CN104009558A - 双凸极永磁电机定子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双凸极永磁电机定子结构。它包括安装在定子轴上的轴套和套在轴套外的定子铁芯，定子铁芯的外圆周上均匀分布有4n个凸极齿，其中，n为≥2的正整数，凸极齿沿圆周被分隔成两组以上的凸极组，每组凸极组上均缠绕有定子绕组；定子的顶部与相邻各组凸极组的根部之间有径向分布的磁钢。它具有以下有益效果：可以降低电机的功率波动，改善了三相磁链的对称性，电机运行更加平稳；提高了电机速度的控制精度，既降低了故障率又改善了永磁体的饱和度，提高了电机的功率密度；使电机的散热性能得到提高，过载能力得到加强；增强了电机的功率密度，延长了永磁体的寿命，提高了双凸极永磁电机的性能。

Description

双凸极永磁电机定子结构

 

技术领域

本发明涉及一种永磁电机结构，具体地说是一种双凸极永磁电机定子结构，属于电力拖动和电机制造技术领域。

背景技术

目前人类生产活动中应用最广泛的电力拖动设备，主要有交流异步电机、直流电机两种，上述的两种电机最大的特点是电机的定子铁芯与外壳相连接，具体地说是定子铁芯被嵌装在带有机座功能的外壳内侧；上述结构的优点是结构简单、运行可靠、经久耐用。

然而由于定子铁芯和外壳机座连接在一起，一方面，运行时机座系统会发生一定程度的震动现象，这种震动会影响电机的速度控制精度；另外一方面，其结构设计不合理使散热性比较差，因为散热问题影响电机铁芯的导磁率，降低电机效率。同时重点需要说明的是，在能源日趋紧张的今天，电机因为结构和性能性缺陷表现的发热严重、效率低、功率因数低、调速困难的问题日趋突出。而直流电机虽然在工业上得到一定范围的利用，但是由于存在电刷和换向器的结构特征，使其过载能力和速度受到限制，功率做不大。生产过程中需要经常进行维护，更换电刷和换向器，维护成本高。另外，由于散热困难，运行过程中转子的损耗很大，其转矩质量比较低，效率不高。对于同步电机来说，由于结构复杂，制造成本和控制成本很高，尤其在需要大功率应用的场合，这个矛盾尤其突出。再者，由于转子带有永磁体很容易损坏，导致运行时增加了故障概率，维护成本很高。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种结构简单、运行可靠、且可提高电机功率密度，改善电机散热条件的双凸极永磁电机定子结构。

为了解决上述技术问题，本发明的双凸极永磁电机定子结构，包括安装在定子轴上的轴套和套在轴套外的定子铁芯，定子铁芯的外圆周上均匀分布有4n个凸极齿，其中，n为≥2的正整数，凸极齿沿圆周被分隔成两组以上的凸极组，每组凸极组上均缠绕有定子绕组；定子的顶部与相邻各组凸极组的根部之间有径向分布的磁钢。

所述轴套的圆周上均匀排布有燕尾槽，定子铁芯的内侧设置有与燕尾槽配合的凸筋，定子铁芯和轴套通过凸筋和燕尾槽嵌套固定。

所述轴套为铝制轴套。

所述定子铁芯由多块截面形状大致呈扇形结构的定子铁芯块组合而成，所述每块定子铁芯块之间以等距离间隔固定在轴套上，磁钢嵌在相邻两块定子铁芯块之间；每块定子铁芯块上具有多个凸极齿构成的单组凸极组。

所述各块定子铁芯块均为磁极端部带有磁轭的导磁硅钢片冲压成型后叠合而成。

所述定子轴的端部具有通孔，所述定子绕组的引出线能够从定子轴端部的通孔内引出。

所述定子轴上具有引出导线用的工艺孔。

本发明具有以下有益效果：

1、设置的凸极齿增加了磁轭，可以降低电机的功率波动，改善了三相磁链的对称性，电机运行更加平稳；

2、电机的定位力矩减小，提高了电机速度的控制精度，该特点尤其适用于电动汽车的刹车制动和瞬间加速；

3、永磁体被相邻的定子铁芯的齿槽轭和铝制轴套所固定，既降低了故障率又改善了永磁体的饱和度，提高了电机的功率密度；

4、定子和铝制轴套的嵌套式固定配合，使电机的散热性能得到提高，过载能力得到加强；

5、由于永磁体被固定在铝制的轴套上，永磁体发热问题得到改善，从而增强了电机的功率密度，延长了永磁体的寿命；

6、整体结构简单、工艺设计合理，制造成本和控制成本低，有利于提高双凸极永磁电机的性能，便于实现大规模工业制造和实现自动化连续生产。

附图说明

    图1为本发明双凸极永磁电机定子结构立体结构示意图；

图2为本发明双凸极永磁电机定子结构半剖立体结构示意图；

图3为本发明中单块定子铁芯的立体结构示意图；

图4为本发明中轴套的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的双凸极永磁电机定子结构作进一步详细说明。

如图所示，本发明的双凸极永磁电机定子结构，包括安装在定子轴5上的轴套4和套在轴套4外的定子铁芯1，定子铁芯1的外圆周上均匀分布有4n个凸极齿，其中，n为≥2的正整数，凸极齿沿圆周被分隔成两组以上的凸极组，例如：当n为3时，凸极组为4组，每组凸极组上均缠绕有定子绕组2；定子绕组2是由漆包线制成的线包绕组，这个线包根据电机功率的大小和不同的电压等级，以大于0.2的线径可以多股并饶或者是单股绕制，匝数大于1匝；定子铁芯的顶部与相邻各组凸极组的根部之间有径向分布的磁钢3，轴套4的圆周上均匀排布有燕尾槽，定子铁芯的内侧设置有与燕尾槽配合的凸筋，定子铁芯和轴套通过凸筋和燕尾槽嵌套固定，所说的轴套4优选为铝制轴套，也可以为铝合金或其他不导磁的金属材料，其主要作用是为了改善定子的散热条件和固定定子铁芯及永磁体；所说的定子铁芯由多块截面形状大致呈扇形结构的定子铁芯块组合而成，每块定子铁芯块之间以等距离间隔固定在轴套4上，磁钢3嵌在相邻两块定子铁芯块的齿槽之间；每块定子铁芯块上具有多个凸极齿构成的单组凸极组，每组凸极组的凸极齿个数相同，各块定子铁芯块均为磁极端部带有磁轭的导磁硅钢片冲压成型后叠合而成，定子轴5的端部还具有通孔，所述定子绕组的引出线能够从定子轴5端部的通孔内引出，定子轴上具有引出导线用的工艺孔6。

具体的如图1所示，本实施例中，采用厚度0.5的硅钢片冲压外径为250mm的定子铁芯块共有4组，每组定子铁芯块有3个齿极，叠厚为145mm，每个齿极的两侧有磁轭结构；齿极的宽度小于或等于转子磁极的宽度；其齿极端部包括齿轭的弧度为23度；每块定子铁芯块沿着齿槽的边沿之间安装一块永磁体（磁钢3），使每块定子铁芯块之间以等距离间隔固定在铝制的轴套上，永磁体（磁钢）嵌在两块定子铁芯块的齿槽之间；定子铁芯通过底部的凸筋与铝制轴套实现配合固定，固定后的定子铁芯块和轴套之间被嵌入厚度为3.5mm、长度为145mm的永磁体；轴套被固定在一端空心的定子轴上；安装永磁体（磁钢）的两块定子铁芯块的齿槽端部有相互不连接的齿轭，起固定永磁体的作用，防止永磁体受震动的影响脱落；所说的永磁体（磁钢）为矩形，随着定子叠厚的长度，可以是一块或者是多块连接，安装在定子铁芯块之间，永磁的材料可以是铁氧体或者是钕铁硼材料；永磁体的厚度大于或等于2mm。永磁体安装时，以一块定子铁芯块为中心，安装在一块定子铁芯块的齿槽两侧，两块（或两组）永磁体的极性是相对的；轴套为空心，中间穿过定子轴5；在各组定子铁芯块的齿极上，被绕制直径为1.2的漆包线绕组，漆包线绕组构成定子绕组，定子绕组绕制在每块定子铁芯块的3个不同的齿极上，这3个绕组分别被定义为A、B、C三相绕组，每相绕组的匝数相同；每块定子铁芯的A、B、C三相绕组，分别按照顺时针方向和下一组定子铁芯的三相绕组的同相绕组串联，定子绕组的引出线从端部空心的定子轴5内向外引出，定子轴上有引出导线用的位于轴承和轴套之间的工艺孔6，最终这三相绕组的起始端作为和电源的连接引出线从定子轴的中心导引孔引出；定子轴上没有安装直流电机换向用的碳刷或者磁环，定子围绕圆周按照90度轴线被等分为分为4块定子铁芯块，相互不连接。

虽然关于本发明的实例结构和数据已揭露公布，对于所有不同功率等级的双凸极永磁电机定子结构，本发明并不受限于上述实例。任何本技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公布的技术范围内，可做相应的技术调整。

Claims (7)

1.一种双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：包括安装在定子轴（5）上的轴套（4）和套在轴套（4）外的定子铁芯（1），所述定子铁芯（1）的外圆周上均匀分布有4n个凸极齿，其中，n为≥2的正整数，所述凸极齿沿圆周被分隔成两组以上的凸极组，每组凸极组上均缠绕有定子绕组（2）；所述定子的顶部与相邻各组凸极组的根部之间有径向分布的磁钢（3）。

2.按照权利要求1所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述轴套（4）的圆周上均匀排布有燕尾槽，定子铁芯的内侧设置有与燕尾槽配合的凸筋，定子铁芯和轴套通过凸筋和燕尾槽嵌套固定。

3.按照权利要求1或2所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述轴套（4）为铝制轴套。

4.按照权利要求1所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述定子铁芯由多块截面形状大致呈扇形结构的定子铁芯块组合而成，所述每块定子铁芯块之间以等距离间隔固定在轴套（4）上，磁钢（3）嵌在相邻两块定子铁芯块之间；每块定子铁芯块上具有多个凸极齿构成的单组凸极组。

5.按照权利要求4所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述各块定子铁芯块均为磁极端部带有磁轭的导磁硅钢片冲压成型后叠合而成。

6.按照权利要求1所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述定子轴（5）的端部具有通孔，所述定子绕组的引出线能够从定子轴（5）端部的通孔内引出。

7.按照权利要求1所述的双凸极永磁电机定子结构，其特征在于：所述定子轴上具有引出导线用的工艺孔（6）。