專利名稱：非對稱槽形永磁同步電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及永磁同步電機領域，尤其是定子集中繞組結構的非對稱槽形永 磁同歩電動機。
背景技術：
目前，現有技術中， 一般的永磁同歩電機，均由定子和轉子兩部分組成。 其中定子都采用同一種沖片進行疊壓。對于分布繞組，齒槽轉矩的控制，可以采 用定子斜槽的方法。但是，對于集中繞組的定子結構來說，斜槽在工藝上難以做 到，只能采用轉子永磁體斜極的辦法，相應增加了成本。為了減小轉子的轉動慣 量， 一般都在轉子鐵心上開圓形孔。但圓形孔受半徑限制，不能開得太大，使齒 槽轉矩的減小幅度有限。

發明內容
為了解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于，提供一種非對稱 槽形永磁同步電動機，具體是一種在現有的集中繞組的結構下，使齒槽轉矩減小 的永磁同步電動機，具體技術方案如下
一種非對稱槽形永磁同步電動機，包括定子和轉子，轉子在定子內，和定
子同軸，構成集中繞組定子形式的永磁同步電動機；所述轉子的軸線上設有轉子 軸；轉子上沿轉子的周向均勻設有多個永磁體；所述定子上設有定子繞組。所述 定子由多個相同的周向定子段圍成，各周向定子段之間留有槽口；各周向定子段 由多個分離的定子齒沖片疊壓而成，定子齒沖片的齒冠是關于定子齒沖片的中心 線的非對稱結構。
所述定子齒沖片的形狀是定子徑向截面所成圓環的一部分；在齒冠設在定 子齒部下方；該齒冠被定子齒沖片的中心線分成的兩部分形狀不同；相鄰兩定子 齒沖片的齒冠構成槽口；相鄰的兩定子齒沖片的齒部圍成用于安置定子繞組的 槽。
曰定子齒沖片軛部的兩側邊緣設有對應的用于定位的下凹和突起，定子齒沖 片的突起設在相鄰沖片下凹內；定子齒沖片上還設有用于多個沖片疊壓的定子自 扣孔。所述定子齒沖片外緣的弧頂處設有鋸齒狀凹口，用于定子焊接。
所述每個周向定子段在軸向是分段式結構，周向定子段的各段交錯排列， 在相鄰兩段之間設有過渡定子段，該定字段由過渡定子沖片疊壓而成。所述過渡 定子沖片與定子齒沖片的齒部和軛部形狀相同；過渡定子沖片的齒冠關于過渡定 子沖片的中心線對稱。
所述轉子鐵心有多個相同的轉子鐵心沖片疊壓而成；轉子鐵心沖片開有多 個三角形孔；所述三角形的一個角指向對應的永磁體位置；所述三角形孔沿轉子 的周向均勻排列。設所述永磁體的數量N，三角形孔的數量是N，每個三角形孔 對應的一個永磁體；或，三角形孔的數量是N/2，相鄰兩三角形孔對應的兩永磁 體之間間隔一個永磁體。N為偶數，且N》2。
在相鄰兩三角形孔之間還設有用于多個轉子鐵心沖片疊壓的鉚孔。
所述三角形孔的和永磁體位置對應的一邊是弧形，該弧形向三角形內凹， 和轉子軸外圓周形狀對應，使三角形近似于心形。
所述定子齒沖片靠近圓心的內側部分即為齒冠。定子的槽口是齒槽轉矩產生的根源。由于定子鐵心材料為硅鋼片，其相對 磁導率是空氣的數千倍，因此造成了磁通路徑沿圓周方向的磁阻分布不均，在槽 口處磁阻突然增大數千倍，形成了磁阻轉矩。由此，本發明采取定子沖片的齒冠 關于齒中心線不對稱的結構，并且分段交錯排列，就造成了定子的槽口交錯分布， 使得磁阻的變化在圓周上的分布也成為交錯排列。
設電機定子鐵心長度為L，將其在軸向上分成兩段。則在定子沖片的齒冠關 于齒中心線對稱時，設每個定子齒部對應的磁阻轉矩為
—J axx (0Sx^ Wt/2) J lax Wt-a x x (Wt/2dxdWt) J
其中，x為永磁體軸向相對于槽口的距離，Wt為齒距，a為常數且a〉0。
兩段定子共同產生的磁阻轉矩最大值為(Tx2)max:axWt/2x2-axWt
在定子沖片的齒冠關于齒中心線對稱時，由于交錯排列，產生的最大磁阻 轉矩處位置不同， 對于第一段定子
alx x
Tl = <
I a2 x x + a3
(0"S(Wt/2_S)) ((Wt/2_S)"《Wt)
對于第二段定子
_jblxx (0SxS(Wt/2 + S)) —"[b2xx + b3 ((Wt/2 + S)"S Wt)
其中，x為永磁體軸向相對于槽口的距離，Wt為齒距，a為常數且0< S 〈 Wt/2t 則兩段定子共同產生的磁阻轉矩為
— (al + bl)xx (0Sx^(Wt/2-S))
Tl + T2 = < (a2 + bl)xx + a3 ((Wt/2-S)" S(Wt/2 + S)) (a2 + b2)x x + (a3 + b3) ((Wt / 2 + Sj " S Wt)
又由電磁場關系知，磁阻轉矩最大值與槽口的位置相關，
<formula>formula see original document page 4</formula>計算得知，(Tl+T2) max=aXWtX-
Wt/2 + S
故(Tl+T2)max〈(T X 2)max
由于轉子鐵心上的磁場是相對靜止的，因此根據磁通路徑以及磁力線的走 向，在轉子鐵心上挖近似于心形的三角形孔，減小了電機的轉動慣量。


圖1是定子徑向結構示意圖
圖2是定子段I的定子齒沖片結構示意圖
圖3是定子段II的定子齒沖片結構示意圖
圖4是過渡定子段的過渡定子沖片結構示意圖
圖5是轉子鐵心沖片結構示意圖
圖6是周向定子段結構示意圖
圖7是定子徑向截面示意圖
圖8是定子結構示意圖
1定子段I; 2過渡定子段；3定子段II; 4定子自扣孔；5定子齒沖片軛部；6 齒冠；7永磁體；8轉子鐵心沖片；9心形孔；10鉚孔；11轉子軸；12溝槽；13 槽口； 14定子齒沖片齒部；15用于定位的下凹；16突起。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步說明。
一種非對稱槽形永磁同步電動機，包括定子和轉子，轉子在定子內，和定
子同軸，構成集中繞組定子形式的永磁同步電動機；所述轉子的軸線上設有轉子 軸；轉子上沿轉子的周向均勻設有多個永磁體；所述定子上設有定子繞組。所述 定子由多個相同的周向定子段圍成，各周向定子段之間留有槽口；各周向定子段 由多個分離的定子齒沖片疊壓而成，定子齒沖片的齒冠是關于定子齒沖片的中心 線的非對稱結構。
所述定子齒沖片的形狀是定子徑向截面所成圓環的一部分；在齒冠設在定 子齒部下方；該齒冠被定子齒沖片的中心線分成的兩部分形狀不同；相鄰兩定子 齒沖片的齒冠構成槽口；相鄰的兩定子齒沖片的齒部圍成用于安置定子繞組的 槽。
日定子齒沖片軛部的兩側邊緣設有對應的用于定位的下凹和突起，定子齒沖 片的突起設在相鄰沖片下凹內；定子齒沖片上還設有用于多個沖片疊壓的定子自 扣孔。所述定子齒沖片外緣的弧頂處設有鋸齒狀凹口，用于定子焊接。
所述每個周向定子段在軸向是分段式結構，周向定子段的各段交錯排列， 在相鄰兩段之間設有過渡定子段，該定字段由過渡定子沖片疊壓而成。所述過渡
定子沖片與定子齒沖片的齒部和軛部形狀相同；過渡定子沖片的齒冠關于過渡定
子沖片的中心線對稱。
所述轉子鐵心有多個相同的轉子鐵心沖片疊壓而成；轉子鐵心沖片開有多 個三角形 L;所述三角形的一個角指向對應的永磁體位置；所述三角形孔沿轉子 的周向均勻排列。設所述永磁體的數量N，三角形孔的數量是N，每個三角形孔 對應的一個永磁體；或，三角形孔的數量是N/2，相鄰兩三角形孔對應的兩永磁 體之間間隔一個永磁體。N為偶數，且N^2。
在相鄰兩三角形孔之間還設有用于多個轉子鐵心沖片疊壓的鉚孔。所述三角形孔的和永磁體位置對應的一邊是弧形，該弧形向三角形內凹， 和轉子軸外圓周形狀對應，使三角形近似于心形。
本例中，周向定子段有12個，每個周向定子段分為三段即設在周向定子段 兩端的定子段I，和設在周向定子段中間位置的定子段II，在所述兩個定子段之 間還設有過渡定子段。定子段I的定子齒沖片的形狀如圖2所示，定子段II的 定子齒沖片的形狀如圖3所示，過渡定子段的過渡定子沖片如圖4所示，周向定 子段如圖6所示。
參考圖7、 8，相鄰兩周向定子段的槽口偏離溝槽中心線，并且分段交錯排 列，就造成了定子的槽口交錯分布，采用槽口不對稱分布減小磁阻轉矩，使得磁 阻的變化在圓周上的分布也成為交錯排列。
參考圖5，永磁體有8個，均勻設在轉子外圍相應的槽中(由于這是現有技 術中比較常見的方式，在此不作進一步說明)。本例中，三角形孔的一邊是內凹 的圓弧形，近似于心形。心形孔的尖端指向永磁體。鉚孔也設有4個。由于轉子 鐵心上的磁場是相對靜止的，因此根據磁通路徑，磁力線的走向，在轉子調心上 挖近似于心形的三角形孔，減小了電機的轉動慣量。
本例中，三角形孔的數量也可以和永磁體數量相同。
周向定子段、永磁體、自扣孔、周向定子段縱向分段等的數量可根據工程 實際要求設計，在此就不進一步舉例說明了。
權利要求
1、一種非對稱槽形永磁同步電動機，包括定子和轉子，轉子在定子內，和定子同軸，構成集中繞組定子形式的永磁同步電動機；所述轉子的軸線上設有轉子軸；轉子上沿轉子的周向均勻設有多個永磁體；所述定子上設有定子繞組，其特征是所述定子由多個相同的周向定子段圍成，各周向定子段之間留有槽口；各周向定子段由多個分離的定子齒沖片疊壓而成，定子齒沖片的齒冠是關于定子齒沖片的中心線的非對稱結構。
2、 根據權利要求l所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是所述定子 齒沖片的形狀是定子徑向截面所成圓環的一部分；該齒冠被定子齒沖片的中心線 分成的兩部分形狀不同；相鄰兩定子齒沖片的齒冠構成槽口；相鄰的兩定子齒沖 片的齒部圍成用于安置定子繞組的槽。
3、 根據權利要求2所述的非對稱槽形永磁同歩電動機，其特征是所述定子 齒沖片軛部的兩側邊緣設有對應的用于定位的下凹和突起；定子齒沖片上還設有 用于多個沖片疊壓的定子自扣孔。
4、 根據權利要求2所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是所述定子 齒沖片外緣的弧頂處設有鋸齒狀凹口 。
5、 根據權利要求1或2所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是所述 每個周向定子段在軸向是分段式結構，周向定子段的各段在軸向上的各段交錯排 列，在相鄰兩段之間設有過渡定子段，過渡定字段由過渡定子沖片疊壓而成。
6、 根據權利要求5所述的非對稱槽形永磁同歩電動機，其特征是所述過渡 定子沖片與定子齒沖片的齒部和軛部形狀相同；過渡定子沖片的齒冠關于過渡定 子沖片的中心線對稱。
7、 根據權利要求1或2所述的非對稱槽形永磁同歩電動機，其特征是所述 轉子的轉子鐵心由多個形狀相同的轉子鐵心沖片疊壓而成；轉子鐵心沖片開有多 個三角形孔，它們沿轉子的周向均勻排列；所述三角形的一個角指向對應的永磁 體位置。
8、 根據權利要求7所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是設所述永 磁體的數量N，三角形孔的數量是N，每個三角形孔對應的一個永磁體；或，三角形孔的數量是N/2，相鄰兩三角形孔對應的兩永磁體之間間隔一個 永磁體。
9、 根據權利要求7所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是在相鄰兩 三角形孔之間還設有用于多個轉子鐵心沖片疊壓的鉚孔。
10、 根據權利要求7所述的非對稱槽形永磁同步電動機，其特征是所述三 角形孔的和永磁體位置對應的一邊是弧形，該弧形邊向三角形內凹，和轉子軸外 圓周形狀對應。
全文摘要
一種非對稱槽形永磁同步電動機，包括定子和轉子，轉子在定子內，和定子同軸，構成集中繞組定子形式的永磁同步電動機；所述轉子的軸線上設有轉子軸；轉子上沿轉子的周向均勻設有多個永磁體；所述定子上設有定子繞組。所述定子由多個相同的周向定子段圍成，各周向定子段之間留有槽口；各周向定子段由多個分離的定子齒沖片疊壓而成，定子齒沖片的齒冠是關于定子齒沖片的中心線的非對稱結構。本發明的結構減少了齒槽轉矩。
文檔編號H02K21/12GK101478210SQ20091002847
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優先權日2009年1月22日
發明者蔚 吳, 健 張 申請人:南京埃斯頓自動控制技術有限公司