CN206313550U - 一种永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种永磁电机，电枢齿上缠绕有励磁绕组，由于定子铁芯采用多个电枢齿和多个辅助齿拼接的形式，这样，就能够方便地在电枢齿上缠绕励磁绕组，然后在将缠绕有励磁绕组的电枢齿与辅助齿拼接成定子铁芯，这样就能够方便地在电枢齿上缠绕励磁绕组的励磁线圈，就能够方便地使励磁线圈填满绕组线槽，保证定子铁芯的槽满率，从而提高定子铁芯所产生的磁场强度，提高电机的输出转矩。

Description

一种永磁电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

永磁电机是一种高效电机，之所以高效，是因为永磁电机转子采用稀土永磁材料制成的永磁体磁极(永磁极)来励磁，替换了传统励磁线圈励磁的方式，这样就较大的减少了电机的铜耗，提升了电机的效率。同时永磁电机具有较高的功率因数和易于控制的特点，在电动汽车、航空航天、工业设备等领域得到了广泛应用。

由于永磁材料比较昂贵，如果电机转子的磁极全部使用永磁体磁极，则电机的成本就会极高，所以，由于永磁材料比较昂贵，如果电机转子的磁极全部使用永磁体磁极，则电机的成本就会极高，永磁极由永磁材料制成，软磁极是转子铁芯上的凸起部位，转子铁芯由铁磁材料制成，软磁磁极自身不能够产生磁场，永磁极产生的主磁场经过其对应的气隙传递至定子铁芯，再经过软磁极表面气隙进入软磁极，所以软磁极表面磁感应强度小于永磁极表面的磁感应强度，由于定子铁芯的电枢齿上要缠绕励磁绕组，励磁绕组有励磁线圈缠绕而成，所以，定子铁芯上需要设置槽口，而且为了适应励磁绕组的励磁线圈的宽度，定子铁芯上的槽口也必须做的比较宽，以能够使励磁绕组的励磁线圈通过。若定子铁芯上的槽口太宽会产生较大的磁压降，影响电机的转矩输出，还会使电机的齿槽转矩(齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的)脉动加大；若定子铁芯上的槽口太窄又会导致在定子铁芯上缠绕励磁线圈极为不便，难以在定子铁芯的绕组线槽中填满励磁线圈，而导致定子铁芯的槽满率(槽满率，是指线圈放入槽内后占用槽内空间的比例)较低，也会导致电机的输出转矩降低。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种永磁电机，能够提高本实用新型中交替极电机的输出转矩。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种永磁电机采用如下技术方案：一种永磁电机，包括定子铁芯和转子铁芯，所述转子铁芯的外周面上设有多个软磁极；相邻的两个软磁极之间设有一个永磁极，所述定子铁芯包括沿定子铁芯的圆周方向分布的多个电枢齿，相邻的两个电枢齿之间设有一个辅助齿，相邻的电枢齿和辅助齿拼接在一起，电枢齿与辅助齿之间形成绕组线槽，所述电枢齿上缠绕有励磁绕组，励磁绕组从绕组线槽中穿过。

优选地，所述电枢齿具有第一齿牙部、第一连接部和第一齿身部，第一齿身部沿定子铁芯径向延伸，第一齿牙部和第一连接部沿定子铁芯的圆周方向延伸，第一齿身部的两端分别与第一齿牙部的中部和第一连接部的中部连接；所述辅助齿具有第二齿牙部、第二连接部和第二齿身部，第二齿身部沿定子铁芯径向延伸，第二齿牙部和第二连接部沿定子铁芯的圆周方向延伸，第二齿身部的两端分别与第二齿牙部的中部和第二连接部的中部连接；相邻的第一连接部和第二连接部拼接在一起。

优选地，第一齿身部和第二齿身部之间形成所述绕组线槽，第一齿牙部和第二齿牙部之间形成定子铁芯的齿槽。

优选地，所述第一连接部的首端设有卡接齿，第一连接部的末端设有卡接口；所述第二连接部的首端设有卡接齿，第二连接部的末端设有卡接口；邻近第一连接部首端的第二连接部上的卡接口与该第一连接部首端的卡接齿拼接，邻近第一连接部末端的第二连接部上的卡接齿与该第一连接部末端的卡接口拼接。

优选地，各电枢齿的第一齿牙部和各辅助齿的第二齿牙部围成容放所述转子铁芯的圆柱形容腔，所述永磁极具有与圆柱形容腔的容腔内壁相对的第一圆弧面，所述软磁极具有与圆柱形容腔的容腔内壁相对的第二圆弧面；所述第二圆弧面与圆柱形容腔的容腔内壁之间的间隙小于第一圆弧面与圆柱形容腔的容腔内壁之间的间隙。

优选地，所述第二圆弧面的中间部位与圆柱形容腔的容腔内壁之间的间隙小于第一圆弧面的两边部位与圆柱形容腔的容腔内壁之间的间隙。

优选地，所述励磁绕组的节距与电机的极距的比值为0.8～1.0。

优选地，所述励磁绕组的节距与电机的极距相等。

优选地，所述软磁极与永磁极的极性相反。

如上所述，本实用新型涉及的一种永磁电机，具有以下有益效果：本实用新型的一种永磁电机，电枢齿上缠绕有励磁绕组，由于定子铁芯采用多个电枢齿和多个辅助齿拼接的形式，这样，就能够方便地在电枢齿上缠绕励磁绕组，然后在将缠绕有励磁绕组的电枢齿与辅助齿拼接成定子铁芯，这样就能够方便地在电枢齿上缠绕励磁绕组的励磁线圈，就能够方便地使励磁线圈填满绕组线槽，保证定子铁芯的槽满率，从而提高定子铁芯所产生的磁场强度，提高电机的输出转矩。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种永磁电机的定子铁芯与转子铁芯的安装示意图。

图2显示为定子铁芯的结构示意图。

图3显示为转子铁芯的结构示意图。

图4显示为电枢齿与辅助齿的连接示意图。

图5显示为电枢齿的结构示意图。

图6显示为辅助齿的结构示意图。

图7显示为第二圆弧与容腔内壁之间的结构关系示意图。

图8显示为第一圆弧与容腔内壁之间的结构关系示意图。

图9显示为定子铁芯的电枢齿、辅助齿的展开示意图，其中N所在的矩形框表示励磁绕组所产生的N极磁场区域，S所在的矩形框表示励磁绕组所产生的S极磁场区域。

元件标号说明

1 定子铁芯 12 第二齿牙部

2 转子铁芯 13 第二连接部

3 软磁极 14 第二齿身部

4 永磁极 15 齿槽

5 电枢齿 16 辅助槽

6 辅助齿 17 卡接齿

7 绕组线槽 18 卡接口

8 励磁绕组 19 圆柱形容腔

9 第一齿牙部 20 第一圆弧面

10 第一连接部 21 第二圆弧面

11 第一齿身部 22 容腔内壁

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种永磁电机，包括定子铁芯1和转子铁芯2，所述转子铁芯2的外周面上设有多个软磁极3；相邻的两个软磁极3之间设有一个永磁极4，所述定子铁芯1包括沿定子铁芯1的圆周方向分布的多个电枢齿5，相邻的两个电枢齿5之间设有一个辅助齿6，相邻的电枢齿5和辅助齿6拼接在一起，所述电枢齿5和辅助齿6均由铁磁材料制成的薄片堆叠而成，电枢齿5与辅助齿6之间形成绕组线槽7，所述电枢齿5上缠绕有励磁绕组8，励磁绕组8从绕组线槽7中穿过，励磁绕组8通电后能够励磁。本实用新型的一种永磁电机，电枢齿5上缠绕有励磁绕组8，由于定子铁芯1采用多个电枢齿5和多个辅助齿6拼接的形式，这样，就能够方便地在电枢齿5上缠绕励磁绕组8，然后在将缠绕有励磁绕组8的电枢齿5与不缠绕励磁绕组8的辅助齿6拼接成定子铁芯1。与采用整体式的定子铁芯1不同，整体式的定子铁芯1只能通过定子铁芯1上的齿槽15缠绕励磁绕组8的励磁线圈，而本实用新型的一种永磁电机能够方便地在电枢齿5上缠绕励磁绕组8的励磁线圈，然后在将缠绕有励磁绕组8的电枢齿5与不缠绕励磁绕组8的辅助齿6拼接成定子铁芯1即可，这样就能够方便地使励磁线圈填满绕组线槽7，保证定子铁芯1的槽满率，从而提高定子铁芯1所产生的磁场强度，提高电机的输出转矩。

本实用新型的一种永磁电机的技术方案中，电枢齿5与辅助齿6拼接成定子铁芯1，优选地，如图4至图6所示，所述电枢齿5具有第一齿牙部9、第一连接部10和第一齿身部11，第一齿身部11沿定子铁芯1径向延伸，第一齿牙部9和第一连接部10沿定子铁芯1的圆周方向延伸，第一齿身部11的两端分别与第一齿牙部9的中部和第一连接部10的中部连接；所述辅助齿6具有第二齿牙部12、第二连接部13和第二齿身部14，第二齿身部14沿定子铁芯1径向延伸，第二齿牙部12和第二连接部13沿定子铁芯1的圆周方向延伸，第二齿身部14的两端分别与第二齿牙部12的中部和第二连接部13的中部连接；相邻的第一连接部10和第二连接部13拼接在一起。各电枢齿5的第一齿牙部9和各辅助齿6的第二齿牙部12围成容放所述转子铁芯2的圆柱形容腔19，第一齿身部11和第二齿身部14之间形成所述绕组线槽7，第一齿牙部9和第二齿牙部12之间形成定子铁芯1的齿槽15。这样，当电枢齿上的绕组线圈需要检修时，可以从齿槽15对绕组线槽7中的线圈进行检修。组成定子铁芯1的电枢齿5与辅助齿6相拼接，作为一种优选的方式，所述第一连接部10的首端设有卡接齿17，第一连接部10的末端设有卡接口18；所述第二连接部13的首端设有卡接齿17，第二连接部13的末端设有卡接口18；邻近第一连接部10首端的第二连接部13上的卡接口18与该第一连接部10首端的卡接齿17拼接，邻近第一连接部10末端的第二连接部13上的卡接齿17与该第一连接部10末端的卡接口18拼接。优选地，所述卡接齿17呈蘑菇形，卡接齿17具有半圆形的定位头与连接柄，半圆形的定位头可以使第一连接部10和第二连接部13定位配合。

本实用新型的一种永磁电机中，各电枢齿5的第一齿牙部9和各辅助齿6的第二齿牙部12围成容放所述转子铁芯2的圆柱形容腔19，第一齿牙部9朝向转子铁芯2的侧面和第二齿牙部12朝向转子铁芯2的侧面均呈圆弧形，各第一齿牙部9朝向转子铁芯2的侧面和各第二齿牙部12朝向转子铁芯2的侧面围成所述圆柱形容腔19的容腔内壁22；各软磁极3与各永磁极4的极性相反，软磁磁极自身不能够产生磁场，使得软磁极3和永磁极4表面处的磁场强度不同，所以，电机内部磁场分布不对称，这样，在转子旋转的时候就会产生脉动的齿槽转矩，产生振动和噪音。为了缓解这种现象，作为一种优选的实施方式，如图7和图8所示，所述永磁极4具有与圆柱形容腔19的容腔内壁22相对的第一圆弧面20，所述软磁极3具有与圆柱形容腔19的容腔内壁22相对的第二圆弧面21；所述第二圆弧面21与圆柱形容腔19的容腔内壁22之间的间隙小于第一圆弧面20与圆柱形容腔19的容腔内壁22之间的间隙。这样能得软磁极的第二圆弧面处的磁感应强度与永磁极的第一圆弧面处的磁感应强度基本相同，这样，电机内部磁场比较对称，转子旋转的时候，齿槽转矩的脉动较小，电机所产生的振动和噪音就较小。更为优选地，如图7所示，所述第二圆弧面21的中间部位与圆柱形容腔19的容腔内壁22之间的间隙小于第一圆弧面的两边部位与圆柱形容腔19的容腔内壁22之间的间隙。为了进一步降低齿槽转矩的脉动现象，如图9所示，还可以在电枢齿5的第一齿牙部9和辅助齿6的第二齿牙部12上设置辅助槽16，辅助槽16与定子铁芯1的齿槽15宽度相等，当定子铁芯1与转子铁芯2装配在一起时，辅助槽16与定子铁芯1上的齿槽15均匀地分布在转子铁芯2周围，这样，辅助槽16和定子铁芯1的齿槽15会使齿槽转矩的峰值减小，齿槽转矩的脉动趋于平缓，所以能够减小电机所产生的振动和噪音。

图9显示为定子铁芯1的电枢齿5、辅助齿6的展开示意图，其中，N极所在的矩形框表示励磁绕组8所产生的N极磁场区域，S极所在的矩形框表示励磁绕组8所产生的S极磁场区域。本实用新型的一种永磁电机采用多个电枢齿5和多个辅助齿6拼接成定子铁芯1，励磁绕组8缠绕在电枢齿5上，辅助齿6上不缠绕励磁线圈，通过调整励磁绕组8的节距y(节距y是指一个线圈的两个边在定子圆周上的跨距)，使其等于或接近定子铁芯1的极距τ(极距τ是指电机中相邻的N极和S极相对的齿槽15所占的跨距)，就可以提高电机的绕组系数，从而提高电机的转矩输出。电机绕组系数Kw＝Ky*Kq，Kq是电机绕组的分布系数，通常电机的极数和槽数确定后，分布系数Kq为定值。电机绕组系数中的短距系数Ky＝sin(y/τ*90°)，电机绕组仅缠绕在电枢齿上，通过调整节距y，使其值等于或接近极距τ，可以使电机的短距系数Ky＝1或接近等于1。通过这种方式可以提高电机的绕组系数。由于电机转矩与电机绕组系数成正比，所以最终电机的输出转矩也随之增大。优选地，所述励磁绕组8的节距与电机的极距的比值为0.8～1.0，可以使励磁绕组8的节距与电机的的极距相等，这样，能够最大程度地提高电机绕组系数中的短距系数Ky，从而提高电机的输出转矩。

基于上述实施例的技术方案，本实用新型的一种永磁电机能够提高电机的输出转矩，缓解齿槽转矩的脉动现象，减小电机所产生的振动和噪音。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种永磁电机，包括定子铁芯(1)和转子铁芯(2)，其特征是：所述转子铁芯(2)的外周面上设有多个软磁极(3)；相邻的两个软磁极(3)之间设有一个永磁极(4)，所述定子铁芯(1)包括沿定子铁芯(1)的圆周方向分布的多个电枢齿(5)，相邻的两个电枢齿(5)之间设有一个辅助齿(6)，相邻的电枢齿(5)和辅助齿(6)拼接在一起，电枢齿(5)与辅助齿(6)之间形成绕组线槽(7)，所述电枢齿(5)上缠绕有励磁绕组(8)，励磁绕组(8)从绕组线槽(7)中穿过。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述电枢齿(5)具有第一齿牙部(9)、第一连接部(10)和第一齿身部(11)，第一齿身部(11)沿定子铁芯(1)径向延伸，第一齿牙部(9)和第一连接部(10)沿定子铁芯(1)的圆周方向延伸，第一齿身部(11)的两端分别与第一齿牙部(9)的中部和第一连接部(10)的中部连接；所述辅助齿(6)具有第二齿牙部(12)、第二连接部(13)和第二齿身部(14)，第二齿身部(14)沿定子铁芯(1)径向延伸，第二齿牙部(12)和第二连接部(13)沿定子铁芯(1)的圆周方向延伸，第二齿身部(14)的两端分别与第二齿牙部(12)的中部和第二连接部(13)的中部连接；相邻的第一连接部(10)和第二连接部(13)拼接在一起。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：第一齿身部(11)和第二齿身部(14)之间形成所述绕组线槽(7)，第一齿牙部(9)和第二齿牙部(12)之间形成定子铁芯(1)的齿槽(15)。

4.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：所述第一连接部(10)的首端设有卡接齿(17)，第一连接部(10)的末端设有卡接口(18)；所述第二连接部(13)的首端设有卡接齿(17)，第二连接部(13)的末端设有卡接口(18)；邻近第一连接部(10)首端的第二连接部(13)上的卡接口(18)与该第一连接部(10)首端的卡接齿(17)卡接，邻近第一连接部(10)末端的第二连接部(13)上的卡接齿(17)与该第一连接部(10)末端的卡接口(18)卡接。

5.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于：各电枢齿(5)的第一齿牙部(9)和各辅助齿(6)的第二齿牙部(12)围成容放所述转子铁芯(2)的圆柱形容腔(19)，所述永磁极(4)具有与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)相对的第一圆弧面(20)，所述软磁极(3)具有与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)相对的第二圆弧面(21)；所述第二圆弧面(21)与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)之间的间隙小于第一圆弧面(20)与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)之间的间隙。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于：所述第二圆弧面(21)的中间部位与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)之间的间隙小于第一圆弧面(21)的两边部位与圆柱形容腔(19)的容腔内壁(22)之间的间隙。

7.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述励磁绕组(8)的节距与电机的极距的比值为0.8～1。

8.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述励磁绕组(8)的节距与电机的极距相等。

9.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于：所述软磁极(3)与永磁极(4)的极性相反。