CN112366845A - 一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，包括电机定子、电机转子：所述电机定子包括定子外圈、定子内圈、绕组支架以及缠绕在定子外圈和绕组支架上的绕组，所述电机转子包括转轴、永磁体和套装在永磁体外表面的护套，所述定子外圈外侧安装有机壳；所述定子内圈表面没有齿槽，所述定子外圈采用轻质不导磁材料。本发明可避免定子铁芯开槽引起的气隙磁场高频谐波，进而降低电机转子损耗及永磁体发热，且可减轻电机质量，提高功率密度。

Description

一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机，具体涉及一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机。
背景技术
我国随着经济建设的飞速发展, 分布式供电、高速机床、空调以及冰箱离心式压缩机、储能飞轮等诸多场合越来越多的应用到高速永磁电机。该电机功率密度高、过载能力强、相同输出功率下, 几何尺寸远小于中低速电机，极大的节约了材料。该电机转动惯量小, 动态响应速度快, 完全可以实现与负载直接相连, 提高传动效率, 在工业应用等领域得到广泛的重视和研究。
高速永磁电机运行时转子高速旋转，永磁体承受高离心力作用，轴承摩擦力剧增，因此需要增加转子永磁体保护结构，进而保证电机高速稳定运行。
高速永磁电机绕组中三相电流和定子铁心的磁通交变频率一般都在几百Hz以上，其铁心损耗，高频附加损耗将会随交变频率的增加而急速增加，当定子铁心开槽时，随着磁场交变频率升高，气隙磁场高次谐波会进一步加剧永磁体涡流损耗。进而需要选择电导率低的导电材料以及相适应的定子结构，降低电机的损耗，提高电机效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机。
实现本发明的技术解决方案为：一种高效率背绕式绕组无槽永磁同步电机，包括电机定子、电机转子：所述电机定子包括定子外圈、定子内圈、绕组支架以及缠绕在定子外圈和绕组支架上的绕组，所述电机转子包括转轴、永磁体和套装在永磁体外表面的护套，所述定子外圈外侧安装有机壳。
进一步的，所述定子外圈由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述定子外圈外表面加工有齿槽，定子外圈内表面加工有短凸齿。
进一步的，所述定子外圈采用轻质的不导磁材料。
进一步的，所述绕组支架由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述绕组支架内表面加工有齿槽，绕组支架外表面加工有短凸齿。
进一步的，所述绕组支架采用不导磁的绝缘材料。
进一步的，所述定子内圈由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述定子内圈表面无齿槽，定子内圈外表面开有浅凹槽，凹槽数量与定子外圈内表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与定子外圈内表面短凸齿位置相同，所述定子内圈内表面开有浅凹槽，凹槽数量与绕组支架外表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与绕组支架表面短凸齿位置相同。
进一步的，所述定子内圈上半部分一端加工有一个凸齿，另一端开有一个凹槽，凹槽与凸齿尺寸相同，且位置关于圆心对称。
进一步的，所述绕组采用的绕组类型为背绕式绕组，所述的绕组采用的导线类型为利兹线。
进一步的，所述护套安装在永磁体和转轴的外表面，采用碳纤维材料。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果为。
（1）相比于传统的永磁同步电机，采用绕组支架技术可以达到无槽电机的效果，避免了定子铁芯开槽引起的气隙磁场高频谐波，从根源上降低了转子损耗，提高电机可靠性；（2）背绕式绕组可以减少电机轴向长度，降低电机振动噪声，同时，背绕式绕组可以将无槽绕组很好的固定在定子铁芯上，有效解决常规无槽电机的绕组固定困难问题，降低了电机的加工难度；（3）电机定子采用结构相同上，下两部分拼接而成，可以方便背绕式绕组嵌线。
附图说明
图1为本发明一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机的结构示意图。
图2为本发明一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机的电机定子上半部分结构示意图。
图3为本发明一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机的的定子外圈上半部分结构示意图。
图4为本发明一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机的的绕组支架上半部分结构示意图。
图5为本发明一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机的的定子内圈上半部分结构示意图。
图中：1、机壳，2、定子外圈，3、绕组，4、定子内圈，5、绕组支架，6、护套，7、永磁体，8、转轴。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
实施例1。
如图1所示的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，包括电机定子、电机转子和机壳1，其中：所述的电机定子包括定子外圈2、定子内圈4、绕组支架5以及缠绕在定子外圈和绕组支架上的绕组3，所述电机转子包括转轴8、永磁体7和套装在永磁体外表面的护套6，所述定子外圈外侧安装有机壳1。
所述护套6为圆环体，材料为碳纤维。护套与永磁体、转轴之间是通过过盈配合，装配完成后对永磁体、转轴产生一定的预紧力。
如图1、2所示，所述定子外圈2由结构相同的上、下两部分拼接而成，方便绕组嵌线。如图3所示，所述定子外圈2外表面加工有齿槽，定子外圈内表面加工有短凸齿，定子外圈采用轻质的不导磁材料。如图1、2所示，所述绕组支架5由结构相同的上、下两部分拼接而成。如图4所示，所述绕组5支架内表面加工有齿槽，绕组支架外表面加工有短凸齿，绕组支架采用不导磁的绝缘材料。如图1、2所示，所述定子内圈5由结构相同的上、下两部分拼接而成。如图5所示，所述定子内圈5表面无齿槽，定子内圈外表面开有浅凹槽，凹槽数量与定子外圈内表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与定子外圈内表面短凸齿位置相同，所述定子内圈5内表面开有浅凹槽，凹槽数量与绕组支架外表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与绕组支架表面短凸齿位置相同。所述定子内圈上半部分一端加工有一个凸齿。另一端开有一个凹槽，凹槽与凸齿尺寸相同，且位置关于圆心对称。定子内圈的端部凸齿紧紧地嵌入到定子内圈另一半的端部凹槽中并采用胶黏剂固定。如图2所示，所述定子外圈2内表面的短凸齿紧紧地嵌入到定子内圈外表面的浅凹槽中，并且采用胶黏剂进相粘结固定。优选的，本实施例中采用环氧树脂胶黏剂。如图2所示，所述绕组支架5外表面的短凸齿紧紧地嵌入到定子内圈内表面的浅凹槽中，并且采用胶黏剂进相粘结固定。优选的，本实施例中采用环氧树脂胶黏剂。绕组3的类型为背绕式绕组，缠绕在所述定子外圈2和所述绕组支架5上，其中绕组外侧缠绕在定子外圈外表面的槽中，绕组内侧缠绕在绕组支架内表面的槽中。定子外圈2的材料为轻质不导磁材料，嵌线前需要在定子外圈和绕组之间垫绝缘纸。由于定子内圈贴心侧无铁芯齿，使气隙侧绕组暴露在高频交变主磁场中，为了削弱绕组的高频损耗，绕组采用利兹线。
实施例2。
本实施例与实施例1相比，定子外圈2的材料为不导磁的绝缘材料，嵌线前不需要在定子外圈和绕组之间垫绝缘纸。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果，对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，包括电机定子、电机转子：所述电机定子包括定子外圈、定子内圈、绕组支架以及缠绕在定子外圈和绕组支架上的绕组，所述电机转子包括转轴、永磁体和套装在永磁体外表面的护套，所述定子外圈外侧安装有机壳。
2.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述定子外圈由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述定子外圈外表面加工有齿槽，定子外圈内表面加工有短凸齿。
3.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述定子外圈采用轻质的不导磁材料。
4.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述绕组支架由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述绕组支架内表面加工有齿槽，绕组支架外表面加工有短凸齿。
5.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述绕组支架采用不导磁的绝缘材料。
6.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述定子内圈由结构相同的上、下两部分拼接而成，所述定子内圈表面无齿槽，定子内圈外表面开有浅凹槽，凹槽数量与定子外圈内表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与定子外圈内表面短凸齿位置相同，所述定子内圈内表面开有浅凹槽，凹槽数量与绕组支架外表面短凸齿数量相同，且凹槽位置与绕组支架表面短凸齿位置相同。
7.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述定子内圈上半部分一端加工有一个凸齿，另一端开有一个凹槽，凹槽与凸齿尺寸相同，且位置关于圆心对称。
8.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述绕组采用的绕组类型为背绕式绕组，所述的绕组采用的导线类型为利兹线。
9.根据权利要求书1所述的一种高效率背绕式绕组无齿槽永磁同步电机，其特征在于，所述护套安装在永磁体和转轴的外表面，采用碳纤维材料。
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