CN209001685U - 一种直驱永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直驱永磁电机，包括定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯包括多个叠加的定子冲片，转子铁芯包括多个叠加的转子冲片，定子冲片包括圆环形的定子轭以及沿定子轭的径向向圆心方向延伸的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成定子槽，定子轭的外圆周部分设有定子工艺槽和定子定位槽，定子冲片的内外径比为0.67‑0.82，定子槽槽口的宽高比为1.33‑7，槽肩的宽高比为2.57‑11，槽底宽与槽内高之比为0.65‑1；转子冲片包括圆环形的转子轭和沿转子轭的径向向外圆周方向延伸的多个转子齿，相邻的两个转子齿之间形成转子槽，转子槽内设有转子工艺槽，转子冲片的内外径比为0.51‑0.87。

Description

一种直驱永磁电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种直驱永磁电机。

背景技术

DDR(直驱旋转)电机是一种在驱动系统控制下将电机直接连接到负载上，实现对负载的直接驱动的电机。其特点为扭矩大、定位精度高、运动平稳、响应速度快、振动低、噪音少、节能、寿命长、维修方便等优良的电机特性。目前直驱电机多采用传统电机技术方案，设计特点如下分布式绕组、定子槽数远大于磁极数，磁极弧角度、气隙磁场谐波含量大。空间气隙磁场谐波会引起反电势谐波和转矩脉动，极大的影响了直驱电机平稳控制和运行，尤其体现在直驱电机的低速段的控制性能。另外因为电机气隙磁场谐波会产生谐波激振力，从而引起电机效率偏低、振动大、电磁噪音大。

另外的传统大惯量高速直驱电机转子一般采用无磁钢套或高强度纤维线，将表贴磁瓦固定防止其高速受离心脱落，此种结构要么制造工艺复杂要么因为无磁钢套强度限制，钢套厚一般在0.5mm以上，从而导致永磁电机的气隙达到1.5mm以上，在保持电机退磁能力及气隙磁场密度，必须加厚永磁体厚度，从而带来永磁体的利用率较低及气隙磁场畸变难以达到有效的正弦形磁场，气隙磁场谐波含量大。

而目前改善气隙磁场谐波通常采用转子磁极削弧、转子斜极、改善绕组布局等技术方案，虽然能在一定程度上得到较好的气隙磁场波形和电机反电势波形，但对于高精度、高效率、高转矩密度的直驱电机使用上述技术改进方案难以达到。其根本原因在于定子和转子齿槽的配合存在问题。由此可见，优化定子冲片及转子冲片的结构及尺寸参数，优化齿槽配合和定子和转子磁路波形是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直驱永磁电机，通过优化定子冲片及转子冲片的尺寸参数，改善齿槽配合和定子和转子磁路波形，以克服现有直驱电机技术中反电势畸变严重、谐波含量大、转矩脉动大、电机控制精度和运行不平稳等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种直驱永磁电机，包括定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯包括多个叠加的定子冲片，转子铁芯包括多个叠加的转子冲片，定子冲片包括圆环形的定子轭以及沿定子轭的径向向圆心方向延伸的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成定子槽，定子轭的外圆周部分设有定子工艺槽和定子定位槽，定子冲片的内外径比为0.67-0.82，定子槽槽口的宽高比为1.33-7，槽肩的宽高比为2.57-11，槽底宽与槽内高之比为0.65-1；转子冲片包括圆环形的转子轭和沿转子轭的径向向外圆周方向延伸的多个转子齿，相邻的两个转子齿之间形成转子槽，转子槽内设有转子工艺槽，转子冲片的内外径比为0.51-0.87。

优选的，定子冲片的外径为195-210mm，内径为140-160mm，定子槽的槽数为30。

优选的，定子槽为半闭口六边形，定子槽内槽口宽为2-3.5mm，槽肩宽为9-11mm，槽底宽为13-15mm，槽口高为0.5-1.5mm，槽肩高为1-3.5mm，槽内高为15-20mm，槽底夹角β为135-180°，槽底最薄位置k为3.5-7mm，定子齿宽为5-8mm。

优选的，定子槽底部呈圆弧状，与定子冲片的外圆同心形成等厚轭部，其中定子齿宽为5-8mm，定子轭厚为3.5-7.5mm。

优选的，定子工艺槽的数量为4-8个，并在定子工艺槽内设置第一凸点和第一对称槽体，第一凸点高度为0.5-1.5mm，第一凸点的最高处与定子冲片的圆周的距离不小于0.75mm，定子工艺槽的宽度为5-8mm，深度为1.5-4mm。

优选的，转子冲片的外径为138-158mm，内径为80-120mm，转子槽的槽数为26、 28或32，转子齿高为1.5-3mm，转子槽底宽为13-17mm，转子齿夹角为15-30°。

优选的，转子工艺槽内设置第二凸点和第二对称槽体，第二凸点高度为0.5-1.5mm，第二凸点的最高处与所述转子冲片的圆周的距离不小于0.75mm，转子工艺槽的宽度为 5-8mm，深度为1.5-4mm。

优选的，第二对称槽体为平面；或者第二对称槽体为曲面，且曲面的圆心与转子冲片的内圆周的圆心在同一中心轴线上，偏心距大于等于0。

优选的，定子冲片定位槽装配形成定子斜槽，定子冲片叠高厚度相对齿弧距的比值 Sk为0-1.5。

本实用新型的一种直驱永磁电机通过合理优化定子冲片及转子冲片的结构及尺寸参数，改善由此种定子冲片和转子冲片组合形成的铁芯及电机，定子绕组方式由集中绕组方式代替了传统分式绕组方式，极大地降低了生产过程中匝间、耐压不良等质量问题。电机气隙能得到较好的气隙磁场波形，谐波含量较低，绕组反电势呈现正弦形，可以有效的提高电机效率，提高了电机控制和运行的平稳性，减少了转矩脉动、减少了电机振动和噪音，提高直驱永磁电机的性能。

附图说明

图1为本实用新型的定子冲片结构示意图；

图2为图1所示的定子冲片E局部放大尺寸示意图；

图3为图1所示的定子冲片F局部放大结构示意图；

图4为图1槽底为同心圆圆弧定子轭为等壁厚的定子冲片结构示意图；

图5为本实用新型的转子冲片结构示意图；

图6为图5所示的转子冲片G局部放大尺寸示意图；

图7为图5所示的转子冲片G局部放大结构示意图I；

图8为图5所示的转子冲片G局部放大结构示意图II；

图9-A和图9-B为本实用新型的定、转子铁芯组合结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种直驱永磁电机，如图1所示，定子冲片1包括圆环形的定子轭13以及沿定子轭13的径向向圆心方向延伸的多个定子齿11，相邻的两个定子齿11之间形成定子槽12，定子轭13的外圆周部分设有定子工艺槽14和定子定位槽15。如图5 所示，转子冲片2包括圆环形的转子轭23和沿所述转子轭23的径向向外圆周方向延伸的多个转子齿22，相邻的两个转子齿22之间形成转子槽21；转子槽21内设有转子工艺槽24。定子冲片1的外径为Do，内径为Di，定子槽12的数量为N，定子槽12的槽口宽为Bs0，槽肩宽为Bs1，槽底宽为Bs2，槽口高为Hs0，槽肩高为Hs1，槽内高为 Hs2，槽底夹角为β；转子冲片2的外径为DRo，内径为DRi，转子槽21的数量为p，转子齿22的夹角为θ，转子齿22高为hs，转子槽21宽为bs。

如图1所示，定子冲片1的外径Do为195-210mm，内径Di为140-160mm，槽底最薄位置k为3.5-7mm，定子齿11宽b为5-8mm，定子槽12的数量N为30。

如图2所示，定子冲片1的定子槽12的槽口宽Bs0为2-3.5mm，槽肩宽Bs1为 9-11mm，槽底宽Bs2为13-15mm，槽口高Hs0为0.5-1.5mm，槽肩高Hs1为1-3.5m，槽内高Hs2为15-20mm，槽底夹角β值为135-180°。

如图3所示定子冲片1的定子轭13的外圆周部分均布4-8个定子工艺槽14，定子工艺槽14内设置第一凸点141和第一对称槽体142，第一凸点141的高度为0.5-1.5mm，第一凸点141的最高处与定子冲片1的圆周的距离不小于0.75mm，定子工艺槽14的宽为5-8mm，深为1.5-4mm。

如图4所示，在另一种结构形式里，定子槽12底部呈圆弧状，与定子冲片1的外圆同心形成等厚轭部，其中定子齿11宽b为5-8mm，定子轭13厚c为3.5-8mm。

如图5所示，转子冲片2的外径DRo为138-158mm，内径DRi为80-120mm，转子槽21的数量p为26、28、32三种规格。

如图6所示，转子齿22高hs为1.5-3mm，转子槽21的宽bs为13-17mm，转子齿 22的夹角θ为15-30°，转子齿22的夹角形成防止磁瓦脱落的等腰梯形凹槽，防止电机高转速脱落极装配导向定位。

如图7和图8所示，转子冲片2包括圆环形的转子轭24和沿转子轭24的径向向外圆周方向延伸的多个转子齿22，相邻的两个转子齿22之间形成转子槽21；转子槽21 内设有转子工艺槽23，转子工艺槽23内设置第二凸点231和第二对称槽体232，第二凸点231高度为0.5-1.5mm，第二凸点231的最高处与转子冲片2的圆周的距离不小于 0.75mm，转子工艺槽23宽5-8mm，深1.5-4mm。转子槽21的底部除转子工艺槽23外由两段对称的直线25或半径为r的曲线段26构成，其中r与转子内圆半径R圆心在同一中心轴线上，偏心距大于等于0。

如图9-A和9-B所示，定子铁芯包括多个叠放的上述定子冲片1，并由定子定位槽15装配形成定子斜槽Sk，其Sk为0-1.5，Sk其意义为定子冲片1叠高厚度相对齿弧距的比值。

按本实用新型实施例所述结构及尺寸的定、转子冲片组合形成的铁芯及电机，定子绕组方式由集中绕组方式代替了传统分式绕组方式，极大地降低生产过程中匝间、耐压不良等质量问题。电机气隙能得到较好的气隙磁场波形，谐波含量较低，绕组反电势呈现正弦形，可以有效的提高电机效率，提高电机控制和运行的平稳性，减少转矩脉动、减少电机振动和噪音。本实用新型在合理的磁路结构和气隙磁场情况下得到较大的槽面积和相应的结构强度，在相同槽利用率St的情况下，可采用大规格的铜线进行绕线，从而降低电机的电阻，降低电机铜耗和铁耗，提高电机效率和单位体积功率密度和转矩密度输出，提高直驱永磁电机的性能，电机温升更低，电机的寿命和可靠性得到提升。

显然，本领域技术人员在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出对本实用新型的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本实用新型的权利要求及其等同形式的范围内，则本实用新型还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (9)

1.一种直驱永磁电机，包括定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯包括多个叠加的定子冲片，所述转子铁芯包括多个叠加的转子冲片，其特征在于，所述定子冲片包括圆环形的定子轭以及沿所述定子轭的径向向圆心方向延伸的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成定子槽，所述定子轭的外圆周部分设有定子工艺槽和定子定位槽，所述定子冲片的内外径比为0.67-0.82，所述定子槽槽口的宽高比为1.33-7，槽肩的宽高比为2.57-11，槽底宽与槽内高之比为0.65-1；所述转子冲片包括圆环形的转子轭和沿所述转子轭的径向向外圆周方向延伸的多个转子齿，相邻的两个转子齿之间形成转子槽，所述转子齿的夹角θ为15-30°，所述转子齿的夹角形成防止磁瓦脱落的等腰梯形凹槽，所述转子槽内设有转子工艺槽，所述转子冲片的内外径比为0.51-0.87。

2.根据权利要求1所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述定子冲片的外径为195-210mm，内径为140-160mm，所述定子槽的槽数为30。

3.根据权利要求1所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述定子槽为半闭口六边形，所述定子槽内槽口宽为2-3.5mm，槽肩宽为9-11mm，槽底宽为13-15mm，槽口高为0.5-1.5mm，槽肩高为1-3.5mm，槽内高为15-20mm，槽底夹角β为135-180°，槽底最薄位置k为3.5-7mm，定子齿宽为5-8mm。

4.根据权利要求3所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述定子槽底部呈圆弧状，与所述定子冲片的外圆同心形成等厚轭部，其中所述定子齿宽为5-8mm，所述定子轭厚为3.5-7.5mm。

5.根据权利要求1所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述定子工艺槽的数量为4-8个，并在所述定子工艺槽内设置第一凸点和第一对称槽体，第一凸点高度为0.5-1.5mm，所述第一凸点的最高处与所述定子冲片的圆周的距离不小于0.75mm，定子工艺槽的宽度为5-8mm，深度为1.5-4mm。

6.根据权利要求1所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述转子冲片的外径为138-158mm，内径为80-120mm，所述转子槽的槽数为26、28或32，所述转子齿高为1.5-3mm，所述转子槽底宽为13-17mm。

7.根据权利要求6所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述转子工艺槽内设置第二凸点和第二对称槽体，所述第二凸点高度为0.5-1.5mm，所述第二凸点的最高处与所述转子冲片的圆周的距离不小于0.75mm，所述转子工艺槽的宽度为5-8mm，深度为1.5-4mm。

8.根据权利要求7所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述第二对称槽体为平面；或者所述第二对称槽体为曲面，且所述曲面的圆心与所述转子冲片的内圆周的圆心在同一中心轴线上，偏心距大于等于0。

9.根据权利要求1所述的直驱永磁电机，其特征在于，所述定子冲片定位槽装配形成定子斜槽，所述定子冲片叠高厚度相对齿弧距的比值Sk为0-1.5。