼接结构。
6.如权利要求5所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的定子单元包括定子铁芯单元(100a)、定子线圈单元(200a)，定子铁芯单元(100a)内圆周一体延伸出1个或间隔分布的多个定子齿(110)，定子齿(110)末端设有极靴(120)，各相邻定子齿(110)之间形成定子槽(130)，定子线圈单元(200a)置于定子槽(130)内。
7.如权利要求6所述的一种低齿槽转矩电机定子，其特征在于：所述的定子铁芯单元(100a)由定子冲片单元(111a)叠压而成，定子冲片单元(111a)内圆周一体延伸出1个或间隔分布的多个定子齿(110)，定子齿(110)末端设有极靴(120)，所述的台阶(121)是由具有不同极靴宽度的定子冲片单元(111a-1、111a-2)叠压后形成的。
8.一种如权利要求1-7任意所述的低齿槽转矩电机定子的装配方法，其特征在于：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片(111)叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶(121)的定子铁芯(100)，所述的台阶(121)与其相邻极靴(120)上的台阶(121)对应配合，形成弯折形状的槽口(131)；
(2)将定子线圈(200)设置在定子槽(130)内，完成定子装配。
9.如权利要求8所述的低齿槽转矩电机定子的装配方法，其特征在于：其操作步骤为：
(1)将具有不同极靴宽度的定子冲片单元(111a)叠压成两侧侧面具有1个或1个以上的若干个台阶的定子铁芯单元(100a)，所述的台阶(121)与其相邻极靴(120)上的台阶(121)对应配合，形成弯折形状的槽口(131)；
(2)将定子线圈单元(200a)设置在定子槽(130)内得到定子单元；
(3)将定子单元与定子单元进行拼接得到定子，完成定子装配。
10.如权利要求8所述的低齿槽转矩电机定子的装配方法，其特征在于：在第(2)步骤前增加步骤：在定子铁芯(100)上安装绝缘骨架(300)，通过绝缘骨架(300)将定子线圈(200)嵌绕在定子齿(110)上实现将定子线圈(200)设置在定子槽(130)内。
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