CN114079329A - 一种电机定子及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机定子及电机，该电机定子包括定子铁芯，定子铁芯的磁饱和位置处设有填充孔，填充孔中填充有磁导率高于定子铁芯的磁导材料。电机包括上述电机定子。本发明中，在原有在定子铁芯的基础上，将磁导率高于定子铁芯的磁导材料引入到定子铁芯的磁饱和位置，可以增大局部磁导率，减轻局部饱和现象，保证了更高的转矩输出，从而能够提高电机的转矩密度。本发明电机定子，在不改变电机原有尺寸以及较少成本的前提下能够有效提高的局部磁导率，并能够减轻局部饱和现象，具有成本低、局部磁导率高等优点，是一种性价比高的新型电机定子，由其构建的电机具有更高的转矩输出，转矩密度显著提高，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机定子及电机，具体涉及一种局部磁导率大的电机定子及由此获得的转矩密度高的电机。
背景技术
随着电驱动技术的快速发展，对驱动电机指标要求越来越高，因而提高电机的转矩密度成为研究热点。通常而言，通过增加电机定子齿、定子轭宽度可以有效提高电机转矩，但是在电机外形尺寸一定的情况下，增加上述尺寸势必导致电机电枢电阻增加，进而增加绕组焦耳损耗，并不能有效提高转矩密度。若更换高磁导率的定子冲片材料可以有效提高电机转矩密度，但是这种方法会导致电机成本过高。因此，如何在不改变电机原有尺寸以及较少成本的前提下有效提高电机转矩密度是现阶段研究中急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、局部磁导率高的电机定子及由此获得的转矩密度高的电机。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电机定子，所述电机定子包括定子铁芯，所述定子铁芯的磁饱和位置处设有填充孔，所述填充孔中填充有磁导率高于定子铁芯的磁导材料。
上述的电机定子，进一步改进的，所述磁导材料为钴铁合金。
上述的电机定子，进一步改进的，所述磁导材料以单片叠压成填充棒的形式填充在填充孔中。
上述的电机定子，进一步改进的，所述定子铁芯的磁饱和位置为定子铁芯的齿部或轭部。
上述的电机定子，进一步改进的，所述定子铁芯的磁饱和位置为定子铁芯的齿部时，所述填充孔以一个以上孔为一组，对称分布在定子铁芯的齿部上。
上述的电机定子，进一步改进的，所述定子铁芯的磁饱和位置为定子铁芯的齿部时，所述填充孔的分组形式包括：
分组形式一：所述填充孔以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上；
分组形式二：所述填充孔以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上；
分组形式三：所述填充孔以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上；
分组形式四：所述填充孔以四个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上；
分组形式五：所述填充孔以五个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上。
上述的电机定子，进一步改进的，所述填充孔以一个孔为一组对称的分布在定子铁芯的齿部上时，每两组填充孔之间的齿部数量为0个、1个、2个或3个；
所述填充孔以两个孔为一组对称的分布在定子铁芯的齿部上时，每两组填充孔之间的齿部数量为1个、2个或4个；
所述填充孔以三个孔为一组对称的分布在定子铁芯的齿部上时，每两组填充孔之间的齿部数量为1个、3个或5个；
所述填充孔以四个孔为一组对称的分布在定子铁芯的齿部上时，每两组填充孔之间的齿部数量为2个或4个；
所述填充孔以五个孔为一组对称的分布在定子铁芯的齿部上时，每两组填充孔之间的齿部数量为1个或3个。
上述的电机定子，进一步改进的，所述定子铁芯的磁饱和位置为定子铁芯的轭部时，所述填充孔对称分布在定子铁芯的轭部上。
上述的电机定子，进一步改进的，所述定子铁芯为由多个钢硅片堆叠而成。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种电机，所述电机包括上述的电机定子。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种电机定子，包括定子铁芯，定子铁芯的磁饱和位置处设有填充孔，填充孔中填充有磁导率高于定子铁芯的磁导材料。本发明中，在原有在定子铁芯的基础上，将磁导率高于定子铁芯的磁导材料引入到定子铁芯的磁饱和位置，可以增大局部磁导率，减轻局部饱和现象，保证了更高的转矩输出，从而能够提高电机的转矩密度。本发明电机定子，在不改变电机原有尺寸以及较少成本的前提下能够有效提高的局部磁导率，并能够减轻局部饱和现象，具有成本低、局部磁导率高等优点，是一种性价比高的新型电机定子，同时由其构建的电机具有更高的转矩输出，使得电机的转矩密度显著提高，克服了因电机成本和体积的限制而导致的电机出力达到瓶颈的问题，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明电机定子中，磁导材料为片状，并且将片状磁导材料通过单片叠压成型后形成填充棒填充到填充孔中，可以避免产生较大的涡流损耗，有利于进一步提高局部磁导率。
(3)本发明电机定子中，将磁导材料填充在定子铁芯的齿部或轭部，由于齿部、轭部的磁密饱和程度对电机转矩的影响较大，因而通过将磁导率高于定子铁芯的磁导材料填充在定子铁芯的齿部或轭部，更有利于增加局部磁导率，并进一步减轻局部饱和现象，从而能够保证更大的扭矩输出，有利于进一步提高电机的转矩密度。
(4)本发明还提供了一种电机，包括上述本发明的电机定子，该电机具有转矩密度等优点，是一种性价比很高的新型电机，有着很好的应用前景。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。
图1为本发明实施例1中电机定子的截面结构示意图。
图2为本发明实施例1中电机与现有常规电机的输出转矩对比图。
图3为本发明实施例1中钴铁合金材料与钢硅片的磁感应强度对比图。
图4为本发明实施例2中电机定子的截面结构示意图。
图5为本发明实施例3中电机定子的截面结构示意图。
图6为本发明实施例4中电机定子的截面结构示意图。
图7为本发明实施例5中电机定子的截面结构示意图。
图8为本发明实施例6中电机定子的截面结构示意图。
图9为本发明实施例7中电机定子的截面结构示意图。
图10为本发明实施例8中电机定子的截面结构示意图。
图11为本发明实施例9中电机定子的截面结构示意图。
图12为本发明实施例10中电机定子的截面结构示意图。
图13为本发明实施例11中电机定子的截面结构示意图。
图14为本发明实施例12中电机定子的截面结构示意图。
图15为本发明实施例13中电机定子的截面结构示意图。
图16为本发明实施例14中电机定子的截面结构示意图。
图17为本发明实施例15中电机定子的截面结构示意图。
图例说明：
1、定子铁芯；2、填充孔；3、磁导材料。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
一方面，本发明提供了一种电机定子，包括定子铁芯，所述定子铁芯的磁饱和位置处设有填充孔，所述填充孔中填充有磁导率高于定子铁芯的磁导材料。
磁导率高于定子铁芯的磁导材料，是指在相同磁场强度下相对磁导率比定子铁芯更高的磁导材料。
所述磁导材料可以是本领域电机中常用的高磁导率材料，如钴铁合金材料。
所述填充孔中填充的磁导材料的形状可以是本领域常用的形状，如粉体、片状、柱状等。
所述磁导材料以单片叠压成填充棒的形式填充在填充孔中，可以避免产生较大的涡流损耗，有利于进一步提高局部磁导率。
所述填充孔的布设位置为本领域电机定子的磁饱和位置，如定子铁芯的齿部或轭部。所述定子铁芯的齿部数量为本领域电机定子的常规数量，如48个齿部。
所述磁导材料通过填充在定子铁芯的齿部或轭部的填充孔中，有利于增加局部磁导率，并进一步减轻局部饱和现象，从而能够保证更大的扭矩输出，有利于进一步提高电机的转矩密度。
所述定子铁芯的磁饱和位置为定子铁芯的齿部时，所述填充孔以一个以上孔为一组，对称分布在定子铁芯的齿部上，具体分组形式包括：
分组形式一：所述填充孔以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上，且每两组填充孔之间的齿部数量为0个、1个、2个或3个。
分组形式二：所述填充孔以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上，且每两组填充孔之间的齿部数量为1个、2个或4个。
分组形式三：所述填充孔以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上，且每两组填充孔之间的齿部数量为1个、3个或5个。
分组形式四：所述填充孔以四个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上，且每两组填充孔之间的齿部数量为2个或4个。
分组形式五：所述填充孔以五个孔为一组，对称的分布在定子铁芯的齿部上，且每两组填充孔之间的齿部数量为1个或3个。
另外一方面，本发明提供了一种电机，所述电机包括上述的电机定子，其他构件为本领域电机的常规构件。
实施例1
如图1所示，一种电机定子，包括定子铁芯1，定子铁芯1的磁饱和位置处设有填充孔2，填充孔2中填充有磁导率高于定子铁芯1的磁导材料3。
本实施例中，定子铁芯1由多个钢硅片堆叠而成。
本实施例中，定子铁芯1的磁饱和位置为定子铁芯1的齿部，且填充孔2以一个以上孔数量为一组对称分布在定子铁芯)的齿部上，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为0个。即齿部上的填充孔2的数量与齿部的数量相同。
本实施例中，磁导材料3为钴铁合金材料，是一种片状高磁导率材料，其中磁导材料3以单片叠压成填充棒的形式填充在填充孔2中。
一种电机，包括上述本实施例1中的电机定子。
如图2所示，与现有常规电机(该电机的定子铁芯中不填充钴铁合金，其他与实施例1相同)相比，本发明的电机，在采用上述电机定子后，输出转矩提升了3.25％，转矩脉动由0.1662下降到0.1568，这说明本发明中通过将磁导率高于定子铁芯的磁导材料填充在定子铁芯的齿部，有利于增加局部磁导率，减轻局部饱和现象，从而能够保证更大的扭矩输出，最终提高了电机的转矩密度。
本实施例中，钴铁合金材料的磁导率大于钢硅片是指在相同磁场强度下，钴铁合金材料的磁感应强度较大幅度高于普通硅钢片，其中钴铁合金材料与钢硅片的磁感应强度对比图，如图3所示。由图3可知，在磁场强度为2000A/m的情况下，普通硅钢片磁感应强度为1.5T左右，相对磁导率为597，而铁钴合金材料磁感应强度为2.25T左右，相对磁导率为896。
实施例2
如图4所示，一种电机定子，包括定子铁芯1，定子铁芯1的磁饱和位置处设有填充孔2，填充孔2中填充有磁导率高于定子铁芯1的磁导材料3。
本实施例中，定子铁芯1由多个钢硅片堆叠而成。
本实施例中，定子铁芯1的磁饱和位置为定子铁芯1的轭部，轭部上对称布设有填充孔2。
本实施例中，磁导材料3为钴铁合金材料，是一种片状高磁导率材料，其中磁导材料3以单片叠压而成的填充棒的形式填充在填充孔2中。
一种电机，包括上述本实施例2中的电机定子。
与现有常规电机相比，本发明的电机，在采用上述电机定子后，输出转矩提升了3.1％，这说明本发明中通过将磁导率高于定子铁芯的磁导材料填充在定子铁芯的轭部，有利于增加局部磁导率，减轻局部饱和现象，从而能够保证更大的扭矩输出，最终提高了电机的转矩密度。
实施例3
如图5所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例3中，填充孔2以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为1个。
实施例4
如图6所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例4中，填充孔2以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为2个。
实施例5
如图7所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例5中，填充孔2以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为3个。
实施例6
如图8所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例6中，填充孔2以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为1个。
实施例7
如图9所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例7中，填充孔2以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为2个。
实施例8
如图10所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例8中，填充孔2以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为4个。
实施例9
如图11所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例9中，填充孔2以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为1个。
实施例10
如图12所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例10中，填充孔2以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为3个。
实施例11
如图13所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例11中，填充孔2以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为5个。
实施例12
如图14所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例12中，填充孔2以四个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为2个。
实施例13
如图15所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例13中，填充孔2以四个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为4个。
实施例14
如图16所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例14中，填充孔2以五个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为1个。
实施例15
如图17所示，一种电机定子，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例15中，填充孔2以五个孔为一组，对称的分布在定子铁芯1的齿部上，且每两组填充孔2之间的齿部数量为3个。一种基于液态金属和Pin-Fin结构的轨道交通新型散热结构及轨道交通IGBT功能
将实施例3-15中的电机定子组装成电机，各个电机的平均输出转矩和转矩脉动结果，如表1所示
表1不同电机定子组装的电机的平均输出转矩和转矩脉动的测试结果
由表1中的数据可知，在采用上述电机定子后，所得电机的平均输出转矩显著提升，且转矩脉动显著下降，这说明本发明中通过将磁导率高于定子铁芯的磁导材料填充在定子铁芯的齿部，有利于增加局部磁导率，减轻局部饱和现象，从而能够保证更大的扭矩输出，最终提高了电机的转矩密度。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电机定子，其特征在于，所述电机定子包括定子铁芯(1)，所述定子铁芯(1)的磁饱和位置处设有填充孔(2)，所述填充孔(2)中填充有磁导率高于定子铁芯(1)的磁导材料(3)。
2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述磁导材料(3)为钴铁合金材料。
3.根据权利要求2所述的电机定子，其特征在于，所述磁导材料(3)以单片叠压成填充棒的形式填充在填充孔(2)中。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)的磁饱和位置为定子铁芯(1)的齿部或轭部。
5.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)的磁饱和位置为定子铁芯(1)的齿部时，所述填充孔(2)以一个以上孔为一组，对称分布在定子铁芯(1)的齿部上。
6.根据权利要求5所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)的磁饱和位置为定子铁芯(1)的齿部时，所述填充孔(2)的分组形式包括：
分组形式一：所述填充孔(2)以一个孔为一组，对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上；
分组形式二：所述填充孔(2)以两个孔为一组，对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上；
分组形式三：所述填充孔(2)以三个孔为一组，对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上；
分组形式四：所述填充孔(2)以四个孔为一组，对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上；
分组形式五：所述填充孔(2)以五个孔为一组，对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上。
7.根据权利要求6所述的电机定子，其特征在于，所述填充孔(2)以一个孔为一组对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上时，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为0个、1个、2个或3个；
所述填充孔(2)以两个孔为一组对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上时，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为1个、2个或4个；
所述填充孔(2)以三个孔为一组对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上时，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为1个、3个或5个；
所述填充孔(2)以四个孔为一组对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上时，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为2个或4个；
所述填充孔(2)以五个孔为一组对称的分布在定子铁芯(1)的齿部上时，每两组填充孔(2)之间的齿部数量为1个或3个。
8.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)的磁饱和位置为定子铁芯(1)的轭部时，所述填充孔(2)对称分布在定子铁芯(1)的轭部上。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)为由多个钢硅片堆叠而成。
10.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1～9中任一项所述的电机定子。
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| CN (1) | CN114079329A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09215236A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ |
| CN104979920A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-10-14 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 定子铁芯及电机 |
| CN110165800A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-23 | 台州市路桥鼎新阳光机电科技有限公司 | 一种定子铁芯的结构及其定子铁芯的加工方法 |
-
2020
- 2020-08-20 CN CN202010842692.XA patent/CN114079329A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09215236A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Daikin Ind Ltd | ブラシレスｄｃモータ |
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| PB01 | Publication | ||
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