CN109450124B - 定子铁心挂线骨架、定子铁心及高速电机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及定子铁心挂线骨架，包括挂线环部，所述挂线环部的外周面上设置有挂线齿部，所述挂线齿部包括偶数个沿轴向均匀分布的挂线齿，相邻挂线齿之间形成用于放置定子线圈的挂线槽，其中，所述挂线环部和挂线齿部为非导磁材料，本公开还涉及包括定子铁心挂线骨架的定子铁心及高速电机。本公开采用非导磁材料的定子铁心挂线骨架代替现有电机中的导磁材料定子齿部，由于定子铁心挂线骨架为非导磁材料，定子铁心的导磁部分仅仅是现有定子铁心中整体性好的定子轭部，从而可以大大降低电机的铁耗，有效改善电机的发热情况，提高电机效率。

Description

定子铁心挂线骨架、定子铁心及高速电机

技术领域

本公开涉及电机领域，具体涉及一种定子铁心挂线骨架、定子铁心及高速电机。

背景技术

高速电机主要体现在两个方面，一方面是转子高速旋转，在高速电机实际旋转期间，可以在每分钟之内完成上万次甚至十万次的旋转工作，另一方面是定子绕组电流频率高，高速电机在实际旋转中，电机的电流频率会高于1000Hz，因此，从本质上来说，高速电机与普通电机存在较大的差异，高速电机常见的结构形式主要包括感应电机、磁阻电机和永磁电机。

目前的高速电机定子铁心主要包括钢片整体冲压而成的定子齿、定子轭，定子齿与定子齿之间的空部为定子槽，用于放置定子线圈，因此定子齿与定子轭均为导磁材料，在高速电机运行时，会产生很大的铁损，导致电机发热严重，降低电机效率，另外，目前的高速电机定子铁心结构会存在很大的齿槽效应，严重影响反电势波形，增加谐波成分。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种定子铁心挂线骨架，采用非导磁材料的定子铁心挂线骨架代替现有电机中的导磁材料定子齿部，由于定子铁心挂线骨架为非导磁材料，定子铁心的导磁部分仅仅是现有定子铁心中整体性好的定子轭部，从而可以大大降低电机的铁耗，有效改善电机的发热情况，提高电机效率。为解决上述技术问题，本公开通过以下技术手段实现：

定子铁心挂线骨架，包括挂线环部，所述挂线环部的外周面上设置有挂线齿部，所述挂线齿部包括偶数个沿轴向均匀分布的挂线齿，相邻挂线齿之间形成用于放置定子线圈的挂线槽，其中，所述挂线环部和挂线齿部为非导磁材料。

进一步地，所述挂线齿包括沿轴向设置于所述挂线环部外周面上的基板和设置于所述基板上表面的挡板，多个所述挡板的上表面设置有定位凸沿，设置有定位凸沿的挂线齿均匀分布在所述挂线环部的外周面。

进一步地，所述挡板在轴向上的两端均比所述基板在轴向上的两端凸出。

进一步地，相邻挂线齿之间设置有分线齿。

进一步地，所述挡板在周向上的两端均比所述基板在周向上的两端凸出。

定子铁心，包括导磁环部和上述定子铁心挂线骨架，所述定子铁心挂线骨架安装于所述导磁环部的内周面上。

进一步地，所述导磁环部的内周面设置有定位槽，所述定子铁心挂线骨架的挂线齿部设置有定位凸沿，所述定位凸沿安装于所述定位槽内。

进一步地，所述导磁环部的外周面沿轴向设置有一个或多个W型凹槽。

高速电机，包括：

定子，所述定子上述定子铁心；

转子，包括转子轴和套接在所述转子轴上的转子铁心，所述转子铁心位于所述定子铁心的挂线环部内，所述转子轴通过至少一个轴承支撑，所述轴承与所述定子固定连接。

进一步地，所述轴承为气体轴承或电磁轴承。

本公开通过采用非导磁材料的定子铁心挂线骨架代替现有电机中的导磁材料定子齿，由于定子铁心挂线骨架为非导磁材料，定子铁心的导磁部分仅仅是现有定子铁心中整体性好的定子轭部(本公开中定子铁心的导磁环部)，从而可以大大降低电机的铁耗，有效改善电机的发热情况，提高电机效率。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种定子铁心挂线骨架的立体图

图2(a)和(b)分别是根据一示例性实施例示出的图1对应的定子铁心挂线骨架主视图和俯视图。

图3(a)和(b)分别是根据一示例性实施例示出的一种定子铁心挂线骨架的主视图和俯视图。

图4(a)和(b)分别是根据一示例性实施例示出的一种定子铁心的主视图和俯视图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种高速电机剖面图。

图6(a)和(b)分别是根据一示例性实施例示出的一种高速电机转子主视图和俯视图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本公开作进一步的详细说明。

实施例1

如图1、图2或图3所示，本实施例提供一种定子铁心挂线骨架，包括挂线环部1，所述挂线环部1的外周面上设置有挂线齿部2，所述挂线齿部2包括偶数个沿轴向均匀分布的挂线齿201，相邻挂线齿201之间形成用于放置定子线圈的挂线槽，其中，所述挂线环部1和挂线齿部2为非导磁材料。

这里需要说明的是，本实施例主要用于高速电机或超高速电机中，具体地，可应用在高速无刷直流电机中，由于高速电机或超高速电机在运行时具有非常高的电流频率，为了降低铁损，本实施例提供一种采用非导磁材料制成的定子铁心挂线骨架代替现有技术中用导磁材料制成的定子齿部，从而达到有效降低电机铁损的目的，一旦电机铁损降低，电机的高效率和小体积要求就可以进一步更好地得到满足，进而降低电机运行成本和制造成本；其次，本实施例提供的定子铁心挂线骨架由于不导磁，不存在齿槽效应，因而无需电机斜槽等措施即可改善反电势的波形，消除谐波；另外，采用非导磁材料，定子铁心挂线骨架的齿槽转矩极小，可以有效提高电机的运行稳定性，电磁噪音和机械噪音都会有效降低。

还需要说明的是，本实施例中的挂线环部1和挂线齿部2的材料可以采用PA66+30GF，具体实施时，挂线齿201的数量可以设置为12。

如图1、图2或图3所示，所述挂线齿201包括沿轴向设置于所述挂线环部1外周面上的基板2001和设置于所述基板2001上表面的挡板2002，多个所述挡板2002的上表面设置有定位凸沿，设置有定位凸沿的挂线齿201均匀分布在所述挂线环部1的外周面。

这里需要说明的是，本实施例中的基板2001和挡板2002可以为一体成型结构。

作为一种优化，如图1或图2所示，所述挡板2002在轴向上的两端均比所述基板2001在轴向上的两端凸出，作为进一步优化，相邻挂线齿201之间可以设置分线齿202。

这里需要说明的是，当挡板2002在轴向上的两端均比所述基板2001在轴向上的两端凸出时，这样的挂线齿结构可以易于人工挂线操作，为了使人工绕线更加便捷标准，可以设置分线齿202。

作为另一种优化，如图3所示，所述挡板2002在轴向上的两端均比所述基板2001在轴向上的两端凸出，且所述挡板2002在周向上的两端均比所述基板2001在周向上的两端凸出。这种挂线齿结构易于自动绕线，绕制的线圈较为紧凑，工作效率高。这里需要说明的是，轴向上的两端是指沿轴向方向的两端，周向上的两端是指沿圆周方向的两端。

实施例2

如图4所示，本实施例提供一种定子铁心，包括导磁环部3和实施例1提供的定子铁心挂线骨架，所述定子铁心挂线骨架安装于所述导磁环部3的内周面上。

作为一种优化，所述导磁环部3的内周面设置有定位槽，所述定子铁心挂线骨架的挂线齿部2设置有定位凸沿，所述定位凸沿安装于所述定位槽内。

作为一种优化，所述导磁环部3的外周面沿轴向设置有一个或多个W型凹槽。

这里需要说明的是，本实施例中的导磁环部3可以采用硅钢片叠压，定位槽可以采用鸽尾槽或T型槽，所述定位凸沿与所述定位槽匹配，具体实施时，可以根据应力要求选择，在导磁环部3的外周面设置W型凹槽，一方面可以方便硅钢片叠片是定位，另一方面是作为工艺焊接槽。

实施例3

如图5和图6所示，本实施例提供一种高速电机，包括：

定子，所述定子包括实施例2提供的定子铁心；其中，所述定子的挂线槽内设置有定子线圈；

转子，包括转子轴4和套接在所述转子轴4上的转子铁心5，所述转子铁心5位于所述定子铁心的挂线环部1内，所述转子轴4通过至少一个轴承6支撑，所述轴承与所述定子固定连接。

具体实施本实施例时，定子还包括定子线圈7、壳体8和与定子线圈7连接的接线装置9。本实施例的高速电机可以是高速无刷直流电机。

作为一种优化，所述转子轴4在与所述转子铁心5的结合处设置有滚花。

作为一种优化，所述轴承6为气体轴承或电磁轴承。

这里需要说明的是，在转子轴4与转子铁心5的结合处设置滚花，可以加强转子轴4和转子铁心5连接部分的强调，不易打滑，具体实施时，可以采用直纹滚花。另外，由于本实施例为高速或超高速电机，转速和电流频率都非常高，如果采用普通的机械轴承，摩擦力非常大，难以保证轴承的效率和寿命，从而影响电机的效率和寿命，采用气体轴承或电磁轴承，可以有效减小摩擦，从而保证电机效率和使用寿命。

还需要说明的是，本实施例的转子铁心内设置有由永磁材料设置的磁钢10，具体实施时，可以采用4极磁极，因此，转子铁心内可以设置4块磁钢10。

本实施例中，采用电磁设计方法设置各种电磁参数，运行本实施例时，铁耗占比功率可以由12％下降到3％以下，电机效率明显上升。

以上仅是本公开的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本公开的限制，本公开的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。

Claims (9)

1.定子铁心挂线骨架，其特征在于，包括挂线环部(1)，所述挂线环部(1)的外周面上设置有挂线齿部(2)，所述挂线齿部(2)包括偶数个沿轴向均匀分布的挂线齿(201)，相邻挂线齿(201)之间形成用于放置定子线圈的挂线槽，其中，所述挂线环部(1)和挂线齿部(2)为非导磁材料；所述挂线齿(201)包括沿轴向设置于所述挂线环部(1)外周面上的基板(2001)和设置于所述基板(2001)上表面的挡板(2002)，多个所述挡板(2002)的上表面设置有定位凸沿，设置有定位凸沿的挂线齿(201)均匀分布在所述挂线环部(1)的外周面；

挂线环部（1）和挂线齿部（2）的材料采用PA66+30GF。

2.根据权利要求1所述的定子铁心挂线骨架，其特征在于，所述挡板(2002)在轴向上的两端均比所述基板(2001)在轴向上的两端凸出。

3.根据权利要求2所述的定子铁心挂线骨架，其特征在于，相邻挂线齿(201)之间设置有分线齿(202)。

4.根据权利要求2所述的定子铁心挂线骨架，其特征在于，所述挡板(2002)在周向上的两端均比所述基板(2001)在周向上的两端凸出。

5.定子铁心，其特征在于，包括导磁环部(3)和权利要求1—4任意一项所述的定子铁心挂线骨架，所述定子铁心挂线骨架安装于所述导磁环部(3)的内周面上。

6.根据权利要求5所述的定子铁心，其特征在于，所述导磁环部(3)的内周面设置有定位槽，所述定子铁心挂线骨架的挂线齿部(2)设置有定位凸沿，所述定位凸沿安装于所述定位槽内。

7.根据权利要求5所述的定子铁心，其特征在于，所述导磁环部(3)的外周面沿轴向设置有一个或多个W型凹槽。

8.高速电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子包括权利要求5—7任意一项所述的定子铁心；

转子，包括转子轴(4)和套接在所述转子轴(4)上的转子铁心(5)，所述转子铁心(5)位于所述定子铁心的挂线环部(1)内，所述转子轴(4)通过至少一个轴承(6)支撑，所述轴承与所述定子固定连接。

9.根据权利要求8所述的高速电机，其特征在于，所述轴承(6)为气体轴承或电磁轴承。

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