CN111293835A - 一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法 - Google Patents

一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，包括以下步骤；步骤一、齿型设计；S1、选取一个合适的槽口尺寸b0，并根据齿数Z和定子铁心内园直径C确定最佳齿宽t0；S2、选取合适的张角a，再根据齿高再确定上齿宽t1，定子轭尺寸则根据t0和t1综合确定；步骤二、根据齿型尺寸设计整体线圈骨架，线圈骨架内孔与定子齿型配合；步骤三、对线圈组件进行固定。本发明通过设计了一种适宜于绕组节距Y＝1的多磁极永磁力矩电机的梯形准直齿结构，再辅以整体线圈骨架完成线圈绕制，可以达到简化线圈绕制工艺，缩小端部尺寸，降低电机力矩波动和振动噪声的效果，满足中大型永磁力矩电机的产业化需求。

Description

一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体为一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法。
背景技术
在传统的永磁力矩电机中，电机的定子绕组都采用下线方式，就是先把线圈做成元件，再下入到定子铁心的槽中。这种设计的特点是线圈制作方便，但是绕组端部较长，使得力矩电机的体积变大，发热加重。近年来，采用分数槽设计的永磁低速力矩电机发展迅速。在这类力矩电机中，一般都采用Y＝1的节距方式，这样的最大优点是可以在电机定子齿上直接绕线，即所谓的紧凑式绕线方式；这种方式使得绕组端部非常紧凑，有效降低了端部发热；
但是，这种齿型由于要在定子齿上直接绕线，也带来了工艺上的复杂性，比如如何使铜线顺利通过槽口，如何使绕组排列规范，以及不同齿之间线圈如何连接等等。这些因素都对推广永磁力矩电机的工程应用起到了制约作用；
另外，对于永磁力矩电机而言，电机的突出特点是速度低但是力矩大，矩都是通过绕组通电产生的，反作用力都要通过电机齿传递到机壳上。传统结构一般都是采用均匀齿方式，受力后的齿必然会产生变形，而且越到齿根部收到的应力越大。齿的应力变形会对电机的力矩波动、振动噪音等产生影响；
因此，现有技术中尚无适合于低速大力矩永磁力矩电机的，既能满足工艺简单、绕制容易的产业化要求，又能改善其性能的定子齿形设计
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，以满足批量化生产要求，结构简单、绕制方便的定子铁心齿型结构，在改善电机绕组制作工艺性的同时，减小电机定子铁心的应力变形。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，包括以下步骤；
步骤一、齿型设计；
S1、选取一个合适的槽口尺寸b0，并根据齿数Z和定子铁心内园直径C确定最佳齿宽t0；
S2、选取合适的张角a，再根据齿高再确定上齿宽t1，定子轭尺寸则根据t0和t1综合确定；
步骤二、根据齿型尺寸设计整体线圈骨架，线圈骨架内孔与定子齿型配合；
步骤三、对线圈组件进行固定。
优选的，步骤一S2中，为了配合齿型设计，槽底形状要设计成平底槽。
优选的，步骤二中，为了保证槽满率，骨架顶端和底端必须是平底结构，并且保证相邻骨架之间有足够的均匀气隙。
优选的，步骤三中，固定的方式为：接线完成后采用整体环氧浇注方式，使线圈组件和铁心、环氧胶组合成一体。
优选的，步骤三中，固定的方式为：在齿顶部设计一个槽楔结构，利用槽楔固定线圈组件。
优选的，所述定子齿是梯形准直齿结构，选取张角为1-3度。
本发明提出的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，有益效果在于：
1、本发明采用非均匀的梯形准直齿结构，槽口处齿宽小，槽底处齿宽大，达到定子绕组可以采用矩形线圈单独绕制，成型后与线圈骨架一起套装到定子齿上，大大简化线圈绕制工艺；而且从槽口到槽底齿越来越宽，机械强度大幅度增加，同等受力情况下应力变形大大减小，有利于减小电机的力矩波动和噪音；
2、本发明先确定定子铁心内园直径上的槽口尺寸，槽口尺寸和铁心内园直径、齿数、转子极数三个参数有关，要保证该尺寸选取的合适，以获得最小的齿槽力矩，进而减小电机的力矩波动；
3、本发明采用整体线圈骨架结构，直接在骨架上绕线后，整体套装到梯形齿上，固定后再完成接线；
4、本发明通过设计了一种适宜于绕组节距Y＝1的多磁极永磁力矩电机的梯形准直齿结构，再辅以整体线圈骨架完成线圈绕制，可以达到简化线圈绕制工艺，缩小端部尺寸，降低电机力矩波动和振动噪声的效果，满足中大型永磁力矩电机的产业化需求。
附图说明
图1为现有永磁力矩电机的齿型示意图；
图2为本发明的定子铁心梯形准直齿结构示意图；
图3为本发明的准直齿匹配的整体结构线圈骨架示意图；
图4为本发明整体线圈骨架结构示意图。
图中：1、线圈，2、定子齿，3、槽口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，包括以下步骤；步骤一、齿型设计；S1、选取一个合适的槽口尺寸b0，并根据齿数Z和定子铁心内园直径C确定最佳齿宽t0；S2、选取合适的张角a，再根据齿高再确定上齿宽t1，定子轭尺寸则根据t0和t1综合确定，为了配合齿型设计，槽底形状要设计成平底槽；步骤二、根据齿型尺寸设计整体线圈骨架，线圈骨架内孔与定子齿型配合，为了保证槽满率，骨架顶端和底端必须是平底结构，并且保证相邻骨架之间有足够的均匀气隙，定子齿是梯形准直齿结构，选取张角为2度；步骤三、对线圈组件进行固定，接线完成后采用整体环氧浇注方式，使线圈组件和铁心、环氧胶组合成一体。
实施例2，请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，包括以下步骤；步骤一、齿型设计；S1、选取一个合适的槽口尺寸b0，并根据齿数Z和定子铁心内园直径C确定最佳齿宽t0；S2、选取合适的张角a，再根据齿高再确定上齿宽t1，定子轭尺寸则根据t0和t1综合确定，为了配合齿型设计，槽底形状要设计成平底槽；步骤二、根据齿型尺寸设计整体线圈骨架，线圈骨架内孔与定子齿型配合，为了保证槽满率，骨架顶端和底端必须是平底结构，并且保证相邻骨架之间有足够的均匀气隙，定子齿是梯形准直齿结构，选取张角为2.5度；骤三、对线圈组件进行固定，在齿顶部设计一个槽楔结构，利用槽楔固定线圈组件。
更具体的，将定子铁心设计成梯形准直齿结构，定子齿数选取36，对应定子铁心内径140mm，选取下齿宽5.0mm，张角1.5度，齿高15mm，定子轭厚4.0mm，与均匀直齿相比，所得到的梯形准直齿的机械变形量减小了31％，整体线圈绕制工艺简单，电机性能指标完全满足设计要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤一、齿型设计；
S1、选取一个合适的槽口尺寸b0，并根据齿数Z和定子铁心内园直径C确定最佳齿宽t0；
S2、选取合适的张角a，再根据齿高再确定上齿宽t1，定子轭尺寸则根据t0和t1综合确定；
步骤二、根据齿型尺寸设计整体线圈骨架，线圈骨架内孔与定子齿型配合；
步骤三、对线圈组件进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：步骤一S2中，为了配合齿型设计，槽底形状要设计成平底槽。
3.根据权利要求1所述的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：步骤二中，为了保证槽满率，骨架顶端和底端必须是平底结构，并且保证相邻骨架之间有足够的均匀气隙。
4.根据权利要求1所述的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：步骤三中，固定的方式为：接线完成后采用整体环氧浇注方式，使线圈组件和铁心、环氧胶组合成一体。
5.根据权利要求1所述的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：步骤三中，固定的方式为：在齿顶部设计一个槽楔结构，利用槽楔固定线圈组件。
6.根据权利要求1所述的一种永磁力矩电机的梯形准直齿定子铁心结构的制备方法，其特征在于：所述定子齿是梯形准直齿结构，选取张角为1-3度。
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