CN1501570A - 一种扁平式稀土永磁无刷直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种扁平式稀土永磁无刷直流电机。为克服现有技术中存在的电机绕组端部较长、转子重量较重、装配工艺性差的缺陷，本发明用漆包线在定子铁芯的齿上缠绕形成电枢绕组，其漆包线线端外套绝缘套管直接作引出线引出，用导磁材料做转子轭，将转子轭紧套在U字形的转子支架上，用瓦形稀土永磁钢作磁极紧贴在转子轭的外表面，在磁极的外表面紧箍一个外紧圈。本发明除拥有稀土永磁电机的常规优点外，还进一步缩小了绕组端部、减轻了重量、提高了重量比功率，可作为电动汽车的驱动电机。

Description

一种扁平式稀土永磁无刷直流电机
(一)技术领域
本发明涉及一种稀土永磁无刷直流电机，特别是涉及一种电动汽车用扁平式稀土永磁无刷直流电机的定子和转子。
(二)背景技术
在电动自行车电机方面，国内有人申请了“电动车用永磁无刷直流电机”(专利号为98246751.6)的实用新型专利，采用外定子、内转子及径向气隙的结构，定子槽数为12，转子极数为8，转子外装有截面呈U型的环状整体保护套(用铜、铝、塑料等非磁性材料制成)，该电机安装在自行车的中轴附近，起到驱动自行车的作用。但对于电动汽车驱动而言，该现有技术就存在缺陷，一方面不能满足高转速、大功率的结构设计要求；另一方面没有充分挖掘潜力缩小绕组端部、减轻转子重量、提高整体工艺性。
目前，国际上在电动汽车驱动系统方面应用的永磁无刷直流电机，与传统的交流异步电机相比较具有高效节能、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳的优点。这些优点使电动汽车在同样的储能下可以发挥更长的续行里程，使电动汽车起动运行平稳、乘坐舒适。在西北工业大学申请的“一种稀土永磁无刷直流电机”(专利申请号为02139319.2)发明专利中，提出了一种在结构设计上可减轻电机转子重量，提高整体工艺性，能满足高转速、大功率使用要求的稀土永磁无刷直流电机，适合电动汽车驱动方面的应用。但该技术因采用常规的双层叠绕嵌线，电机绕组端部较长，较难实现扁平结构形式。
(三)发明内容
为克服现有技术中存在的电机绕组端部较长、转子重量较重、装配工艺性差的缺陷，本发明提供一种结构合理，适合高转速、大功率使用，且具有高效节能、重量轻、输出扭矩大、过载能力强等特点的扁平式稀土永磁无刷直流电机。
为了实现本发明的目的，该扁平式稀土永磁无刷直流电机主要由绕有电枢绕组的电机定子和装有瓦形稀土永磁钢的电机转子组成。
电机定子铁芯是用若干由硅钢片制成的定子冲片按其齿位置对应叠压而成。电枢绕组是由漆包线在定子铁芯的齿上缠绕而成。缠绕连接有两种方式：
其一，将漆包线分为三个组，分别代表三个相，定子铁芯的每个齿只用其中一相的漆包线连续缠绕若干圈，相邻的齿用不同相的漆包线缠绕，同一相的漆包线在一个齿上连续缠绕完若干圈后需跨越两个齿按同一缠绕方向再进行下一个空齿的缠绕。
其二，将漆包线分为与定子铁芯的齿数量相等的若干组，一组漆包线只在定子铁芯的一个齿上连续缠绕若干圈，每组漆包线分别在定子铁芯的齿上按同一方向缠绕，缠绕完成后，将间隔两个齿的各组漆包线归为同一相，同一相的各组漆包线按并联形式将对应线端联在一起构成一个相的首末端，所有漆包线构成三个相。
电枢绕组的这两种缠绕连接方法，一方面可以拉紧绕组的端部，缩短绕组端部占电机轴向的空间；另一方面避免了常规叠绕嵌线造成的电机绕组端部相与相的交叉重叠现象，可有效地缩短电机轴向的绕组端部空间。
电机绕组的引出线，即从电机机壳内引至机壳外的导线，是由电机定子电枢绕组的漆包线线端外套绝缘套管直接引出，这就不存在因另外绝缘导线作引出线时与绕组漆包线线端在机壳内部的焊接接头。尤其对于较大电流的电机，这种用电枢绕组漆包线线端直接引出的方法可以进一步有效地缩小电机绕组端部因焊接和包扎所占用的电机轴向端部空间，从而使本发明电机更易实现扁平结构形式。
电机转子是针对径向激磁方式的电机磁路特点进行设计，用导磁材料做转子轭，转子轭紧套在转子支架上。为有效地减轻电机转子的重量，转子支架的轴向剖面为“U”字形，转子支架一侧的支撑筋板上开有若干个孔。转子磁极为若干紧贴在转子轭外表面的瓦形稀土永磁钢，在磁极的外圆周表面装有非导磁材料或低导磁材料制成的直筒形状的转子外紧圈。
本发明对于稀土永磁无刷直流电机缩小绕组端部轴向长度、提高电机效率、减轻重量、提高重量比功率、提高制造装配工艺性、提高结构安全可靠性等具有显著效果，既提高了稀土永磁无刷直流电机的性能指标，又可以方便地制造成多极结构且扁平形式的电机。
(四)附图说明
图1是本发明电机的结构剖面示意图；
图2是本发明电机的定子铁芯示意图；
图3是本发明电机的绕线定子示意图；
图4是本发明电机的转子支架示意图。
(五)具体实施方式
实施例一：
本实施例是一台额定功率为10kW(峰值功率为20kW)的混合动力轿车用扁平式稀土永磁无刷直流电机。
该稀土永磁无刷直流电机由一个绕有电枢绕组1的电机定子、一个装有瓦形稀土永磁钢4的电机转子、两个端盖9、壳体5及两个轴承8等组成。
电机定子由定子铁芯2和电枢绕组1构成。定子铁芯2是用100片厚度为0.5mm的硅钢片材料制成的定子冲片叠压而成，定子铁芯2上均匀分布着18个齿10。
电枢绕组1是由漆包线在定子铁芯2的齿10上缠绕而成。缠绕时将漆包线分为三个组，分别代表ABC三个相，每个齿10只用其中一相的漆包线连续缠绕30圈，相邻的齿10分别用不同相的漆包线缠绕，同一相的漆包线在一个齿10上按顺时针方向连续缠绕完30圈后需跨越两个齿10同样按顺时针方向再进行下一个空齿10的缠绕，即以ABCABC......的规律依次排列缠绕完定子铁芯2上的18个齿10。电枢绕组1的这种缠绕方法，可有效地缩小绕组端部的轴向空间尺寸。
电机绕组的引出线，是由电机定子电枢绕组1的漆包线线端外套绝缘套管直接引出。因不用另外绝缘导线作引出线时与绕组漆包线线端在机壳内部的焊接和包扎，从而可进一步有效地缩小电机轴向端部空间尺寸。
电机转子为12个磁极。转子轭7用铁导磁材料制成，转子轭7紧套在转子支架3上。转子支架3用钢制成，其轴向剖面形状为“U”字形，转子支架3一侧的支撑筋板上开有6个孔11。转子磁极为12片紧贴在转子轭7外表面的瓦形稀土永磁钢4，在磁极的外圆周表面装有用不锈钢制成的直筒形状的转子外紧圈6。
在完成上述制作和装配后，其它零部件的制作和装配按常规进行。
本实施例适合电动或发电两种工况运行，高效节能、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳可靠。
实施例二：
本实施例是一台额定功率为10kW(峰值功率为20kW)的混合动力轿车用扁平式稀土永磁无刷直流电机。
该稀土永磁无刷直流电机由一个绕有电枢绕组1的电机定子、一个装有瓦形稀土永磁钢4的电机转子、两个端盖9、壳体5及两个轴承8等组成。
电机定子由定子铁芯2和电枢绕组1构成。定子铁芯2是用100片厚度为0.5mm的硅钢片材料制成的定子冲片叠压而成，定子铁芯2上均匀分布着18个齿10。
电枢绕组1是由漆包线在定子铁芯2的齿10上缠绕而成。缠绕时将漆包线分为18个组，一组漆包线只在定子铁芯2的一个齿10上连续缠绕180圈，18组漆包线分别在定子铁芯2的齿10上统一按顺时针方向缠绕，缠绕完成后，将每间隔两个齿10的各组漆包线归为同一相，属同一相的6组漆包线按并联形式将对应线端联在一起构成一个相的首末端，18组漆包线构成三个相。电枢绕组1的这种缠绕连接方法，可有效地缩小绕组端部的轴向空间尺寸。
电机绕组的引出线，是由电机定子电枢绕组1的漆包线线端外套绝缘套管直接引出。因不用另外绝缘导线作引出线时与绕组漆包线线端在机壳内部的焊接和包扎，从而可进一步有效地缩小电机轴向端部空间尺寸。
电机转子为12个磁极。转子轭7用铁导磁材料制成，转子轭7紧套在转子支架3上。转子支架3用钢制成，其轴向剖面形状为“U”字形，转子支架3一侧的支撑筋板上开有6个孔11。转子磁极为12片紧贴在转子轭7外表面的瓦形稀土永磁钢4，在磁极的外圆周表面装有用不锈钢制成的直筒形状的转子外紧圈6。
在完成上述制作和装配后，其它零部件的制作和装配按常规进行。
本实施例适合电动或发电两种工况运行，高效节能、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳可靠。

Claims (6)

1.一种扁平式稀土永磁无刷直流电机，包括电机定子和电机转子，其特征在于电机定子的电枢绕组(1)是由漆包线在定子铁芯(2)的齿(10)上缠绕而成。
2.根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于缠绕电枢绕组(1)时可将漆包线分为三个组，分别代表三个相，定子铁芯(2)的每个齿(10)只用其中一相的漆包线连续缠绕若干圈，相邻的齿(10)用不同相的漆包线缠绕，同一相的漆包线在一个齿(10)上连续缠绕完若干圈后需跨越两个齿(10)按同一缠绕方向再进行下一个空齿(10)的缠绕。
3.根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于缠绕电枢绕组(1)时亦可将漆包线分为与定子铁芯(2)的齿(10)数量相等的若干组，一组漆包线只在定子铁芯(2)的一个齿(10)上连续缠绕若干圈，每组漆包线分别在定子铁芯(2)的齿(10)上按同一方向缠绕。
4.根据权利要求3所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于缠绕完成后，将间隔两个齿(10)的各组漆包线归为同一相，同一相的各组漆包线按并联形式将对应线端联在一起构成一个相的首末端，所有漆包线构成三个相。
5.根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于电机绕组的引出线是由电机定子电枢绕组(1)的漆包线线端外套绝缘套管直接引出。
6.根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于转子支架(3)的轴向剖面为“U”字形，其一侧的支撑筋板上开有若干个孔(11)。
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