CN111656647B - 具有降低的涡流损耗与高磁导率和机械强度的电机的定子芯或转子芯 - Google Patents

具有降低的涡流损耗与高磁导率和机械强度的电机的定子芯或转子芯 Download PDF

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Abstract

电机的定子芯(10)或转子芯(10)，该芯(10)包括在芯(10)的圆周方向(100)上由槽(30)分离的多个齿(20)，和在芯(10)的轴向方向(50)上一个接一个布置，并且在轴向方向(50)上由冷却管道(60)彼此分离的多个叠片堆叠(40)。每个叠片堆叠(40)在轴向方向(50)上在其每个端部包括至少一个狭缝齿区段(150)，在叠片材料中的导电性中提供不连续性，从而降低各个狭缝齿区段(150)的涡流损失，并且在狭缝齿区段(150)之间包括至少一个常规齿区段(110)。

Description

具有降低的涡流损耗与高磁导率和机械强度的电机的定子芯 或转子芯
技术领域
本发明涉及电机的定子芯或转子芯。
背景技术
参考图1、图2和图3，电机的传统的定子芯10(或转子芯10)包括在定子芯10的圆周方向100上由定子槽30分离的多个定子齿20，以及定子磁轭170。每个定子齿20包含薄叠片70、130的多个对应的叠片齿80、140，每个叠片70、130的叠片齿80、140在圆周方向100上由叠片槽90分离。定子磁轭170包含叠片70、130的多个对应的常规叠片磁轭180。多个叠片堆叠40在定子芯10的轴向方向50上一个接一个地布置，每个叠片堆叠40包括在轴向方向50上一个接一个地堆叠的多个叠片70、130，使得每对相邻的叠片70、130彼此接触。叠片堆叠40由冷却管道60在轴向方向50上彼此分离。
通常已知形成单独常规叠片70的叠片堆叠40(图1的实施例)，每个常规叠片70包括在圆周方向100上由叠片槽90分离的多个常规叠片齿80，以在轴向方向50上形成相应的常规定子齿区段110和定子槽区段120。在本公开的上下文中“常规叠片齿”应该被认为是指没有在叠片材料的导电性中提供不连续的狭缝160的叠片齿。
此外通常已知，例如根据JP2011097737，形成单独狭缝叠片130的叠片堆叠40(未示出叠片堆叠实施例)，每个狭缝叠片130包括在圆周方向100上由叠片槽90分离的多个狭缝叠片齿140，以在轴向方向50上形成相应的狭缝定子齿区段150(参见图4)和定子槽区段120，每个狭缝叠片齿140包括在叠片材料的导电性中提供不连续的狭缝160。
此外通常已知，例如根据JP5058097，提供具有与冷却管道60相邻的端板的叠片堆叠40，端板包括在叠片材料的导电性中提供不连续的狭缝160。在由定子芯10端部的轴向磁通量引起的JP2011097737的情况下，以及由磁通量从内部间隔片向定子芯10的位移引起的JP5058097的情况下，狭缝160具有降低涡流损耗的功能。
尽管狭缝160降低了涡流损耗，但是同时其降低了定子铁心10在所需通量方向上的磁导率和机械强度。因此始终存在降低涡流损耗的需要，同时尽可能小地降低定子芯10的磁导率和机械强度。
发明内容
本发明的目标是提供一种改进的电机的定子芯。具体地说，该目标是提供一种具有降低的涡流损耗与高磁导率和机械强度的定子芯。
该目标由根据所附权利要求1所述的设备实现。
本发明基于以下认识：涡流损耗在最接近叠片堆叠的轴向端的多个叠片处比较显著，并且可以通过为叠片堆叠的每个轴向端提供在多个叠片上延伸的狭缝定子齿区段，来移除所有显著的涡流损耗。同时保持定子芯的最大磁导率和机械强度，其中通过在狭缝定子齿区段之间提供常规定子齿区段，涡流损耗不显著。涡流损耗在接近定子齿顶部的定子齿处最显著，但是在定子齿的任何其他部分和定子磁轭处也可能比较显著。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于电机的定子芯或转子芯。该芯包括在芯的圆周方向上由槽分离的多个齿，以及在芯的轴向方向上一个接一个布置的多个叠片堆叠。该叠片堆叠在轴向方向上由冷却管道彼此分离。每个叠片堆叠包括在轴向方向上一个接一个布置的多个叠片，使得每对相邻的叠片彼此接触。每个叠片堆叠在多个叠片之间包括多个常规叠片，每个常规叠片包括在圆周方向上由叠片槽分离的多个常规叠片齿，以在至少两个常规叠片彼此相邻布置时形成相应的常规齿区段和槽区段。每个叠片堆叠在多个叠片之间还包括多个狭缝叠片，每个狭缝叠片包括在圆周方向上由叠片槽分离的多个狭缝叠片齿，以在至少两个狭缝叠片彼此相邻布置时形成相应的狭缝齿区段和槽区段。每个狭缝叠片齿包括至少一个在叠片材料的导电性中提供不连续的至少一个狭缝，该至少一个狭缝被配置为降低相应的狭缝叠片处的涡流损耗。每个叠片堆叠在轴向方向上在其每个端部处包括至少一个狭缝齿区段，并且在狭缝齿区段之间包括至少一个常规齿区段。
根据本发明的实施例，每个狭缝齿区段包括至少五个狭缝叠片齿，诸如至少十个狭缝叠片齿或至少二十个狭缝叠片齿。
根据本发明的实施例，常规叠片和狭缝叠片都具有相同的厚度。
根据本发明的实施例，多个狭缝叠片中的全部狭缝叠片彼此相同。
根据本发明的实施例，多个常规叠片中的全部常规叠片彼此相同。
根据本发明的实施例，除狭缝外，多个常规叠片中的全部常规叠片与多个狭缝叠片中的全部狭缝叠片是相同的。
根据本发明的实施例，每个常规叠片包括单独常规叠片齿。
根据本发明的实施例，每个狭缝叠片包括单独狭缝叠片齿。
根据本发明的实施例，多个常规叠片齿中的全部常规叠片齿彼此相同。
根据本发明的实施例，多个狭缝叠片齿中的全部常规叠片齿彼此相同。
根据本发明的实施例，除狭缝外，多个常规叠片齿中的全部常规叠片齿与多个狭缝叠片齿中的全部狭缝叠片齿是相同的。
根据本发明的实施例，至少一个狭缝在径向方向上未到达相应的狭缝叠片的极限轮廓。
根据本发明的实施例，至少一个狭缝未到达相应的狭缝叠片的任何轮廓。
根据本发明的实施例，狭缝叠片中的至少一些狭缝叠片还包括提供有多个狭缝的狭缝叠片磁轭，其中当至少两个狭缝叠片磁轭被布置为彼此相邻时，狭缝叠片磁轭形成狭缝叠片磁轭区段，并且其中芯包括至少一个狭缝叠片磁轭区段。
根据本发明的实施例，在轴向方向上最远处的两个叠片堆叠中的每个堆叠都包括在轴向方向上在其背对芯的端部的狭缝叠片磁轭区段。
附图说明
下面将参考附图更详细地解释本发明，其中
图1示出了传统的定子芯或转子芯的实施例的截面，
图2示出了传统的常规叠片的实施例的截面，
图3示出了传统的狭缝叠片的实施例的截面，
图4示出了根据本发明的一个实施例的定子芯或转子芯的实施例的截面，
图5示出了根据本发明的一些实施例的狭缝叠片齿，
图6示出了根据本发明的一些实施例的狭缝叠片齿和狭缝叠片磁轭。
具体实施方式
参考图4，根据本发明的实施例的定子芯10(或转子芯10)包括在定子芯10的轴向方向50上一个接一个布置的多个叠片堆叠40。叠片堆叠40在轴向方向50由冷却导管60而彼此分离。每个叠片堆叠40都包括在轴向方向50上一个接一个布置的多个叠片70、130，使得每对相邻的叠片70、130彼此接触。叠片70、130可以包括作为叠片材料的电工钢，并且还可以包括在叠片材料的表面上适当的涂层。
每个叠片堆叠40包括多个常规叠片70，例如如图2所示。每个常规叠片70包括在圆周方向100上由叠片槽90分离的多个常规叠片齿80。当至少两个常规叠片70彼此相邻布置，即在轴向方向50上一个接一个地堆叠时，它们会形成相应的常规定子齿区段110和定子槽区段120。
每个叠片堆叠40还包括多个狭缝叠片130，例如如图3、图5和图6所示，每个狭缝叠片130包括在圆周方向100上由叠片槽90分离的多个狭缝叠片齿140。当至少两个狭缝叠片130彼此相邻布置，即在轴向方向50上一个接一个地堆叠时，它们会形成相应的狭缝定子齿区段150和定子槽区段120。每个狭缝叠片齿140包括在叠片材料的导电性中提供不连续的狭缝160，狭缝160被配置为降低在相应的狭缝叠片130处的涡流损耗。
每个叠片堆叠40在轴向方向50上在其每个端部包括狭缝定子齿区段150，并且在狭缝定子齿区段150之间包括常规定子齿区段110。狭缝定子齿区段150可以包括例如五个、十个或二十个狭缝叠片齿140。至少一些狭缝叠片130还可以包括提供有多个狭缝160的狭缝叠片磁轭190。当至少两个狭缝叠片磁轭190彼此相邻布置，即在轴向方向50上一个接一个地堆叠时，它们会形成相应的狭缝叠片磁轭区段200。特别地，在轴向方向50上最远处的两个叠片堆叠40中的每个堆叠都可以包括在轴向方向50上在其背对定子芯10的端部处的狭缝叠片磁轭区段200。由于绕组端部在定子芯10外部，因此定子芯10的轴向端部区域特别暴露在轴向磁通量中，并且因此在这些区域中，即使在定子磁轭170处，对应的涡流损耗也可能比较显著。
常规叠片70和狭缝叠片130都具有相同的厚度。所有狭缝叠片130彼此可以相同，并且所有常规叠片70彼此也可以相同。除了狭缝160以外，所有常规叠片70还可以与所有狭缝叠片130相同。每个常规叠片70可以包括单独常规叠片齿80，并且每个狭缝叠片130可以包括单独狭缝叠片齿140。所有常规叠片齿80彼此可以相同，并且所有狭缝叠片齿140彼此也可以相同。除了狭缝160以外，所有常规叠片齿80还可以与所有狭缝叠片齿140相同。
参考图5，每个狭缝叠片齿140可以包括多个狭缝160来代替一个狭缝160。狭缝160的数目可以是二、三、四或更多。可以定位狭缝160使得它们在径向方向上不到达狭缝叠片齿140的极限轮廓。参考图6，还可以定位狭缝160使得它们不到达狭缝叠片齿140的任何轮廓。根据图3、图5和图6，狭缝160接近于狭缝叠片齿140或在狭缝叠片齿140上方提供，即在径向方向上接近狭缝叠片齿140的最内的极限轮廓，其中涡流损耗可能最显著，但是狭缝160还可以在狭缝叠片齿140的任何其他部分提供。此外，如图6所示，狭缝160甚至可以提供以形成狭缝叠片磁轭190。应当理解，图5和图6中所示的每个不同的狭缝叠片齿140可以单独使用或与任何剩余的狭缝叠片齿140组合使用，并且还与常规叠片磁轭180和狭缝叠片磁轭190组合使用。
狭缝160可以通过从狭缝叠片齿140中移除叠片材料而形成。狭缝160可以具有例如0.5mm至2mm的宽度，并且它们可以在狭缝叠片齿140中形成狭窄的开口。狭缝160还可以在不从狭缝叠片齿140中移除叠片材料的情况下，通过局部改变叠片材料的导电性而形成。例如这可以通过机械地形成狭缝叠片齿140来实现。
本发明不限于上文所示的实施例，但是本领域的技术人员可以以权利要求限定的本发明的范围内的多种方式来修改它们。特别地，应当理解，本发明不仅可以应用于电机的定子，还可以应用于电机的转子。

Claims (17)

1.一种用于电机的定子芯(10)或转子芯(10)，所述芯(10)包括：
多个齿(20)，在所述芯(10)的圆周方向(100)上由槽(30)分离，
多个叠片堆叠(40)，在所述芯(10)的轴向方向(50)上一个接一个布置，并且在所述轴向方向(50)上由冷却管道(60)彼此分离，每个叠片堆叠(40)包括在所述轴向方向(50)上一个接一个布置的多个叠片(70、130)，使得每对相邻的叠片(70、130)彼此接触，每个叠片堆叠(40)在所述多个叠片(70、130)之间包括多个常规叠片(70)，每个常规叠片(70)包括在所述圆周方向(100)上由叠片槽(90)分离的多个常规叠片齿(80)，以在至少两个常规叠片(70)彼此相邻布置时形成相应的常规齿区段(110)和槽区段(120)，每个叠片堆叠(40)在所述多个叠片(70、130)之间还包括多个狭缝叠片(130)，每个狭缝叠片(130)包括在所述圆周方向(100)上由叠片槽(90)分离的多个狭缝叠片齿(140)，以在至少两个狭缝叠片(130)彼此相邻布置时形成相应的狭缝齿区段(150)和槽区段(120)，每个狭缝叠片齿(140)包括在叠片材料的导电性中提供不连续的至少一个狭缝(160)，所述至少一个狭缝(160)被配置为降低相应的狭缝叠片(130)处的涡流损耗，
其特征在于
每个叠片堆叠(40)在所述轴向方向(50)上在其每个端部处包括至少一个狭缝齿区段(150)，并且在所述狭缝齿区段(150)之间包括至少一个常规齿区段(110)。
2.根据权利要求1所述的芯(10)，其中每个狭缝齿区段(150)包括至少五个狭缝叠片齿(140)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的芯(10)，其中所述常规叠片(70)和所述狭缝叠片(130)都具有相同的厚度。
4.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述多个狭缝叠片(130)中的全部狭缝叠片(130)彼此相同。
5.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述多个常规叠片(70)中的全部常规叠片(70)彼此相同。
6.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中除所述狭缝(160)外，所述多个常规叠片(70)中的全部常规叠片(70)与所述多个狭缝叠片(130)中的全部狭缝叠片(130)是相同的。
7.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中每个常规叠片(70)包括单独常规叠片齿(80)。
8.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中每个狭缝叠片(130)包括单独狭缝叠片齿(140)。
9.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述多个常规叠片齿(80)中的全部常规叠片齿(80)彼此相同。
10.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述多个狭缝叠片齿(140)中的全部狭缝叠片齿(140)彼此相同。
11.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中除所述狭缝(160)外，所述多个常规叠片齿(80)中的全部常规叠片齿(80)与所述多个狭缝叠片齿(140)中的全部狭缝叠片齿(140)是相同的。
12.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述至少一个狭缝(160)在径向方向上未到达所述相应的狭缝叠片(130)的极限轮廓。
13.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述至少一个狭缝(160)未到达所述相应的狭缝叠片(130)的任何轮廓。
14.根据权利要求1或2所述的芯(10)，其中所述狭缝叠片(130)中的至少一些狭缝叠片(130)还包括提供有多个狭缝(160)的狭缝叠片磁轭(190)，其中当至少两个狭缝叠片磁轭(190)被布置为彼此相邻时，所述狭缝叠片磁轭(190)形成狭缝叠片磁轭区段(200)，并且其中所述芯(10)包括至少一个狭缝叠片磁轭区段(200)。
15.根据权利要求14所述的芯(10)，其中在所述轴向方向(50) 上最远处的两个叠片堆叠(40)中的每个叠片堆叠都包括在所述轴向方向(50)上在该叠片堆叠的背对其他叠片堆叠(40)的端部处的狭缝叠片磁轭区段(200)。
16.根据权利要求1所述的芯(10)，其中每个狭缝齿区段(150)包括至少十个狭缝叠片齿(140)。
17.根据权利要求1所述的芯(10)，其中每个狭缝齿区段(150)包括至少二十个狭缝叠片齿(140)。
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