CN106803709A - 永磁同步电机及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁同步电机。所述永磁同步电机包括转子和定子，所述转子包括转轴和环绕所述转轴设置的圆筒状磁钢，所述定子包括基座、收容于所述基座内且环绕所述磁钢设置的圆筒状铁芯及与所述铁芯组配的线圈绕组，所述线圈绕组关于所述铁芯的中心轴对称设置，所述线圈绕组包括插设于所述铁芯内的三线圈，三线圈均包括本体部和分别由所述本体部两端延伸的延伸部，三所述本体部部分叠设并设于所述铁芯内，三所述延伸部分别沿所述铁芯径向方向延伸并固定于所述铁芯的两端面，三所述延伸部相互部分叠设并呈阶梯状分布。本发明的永磁同步电机转子磁钢和定子铁芯均设置成中空的圆筒状结构，加工方便且装配简单。

Description

永磁同步电机及其装配方法
【技术领域】
本发明涉及电动机技术领域，具体的，涉及到一种永磁同步电机及其装配方法。
【背景技术】
永磁同步电机由于结构紧凑，功率密度高、工作效率高、节能降耗效益显著，在电动机和发电机等领域得到了广泛的应用。近年来，工业领域对利用永磁同步电机直接驱动负载工作的设备的需求越来越迫切，这些永磁电机直驱设备的广泛应用，将产生不可估量的节能效益。
永磁同步电机的定子通常包括转子和定子，而相关技术中的永磁同步电机的定子铁芯设有用于定位线圈绕组的齿槽，但上述铁芯的齿槽不易加工且存在输出转矩波动，难以实现高精度的速度和位置控制；同时上述永磁同步电机的转子磁钢为分布于转子铁芯内的分体式结构，在工作时磁钢易脱落，且转子磁钢的加工和装配过程繁琐，不易于实现生产的自动化。
因此，有必要提供一种新的永磁同步电机解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种加工和装配简单，输出性能好的永磁同步电机。
本发明的技术方案如下：所述永磁同步电机包括转子和定子，所述转子包括转轴和环绕所述转轴设置的圆筒状磁钢，所述定子包括基座、收容于所述基座内且环绕所述磁钢设置的圆筒状铁芯及与所述铁芯组配的线圈绕组，所述线圈绕组关于所述铁芯的中心轴对称设置，所述线圈绕组包括插设于所述铁芯内的第一线圈、第二线圈及第三线圈，所述第一线圈、所述第二线圈及所述第三线圈均包括本体部和分别由所述本体部两端延伸的延伸部，三所述本体部部分叠设并设于所述铁芯内，三所述延伸部分别沿所述铁芯径向方向延伸并固定于所述铁芯的两端面，三所述延伸部相互部分叠设并呈阶梯状分布。
优选的，所述线圈绕组的数量为两个。
优选的，所述本体部包括两个相互平行间隔设置的第一条状体和第二条状，所述第一条状体和所述第二条状体之间形成一通槽，所述第一线圈的所述通槽分别正对所述第二线圈的所述第一条状体和所述第三线圈的所述第一条状体，所述第二线圈的所述通槽分别正对所述第一线圈的所述第二条状体和所述第三线圈的所述第二条状体，所述第三线圈的所述通槽分别正对所述第一线圈的所述第二条状体和所述第二线圈的所述第二条状体。
优选的，所述第一线圈的长度小于所述第二线圈的长度，所述第二线圈的长度小于所述第三线圈的长度，所述第二线圈的两所述延伸部分别夹设于所述第一线圈的所述延伸部和所述第三线圈的所述延伸部之间。
优选的，所述第一线圈的两所述延伸部分别固定于所述铁芯的两端面，所述第二线圈的所述延伸部部分叠置于所述第一线圈的所述延伸部，所述第三线圈的所述延伸部部分叠置于所述第二线圈的所述延伸部。
优选的，所述延伸部呈圆弧形。
优选的，所述通槽的宽度等于所述第一条状体的宽度与所述第二条状体的宽度之和。
提供一种永磁同步电机的装配方法，包括以下步骤：
步骤S1，提供多个线圈、铁芯、基座、第一轴承、第二轴承、转轴、磁钢和托架；
步骤S2，将多个所述线圈依次部分叠设并绕制成线圈绕组；
步骤S3，将所述线圈绕组插入并组配于所述铁芯内；
步骤S4，将所述第一轴承固定装配于所述基座；
步骤S5，将组配有所述线圈绕组的所述铁芯安装于所述基座内组成定子；
步骤S6，将所述转轴组配于所述磁钢组成转子；
步骤S7，将所述转子插入所述定子的所述铁芯内，并将所述转轴的一端与所述第一轴承配合连接；
步骤S8，将所述第二轴承固定安装于所述托架，并将所述转轴的另一端与所述第二轴承配合连接，同时通过螺栓将所述托架固定于所述基座。
优选的，所述步骤S3中，将两所述线圈绕组关于所述铁芯的中心轴对称分体装配。
优选的，所述步骤S8中，通过四个所述螺栓将所述托架固定于所述基座。
本发明的有益效果在于：本发明提供的永磁同步电机通过将所述定子的铁芯和所述转子的磁钢均设置成圆筒状结构，便于铁芯和磁钢的加工，且使所述磁钢与转轴的装配及所述磁钢与所述铁芯的装配简单快速，有利于提高装配效率；且多个线圈依次部分叠设形成线圈绕组并插设于所述铁芯内，使所述线圈产生的磁场集中，磁场驱动力强。
【附图说明】
图1为本发明永磁同步电机的立体结构图；
图2为图1所示永磁同步电机的立体结构分解图；
图3为沿图1中A-A线的剖示图；
图4为图2中所示线圈绕组的立体结构图；
图5为图2中所示线圈绕组与铁芯的组配图；
图6为图4中所示第一线圈的立体结构图；
图7为本发明永磁同步电机的装配方法的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请同时参照图1-图3，其中，图1为本发明永磁同步电机的立体结构图；图2为图1所示永磁同步电机的立体结构分解图；图3为沿图1中A-A线的剖示图。所述永磁同步电机200包括转子1和驱动所述转子1转动的定子2。
所述转子1包括转轴11和环绕所述转轴11设置的圆筒状磁钢12。所述磁钢12呈中空的圆柱状。通过将所述磁钢12设置成圆筒状，使所述磁钢12的加工方便，且使所述转轴11和所述磁钢12装配简单。
所述定子2包括基座21、收容于所述基座21内且环绕所述磁钢12设置的铁芯22及与所述铁芯22组配的线圈绕组23。
所述基座21具有收容空间，所述基座21两端分别安装有第一轴承3和第二轴承4，所述基座21与托架5之间设置有垫片7，所述基座21和所述托架5固定连接。
所述铁芯22呈圆筒状，所述铁芯22设置成光滑内壁的圆柱体，即所述铁芯22无用于嵌置线圈的齿槽，从而气隙磁感应强度完全为正弦分布，且输出转矩时没有转矩波动，可以实现高精度的速度和位置控制。所述转子1的所述磁钢12套设于所述铁芯22内，使所述磁钢12安装于所述铁芯22内方便，装配效率高，利于装配自动化。
请结合参照图4和图5，其中，图4为图2中所示线圈绕组的立体结构图；图5为图2中所示线圈绕组与铁芯的组配图。所述线圈绕组23包括插设于所述铁芯22内的第一线圈24、第二线圈25及第三线圈26。所述第一线圈23、所述第二线圈25及所述第三线圈26依次部分叠设形成所述线圈绕组23并组配于所述铁芯22内，具体的，所述线圈绕组23插设于所述铁芯22内，所述线圈绕组23关于所述铁芯22的中心轴对称设置，本实施方式中，所述线圈绕组23的数量为两组，所述第一线圈24、所述第二线圈25及所述第三线圈26绕制成一所述线圈绕组23。所述第一线圈24、所述第二线圈25和所述第三线圈26通过导电件6电连接，使所述线圈绕组23通电后产生磁场驱动所述转子1转动。
请结合参照图6，为图4中所示第一线圈的立体结构图。所述第一线圈24、所述第二线圈25及所述第三线圈26的结构相同。所述第一线圈24、所述第二线圈25及所述第三线圈26均包括设于所述铁芯22内的本体部231和分别由所述本体部231两端沿所述铁芯22径向方向分别延伸并固定于所述铁芯22两个端面的延伸部232。所述延伸部232呈圆弧状，所述第一线圈24的两所述延伸部232分别固定于所述铁芯22的两端面，所述第二线圈25的所述延伸部232部分叠置于所述第一线圈24的所述延伸部232，所述第三线圈26的所述延伸部232部分叠置于所述第二线圈25的所述延伸部232，使三所述延伸部232呈阶梯状分布。
所述本体部231包括两相互平行间隔设置的第一条状体2311和第二条状体2312，所述第一条状体2311和所述第二条状体2312形成所述通槽2313，其中，所述第一线圈24、所述第二线圈25及所述第三线圈26的三所述本体部231部分叠设。具体的，所述第一线圈24的所述通槽2313分别正对所述第二线圈24的所述第一条状体2311和所述第三线圈26的所述第一条状体2311，所述第二线圈25的所述通槽2313分别正对所述第一线圈24的所述第二条状体2312和所述第三线圈26的所述第二条状体2312，所述第三线圈26的所述通槽2313分别正对所述第一线圈24的所述第二条状体2312和所述第二线圈25的所述第二条状体2312，且所述通槽2313的宽度等于所述第一条状体2311的宽度与所述第二条状体2313的宽度之和，以增大磁场作用。
所述第一线圈24的长度小于所述第二线圈25的长度，所述第二线圈25的长度小于所述第三线圈26的长度，所述第二线圈25的两所述延伸部232分别夹设于所述第一线圈24的所述延伸部232和所述第三线圈26的所述延伸部232之间。
请结合参照图7，为本发明永磁同步电机的装配方法的流程图。提供一种所述永磁同步电机200的装配方法，包括以下步骤：
步骤S1，提供多个线圈(未标号)、铁芯22、基座21、第一轴承3、第二轴承4、转轴11、磁钢12和托架5；
步骤S2，将多个所述线圈依次部分叠设并绕制成线圈绕组23；
本步骤中，将每3个所述线圈绕制成一所述线圈绕组23。
步骤S3，将所述线圈绕组23插入并组配于所述铁芯22内；
具体的，将两所述线圈绕组23关于所述铁芯22的中心轴对称分体装配，即分别将两所述线圈绕组23安装于所述中心轴的两侧。
步骤S4，将所述第一轴承3固定装配于所述基座21；
步骤S5，将组配有所述线圈绕组23的所述铁芯22安装于所述基座21内组成定子2；
步骤S6，将所述转轴11组配于所述磁钢12组成转子1；
步骤S7，将所述转子1插入所述定子2的所述铁芯22内，并将所述转轴11的一端与所述第一轴承3配合连接；
步骤S8，将所述第二轴承4固定安装于所述托架5，并将所述转轴11的另一端与所述第二轴承4配合连接，同时通过螺栓(未图示)将所述托架5固定于所述基座21。
本步骤中，通过四个所述螺栓将所述托架5固定于所述基座21。
与相关技术相比，本发明的永磁同步电机通过将所述定子的铁芯和所述转子的磁钢均设置成中空的圆柱体结构，便于铁芯和磁钢的加工，且使所述磁钢与转轴的装配及所述磁钢与所述铁芯的装配简单快速，有利于提高装配效率；且多个线圈依次部分叠设形成线圈绕组并插设于所述铁芯内，使所述线圈产生的磁场集中，磁场驱动力强。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机，其特征在于，包括转子和定子，所述转子包括转轴和环绕所述转轴设置的圆筒状磁钢，所述定子包括基座、收容于所述基座内且环绕所述磁钢设置的圆筒状铁芯及与所述铁芯组配的线圈绕组，所述线圈绕组关于所述铁芯的中心轴对称设置，所述线圈绕组包括插设于所述铁芯内的第一线圈、第二线圈及第三线圈，所述第一线圈、所述第二线圈及所述第三线圈均包括本体部和分别由所述本体部两端延伸的延伸部，三所述本体部部分叠设并设于所述铁芯内，三所述延伸部分别沿所述铁芯径向方向延伸并固定于所述铁芯的两端面，三所述延伸部相互部分叠设并呈阶梯状分布。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述线圈绕组的数量为两个。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述本体部包括两个相互平行间隔设置的第一条状体和第二条状，所述第一条状体和所述第二条状体之间形成一通槽，所述第一线圈的所述通槽分别正对所述第二线圈的所述第一条状体和所述第三线圈的所述第一条状体，所述第二线圈的所述通槽分别正对所述第一线圈的所述第二条状体和所述第三线圈的所述第二条状体，所述第三线圈的所述通槽分别正对所述第一线圈的所述第二条状体和所述第二线圈的所述第二条状体。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第一线圈的长度小于所述第二线圈的长度，所述第二线圈的长度小于所述第三线圈的长度，所述第二线圈的两所述延伸部分别夹设于所述第一线圈的所述延伸部和所述第三线圈的所述延伸部之间。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第一线圈的两所述延伸部分别固定于所述铁芯的两端面，所述第二线圈的所述延伸部部分叠置于所述第一线圈的所述延伸部，所述第三线圈的所述延伸部部分叠置于所述第二线圈的所述延伸部。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述延伸部呈圆弧形。
7.根据权利要求3所述的永磁同步电机，其特征在于，所述通槽的宽度等于所述第一条状体的宽度与所述第二条状体的宽度之和。
8.一种永磁同步电机的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，提供多个线圈、铁芯、基座、第一轴承、第二轴承、转轴、磁钢和托架；
步骤S2，将多个所述线圈依次部分叠设并绕制成线圈绕组；
步骤S3，将所述线圈绕组插入并组配于所述铁芯内；
步骤S4，将所述第一轴承固定装配于所述基座；
步骤S5，将组配有所述线圈绕组的所述铁芯安装于所述基座内组成定子；
步骤S6，将所述转轴组配于所述磁钢组成转子；
步骤S7，将所述转子插入所述定子的所述铁芯内，并将所述转轴的一端与所述第一轴承配合连接；
步骤S8，将所述第二轴承固定安装于所述托架，并将所述转轴的另一端与所述第二轴承配合连接，同时通过螺栓将所述托架固定于所述基座。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机的装配方法，其特征在于，所述步骤S3中，将两所述线圈绕组关于所述铁芯的中心轴对称分体装配。
10.根据权利要求8所述的永磁同步电机的装配方法，其特征在于，所述步骤S8中，通过四个所述螺栓将所述托架固定于所述基座。
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