CN109904944A - 高速永磁电动机定子冲片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高速永磁电动机定子冲片，其包括：环形的定子冲片本体，在所述定子冲片本体的内侧上均匀设置有多个呈中心对称的定子冲片槽，在所述定子冲片本体的外侧均匀设置有多组呈中心对称的固定槽，在所述定子冲片本体的横截面中，所述定子冲片槽包括由内至外依次连接的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，所述定子冲片槽的宽度由所述第一部分至所述第五部分依次减少；所述第一部分、第二部分为半圆形和梯形构成的绕线槽，所述第三部分为梯形是槽楔部分，所述第四部分分别为矩形和梯形构成的通风道，所述第五部分为长方形的槽开口，且槽开口的高度值大于其宽度值。本发明的有效地解决了高速永磁电机散热问题以及由于瞬时电流过大导致永磁体去磁的问题。
Description
技术领域
本发明涉大功率超高速永磁电机，特别涉及大功率超高速永磁电机的定子冲片。
背景技术
当永磁电机发生去磁现象时，永磁体失磁引起的转矩脉动、齿槽效应转矩和电流测量等硬件误差引起的转矩脉动。其中，磁密非正弦分布引起的转矩脉动较大，永磁体失磁会导致磁密波形变化，包括幅值变化、幅值和位置变化以及非正弦畸变三种。进而，会使电机性能出现很明显的下降，电流增大再有出力不足，甚至严重的话会导致电机不能驱动负载以致烧坏电机。
致使永磁体失磁的电磁方面的因素包括两个方面：第一是失磁可能是高温或者去磁磁场一个因素所引起的，也可能是高温和去磁磁场两个因素同时的作用而导致。而高温跟去磁磁场的同时作用导致失磁的概率较高。第二是电机合成磁场谐波能够在永磁体外部产生涡流，很可能会使永磁体的本来的高温升的更高。第三个因素是控制系统不稳定，在高速度运转时可能会产生过大的去磁电流(Id)，这时就有可能造成永磁体的失磁现象。
对于高速永磁电机而言，第三的原因尤为重要。永磁高速电机由于转速高，所以一旦极数太多，从变频器匹配的角度来说，变频器选型较为困难。因此在电机转速高于2万转/每分钟以后，两极方案的选用较为常见。同时，为了获得正弦分布的气隙磁场，两极磁极大多数采用平行充磁。在这种情况下，两极的永磁电机很容易在突然大电流时(产生过大的去磁电流Id)被去磁。
CN205081579U实用新型专利公开了一种用于永磁电机的定子冲片，其包括呈圆环状的冲片本体，所述冲片本体的外缘上均匀分布有若干个固定槽，且所述的冲片本体内缘均匀分布有若干个定子齿，相邻两个定子齿之间形成绕线槽，所述定子齿为60个，且定子齿根部为一矩形结构，其端部为等腰梯形结构，所述绕线槽的槽底为圆弧形结构。从该定子冲片的结构图中可以看出，其绕线槽开口的高度很短，直接连着槽楔——即定子齿端部的等腰梯形所形成的槽楔，这种绕线槽为目前现有的通用的结构形式。
发明内容
本发明的目的是解决高速两极永磁电机在突然大电流时发生去磁的现象。
为实现上述目的，本发明提供一种高速永磁电动机定子冲片，其包括：环形的定子冲片本体，在所述定子冲片本体的内侧上均匀设置有多个呈中心对称的定子冲片槽，在所述定子冲片本体的外侧均匀设置有多组呈中心对称的固定槽，其特征在于：在所述定子冲片本体的横截面中，所述定子冲片槽包括由内至外依次连接的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，所述定子冲片槽的宽度由所述第一部分至所述第五部分依次减少；所述第一部分、第二部分为半圆形和梯形构成的绕线槽，所述第三部分为梯形是槽楔，所述第四部分分别为矩形和梯形构成的通风道，所述第五部分为长方形的槽开口，且槽开口的高度值大于其宽度值。
作为优选方式，为了增加通风能力,所述第四部分的通风道的高度介于所述定子冲片槽高度的1/6到1/4之间。
作为优选方式，为了降低去磁的可能性,所述第五部分的槽开口的高度介于整个定子冲片槽高度之比为1/10到1/7之间。
作为优选方案，所述第四部分矩形宽度与梯形的短底边的比值大于2。
作为优选方案，所述固定槽(焊接口)由至少两个连续的弧形槽或两个连续的V形槽构成。
作为优选方案，在所述的定子冲片本体外缘设有外通风槽，该外通风槽包括具有较小宽度的外槽开口和大致呈梯形的外通风槽孔。
本发明所述的永磁高速电机的定子冲片，由于冲片槽采用特殊的槽型设计，在槽楔至槽开口端之间增加一定槽空间通风道——即第四部分的通风道作为内通风孔，与现有技术中没有通风道的定子冲片相比，大大增加电机的槽漏感，特别是进一步增加了槽开口的高度，有效地增加电机的抗去磁能力，使得电机在突然大电流时的抗去磁能力更强；同时增加电机的散热能力，降低永磁体的工作温度，从另一个方面,由于槽开口高度增加以及加设了通风道,从而降低了永磁磁极去磁的风险。
此外，还提供了外通风槽，使得内外通风槽同时可以通风，进一步增加电机的散热能力，降低永磁体的工作温度，从另一个方面降低了永磁磁极去磁的风险。外通风采用半开口槽设计，增大了定子冲片和机壳的换热面积。
定子冲片没有采用扣片的形式，而是采用在外通风槽的齿尖处开焊口进行焊接的方式来固定定子冲片，去除了定子扣片，定子结构更加简洁。
综上，本发明的优点是冷却效果好、抗去磁能力强、去除了定子扣片，定子结构更加简洁。
作为优选方案，第四部分的通风道的高度介于所述定子冲片槽高度的 1/6到1/4之间；使定子冲片就有良好的散热效果和增加了电机的槽漏感。槽口的高度一般是以满足最小机械厚度为需求，该专利中有目标性的增加了槽口高度，使之高度大于其宽度值，同时槽开口的高度选择介于整个定子冲片槽高度之比为1/10到1/7之间，能够达到抗去磁的效果，同时增加了通风能力。在本发明所述的电机定子冲片，其抗去磁能力从原来的5％去磁面积减少到无去磁。
附图说明
图1是本发明的高速永磁电动机定子冲片截面图；
图2是本发明的高速永磁电动机定子冲片的定子冲片槽的局部放大图；
图3是本发明的高速永磁电动机定子冲片的固定槽和外通风槽局部放大图。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明提供一种高速永磁电动机定子冲片，其包括：环形的定子冲片本体1，在该定子冲片本体1的内侧上均匀设置有多个呈中心对称的定子冲片槽2，在该定子冲片本体1的外侧均匀设置有多组呈中心对称的固定槽3，该固定槽3为焊接口；在该定子冲片本体1的横截面中，定子冲片槽2包括由内至外依次连接的第一部分21、第二部分22、第三部分23、第四部分24和第五部分25，定子冲片槽2的宽度由所述第一部分21至所述第五部分25依次减少；其中，第一部分21、第二部分 22为半圆形和梯形构成的绕线槽，第三部分23为梯形是槽楔，第四部分 24分别为矩形和梯形构成的通风道，如此设计同时在第三部分23即槽楔和第五部分25的槽开口之间增加了第四部分通风道24，从而一方面可以改善转子散热，另一方面可大大增加电机的槽漏感，有效地增加电机的抗去磁能力。
通风道24的设置达到改善转子散热，但是其受到定子体积的限制，因此作为优选，第四部分通风道24的高度与整个冲片槽2高度之比为 1/6——1/4，本实施例选择1/5。
进一步，作为优选方式，其中，第五部分25为长方形的槽开口，且槽开口的高度值大于其宽度值，从而增加了第五部分24,即槽开口高度。当槽开口高度增加时，可降低去磁风险，增加通风能力。为了保证上述效果，同时。不影响降低电机的输出转矩，保证定子的体积不会过大。因此综合考虑以上几个因素，选择槽开口的高度的最佳范围是：第五部分的槽开口25的高度与整个定子冲片槽2高度之比为1/10——1/7，本实施例选择1/8。
与现有技术相比，本发明的由于增加了非常高的通风道、并且具有较高的槽开口，由此可确保散热效果得到大幅度的提高，通过该优选方案，本实施例，完全消除了永磁体去磁的风险，同时其带来的转矩损耗仅为 0.2％，电机的外径增大了0.5％。
作为优选方案，第三第四部分24矩形宽度与梯形的短底边的比值为大于2，本实施例为2.5。也就是通风道的最宽位置的宽度是最窄位置的宽度的至少两倍，即是槽开口的宽度的至少两倍，这样的比例保证了通风道具有较宽的宽度，又可以保证槽开口具有较小的开度，这个比例的选择在保证槽楔放置位置的同时，最大限度增加的矩形宽度，同时，保持了较小的槽开口，也保持了齿部的宽度。在增加通风槽的同时，对电磁性能造成的负面影响降低到最小。
参见图3，定子冲片本体1外缘上的固定槽3，即焊接口由至少两个连续的V形槽构成。
参见图3，在定子冲片本体1外缘设有外通风槽4，该外通风槽4包括具有较小宽度的外槽开口41和大致呈梯形的外通风槽孔42。
以上实施例仅仅是对本发明进行示范说明，而非限制本申请的保护范围，本发明只在增加定子冲片的冲片槽2中第五部分25的槽开口高度，同时在第三部分槽楔和第五部分槽开口之间增加第四部分顶通风道24。本领域技术人员能够在上述实施例的基础上，进行常规的修改或替换，例如：定子冲片槽的数量或者外通风孔的数量、形状等，但这些修改或替换仍然应当属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种高速永磁电动机定子冲片，其包括：环形的定子冲片本体，在所述定子冲片本体的内侧上均匀设置有多个呈中心对称的定子冲片槽，在所述定子冲片本体的外侧均匀设置有多组呈中心对称的固定槽，其特征在于：在所述定子冲片本体的横截面中，所述定子冲片槽包括由内至外依次连接的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，所述定子冲片槽的宽度由所述第一部分至所述第五部分依次减少；所述第一部分、第二部分为半圆形和梯形构成的绕线槽，所述第三部分为梯形是槽楔，所述第四部分分别为矩形和梯形构成的通风道，所述第五部分为长方形的槽开口。
2.根据权利要求1所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：槽开口的高度值大于其宽度值。
3.根据权利要求2所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：所述第四部分的通风道的高度介于所述定子冲片槽高度的1/6到1/4之间。
4.根据权利要求1-3其中任一项所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：所述第五部分的槽开口的高度介于整个定子冲片槽高度之比为1/10到1/7之间。
5.根据权利要求1-3其中任一项所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：所述第四部分矩形宽度与梯形的短底边的比值为大于2。
6.根据权利要求4所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：所述第四部分矩形宽度与梯形的短底边的比值大于2。
7.根据权利要求1-3其中任一项所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：所述固定槽由至少两个连续的弧形槽或两个连续的V形槽构成。
8.根据权利要求1-3其中任一项所述的高速永磁电动机定子冲片，其特征在于：在所述的定子冲片本体外缘设有外通风槽，该外通风槽包括具有较小宽度的外槽开口和大致呈梯形的外通风槽孔。
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| CN110311484A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-08 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种高速永磁电机水冷短定子 |
| CN115001174A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-02 | 山东超同步智能装备有限公司 | 高速异步电机定子及具有其的电机 |
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