CN113890243A - 一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，属于电机设计领域。包括：槽楔主体(1)和槽楔固定条(2)，所述槽楔主体(1)和槽楔固定条(2)均为软磁复合材料；所述槽楔主体(1)呈U型，所述槽楔固定条(2)放置在所述槽楔主体(1)U型开口的一端，与槽楔主体(1)形成发卡式结构。本发明的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，能够减小电机的绕组交流损耗。同时，本发明的槽楔够使开口槽近似达到闭口槽或半闭口槽型的效果，降低由槽开口导致气隙磁场缺口效应的影响，改善电磁振动和减少噪声，且结构简单，安装简便。

Description

一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔

技术领域

本发明属于电机设计领域，更具体地，涉及一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔。

背景技术

对于功率密度较高的电机，多采用成型扁线绕组提高槽满率，降低电流密度，定子槽型相应为开口槽以便线圈安装。开口槽型增大了主磁路的磁阻，漏磁通容易穿入槽内导体，在导体内产生涡流，增加绕组损耗，这对靠近槽口的导体影响尤为明显，使其成为槽内的温度最高点，对绕组绝缘产生严重威胁。此外，开口槽型还会加剧气隙磁场的齿槽效应，导致电机齿槽转矩增大，振动和噪声问题突出。

为改善开口槽电机的性能，一般采用磁性槽楔将容易进入槽内的磁力线旁路到齿部，减小气隙磁通密度的脉动，使开口槽型达到近似于闭口槽型或半闭口槽型的效果；同时，槽楔也起到固定绕组线圈的作用。目前应用的磁性槽楔主要有模压磁性槽楔、磁板磁性槽楔和磁性引拔槽楔。不同类别槽楔的生产方式不同，相对磁导率也有差别，但大多在10.0以内，这对改善气隙磁通密度分布，避免磁场进入槽内导体的作用十分有限。如果采用高磁导率材料，如硅钢片等制成常规形状的叠片式槽楔，由于硅钢片磁导率很高，且跨接在相邻定子齿上，会使电机的槽漏磁增大，导致电磁转矩性能下降、与漏电抗相关性能变差等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其目的主要在于减小电机的绕组交流铜耗。

本发明提供了一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，包括：槽楔主体和槽楔固定条，所述槽楔主体和槽楔固定条均为软磁复合材料；所述槽楔主体呈U型，所述槽楔固定条放置在所述槽楔主体U型开口的一端，与槽楔主体形成发卡式结构。

进一步地，所述槽楔主体包括：两条长边和一条短边，所述两条长边的长度大于电机定子铁心的轴向长度，所述短边的长度等于电机定子齿的齿宽。

进一步地，所述槽楔主体的两条长边内侧有凸起的卡槽。

进一步地，所述凸起的卡槽为尖锥状结构。

进一步地，所述槽楔固定条上有两个通孔，所述两个通孔的大小和形状与槽楔主体的两条长边相匹配，所述两通孔的距离与槽楔主体两条长边之间的距离一致。

进一步地，所述槽楔固定条为圆角矩形条。

进一步地，所述槽楔主体和槽楔固定条均由软磁复合材料模压制成。

进一步地，所述软磁复合材料是铁粉和有机材料组成的复合材料。

进一步地，所述软磁复合材料的相对磁导率在500-700之间。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，软磁复合材料的磁导率远高于常规的磁性槽楔材料，改善了普通磁性槽楔的气隙磁场，使本发明中的磁性槽楔容易与槽口导体交链的磁场通过槽楔旁路到定子齿部，减少了导体中的交流铜耗，降低了槽内最高温度；发卡式结构，能够使本发明中的磁性槽楔直接套装在单个定子齿上，相邻定子齿之间无连接，不存在增加齿槽漏磁问题，因此不影响电机的输出转矩。即本发明的磁性槽楔结构能够使开口槽达到闭口槽型近似达到闭口槽或半闭口槽型效果的同时，减小扁线绕组的交流铜耗，改善电磁振动和减少噪声。

(2)本发明的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，采用软磁复合材料，软磁复合材料的特性和制备工艺使得本发明的槽楔可以通过模压成型直接制成成品。

(3)本发明的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，制造成型后直接轴向套入电机定子齿，另一端用固定条固定，安装简便。

总而言之，本发明提供的软磁复合材料磁性槽楔能够使开口槽近似达到闭口槽或半闭口槽型的效果，减小槽内漏磁引起的绕组的交流铜耗，改善电机绕组温度分布不均匀的问题，减小电磁振动和噪声，且结构简单，安装简便。

附图说明

图1为本发明实施例中发卡式结构的软磁复合材料磁性槽楔的俯视图。

图2为本发明实施例中发卡式结构的软磁复合材料磁性槽楔的正视图。

图3为本发明实施例中发卡式结构的软磁复合材料磁性槽楔的左视图。

图4为本发明实施例中发卡式结构的软磁复合材料磁性槽楔应用在电机上的正面示意图。

图5为本发明发卡式结构的软磁复合材料磁性槽楔应用在电机上的背面示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

1-槽楔主体；2-槽楔固定条；3-定子铁芯；4-定子绕组；5-垫层；6-凹槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明主要应用于采用扁线成型绕组、定子槽为开口槽的电机。

如图1-图3所示，为本发明实施例提供的一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔的俯视图、正视图和左视图。槽楔主要包括：槽楔主体1和槽楔固定条2，槽楔固定条2放置在槽楔主体1开口的一端，与槽楔主体1形成发卡式结构。

槽楔主体1包括：两条长边和一条短边，整体呈U型。其中，两条长边的长度大于定子铁心3轴向长度，短边的长度等于定子齿的齿宽，使槽楔主体得尺寸与定子齿的尺寸相适配，使得槽楔主体能够套装定子齿上。槽楔主体1的两条长边内侧有凸起的卡槽，该卡槽优选为尖锥状结构，可以与定子齿两侧的凹槽相互配合，使U型槽楔主体1卡装在定子齿上。

槽楔固定条2，放置在槽楔主体1开口的一端，槽楔固定条上有两个通孔，通孔的大小和形状与U型槽楔主体两条长边相匹配，两通孔的距离与U型槽楔主体1两条长边之间的距离一致，使得U型槽楔主体的两条长边能够通过两个通孔套装在槽楔固定条内，防止其从定子铁芯上脱落。在本实施例中，槽楔固定条优选为圆角矩形条，在其它实施例中，槽楔固定条也可以是其它形状。

槽楔主体1和槽楔固定条2的材料都为软磁复合材料，该软磁复合材料主要为高纯度铁粉和有机材料组成的复合材料，因而电阻率高，且磁性能和热特性具有各向同性的特点，它的相对磁导率比硅钢片低，优选相对磁导率在500～700之间。本实施例中的槽楔制造时可以直接模压成型。

如图4、图5所示，将本实施例中的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔放置在电机上，电机的定子铁芯3为开口槽平行齿结构，电机的定子绕组4为扁线成型绕组，绕组制造完毕后直接嵌入定子槽中。槽楔主体1的两条长边内侧的凸起卡槽与定子齿两边的凹槽6相配合，使得U型槽楔主体套装在定子齿上；U型槽楔主体与扁线成型绕组之间放有放置有垫层5，防止底层导体绝缘膜被刮破。槽楔固定条通过与U型槽楔主体两边形状和大小一致的通孔套装在U型槽楔主体上，防止U型槽楔主体从定子铁芯上脱落。

本发明提供的软磁复合材料槽楔为发卡式结构，发卡式结构的槽楔直接套装在单个定子齿上，相邻定子齿之间无连接，不存在增加齿槽漏磁问题，因此不影响电机的输出转矩；软磁复合材料的磁导率远高于常规的磁性槽楔材料，改善了普通磁性槽楔的气隙磁场，使本发明中的磁性槽楔容易与槽口导体交链的磁场通过槽楔旁路到定子齿部，减少了导体中的交流铜耗，降低了槽内最高温度；；并且定子之间留出的间隙可以配合气隙轴向通风提升电机冷却效果，进一步降低槽口导体的温度，从而减小电机的绕组铜耗。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，包括：槽楔主体(1)和槽楔固定条(2)，所述槽楔主体(1)和槽楔固定条(2)均为软磁复合材料；所述槽楔主体(1)呈U型，所述槽楔固定条(2)放置在所述槽楔主体(1)U型开口的一端，与槽楔主体(1)形成发卡式结构。

2.根据权利要求1所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述槽楔主体(1)包括：两条长边和一条短边，所述两条长边的长度大于电机定子铁心的轴向长度，所述短边的长度等于电机定子齿的齿宽。

3.根据权利要求1或2所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述槽楔主体(1)的两条长边内侧有凸起的卡槽。

4.根据权利要求3所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述凸起的卡槽为尖锥状结构。

5.根据权利要求4所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述槽楔固定条(2)上有两个通孔，所述两个通孔的大小和形状与槽楔主体(1)的两条长边相匹配，所述两通孔的距离与槽楔主体(1)两条长边之间的距离一致。

6.根据权利要求5所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述槽楔固定条(2)为圆角矩形条。

7.根据权利要求6所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述槽楔主体(1)和槽楔固定条(2)均由软磁复合材料模压制成。

8.根据权利要求7所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述软磁复合材料是铁粉和有机材料组成的复合材料。

9.根据权利要求7或8所述的发卡式结构软磁复合材料磁性槽楔，其特征在于，所述软磁复合材料的相对磁导率在500-700之间。

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