一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電機技術領域，具體設及一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定 子結構。
【背景技術】
[0002] 低速近極槽永磁力矩電機是指運行在經(jīng)常運行低速狀態(tài)下，極數(shù)和槽數(shù)較為接近 的力矩電機。該類電機具有結構簡單、效率高、功率密度高、繞組端部短、轉(zhuǎn)矩脈動低等突出 優(yōu)點，被廣泛的應用在工業(yè)裝備自動化機器人、多軸聯(lián)動數(shù)控機床等直接驅(qū)動領域。因為所 應用的環(huán)境需要電機在低速狀態(tài)下運行，所W電機設計時需要增加極數(shù)，近極槽永磁力矩 電機采用分數(shù)槽繞組分布的形式，有效地解決了傳統(tǒng)整數(shù)槽電機設計中極數(shù)增加但槽數(shù)有 限的矛盾。目前，近極槽永磁力矩電機的研究主要集中在電機的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化設計上，希望電機 能在有限的體積下輸出更高的轉(zhuǎn)矩，換言之，使其具有更高的轉(zhuǎn)矩密度，又希望電機能具有 較低的轉(zhuǎn)矩波動，W保證驅(qū)動對象運行的平穩(wěn)性。然而，傳統(tǒng)的該種電機通常采用無取向娃 鋼片制成，從材料自身的導磁特性角度而言，限制了其轉(zhuǎn)矩性能的進一步提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有的技術的瓶頸問題，本實用新型提出一種低速近極槽永磁電機的單齒拼 裝定子結構，W達到提高定子齒部磁通密度和氣隙磁通密度，抑制電機的齒頂漏磁，減小電 機轉(zhuǎn)矩脈動的目的。
[0004] 一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，該定子結構應用于近極槽永磁電 機，包括多個有取向娃鋼片單齒結構，所述的單齒結構設置于機座上，并沿圓周方向排布， 單齒結構的輛部一側(cè)設置有突起，另一側(cè)設置有凹槽，相鄰單齒結構通過拼裝固定連接。
[0005] 所述的單齒結構的軸制方向為定子結構徑向方向。
[0006] 所述的單齒結構上設置有電樞繞組。
[0007] 所述的單齒結構由單齒沖片沿軸向方向疊壓形成。
[000引本實用新型優(yōu)點；
[0009] 本實用新型一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，有取向娃鋼片軸制方 向與電機定子徑向重合，使定子磁力線方向與有取向娃鋼片的軸制方向（高導磁性能方 向）相一致；利用有取向娃鋼片軸制方向?qū)Т判阅芎玫奶攸c，可將飽和工作點提高，使定子 電流產(chǎn)生的磁動勢增大，從而提高定子齒部磁通密度和氣隙磁通密度，達到提高電機單位 體積下的轉(zhuǎn)矩密度的目的；采用了單齒成型集中繞組的結構，有效提高槽滿率，進一步增大 轉(zhuǎn)矩密度；同時有取向娃鋼片垂直于軸制方向?qū)Т怕实停指玫匾种屏穗姍C的齒頂漏磁， 因而減小了電機的轉(zhuǎn)矩脈動。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明一種實施例的外轉(zhuǎn)子近極槽永磁環(huán)形力矩電機結構示意圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明一種實施例的單齒拼裝結構示意圖，其中，圖（a)為定子結構，圖化） 為單齒結構；
[0012] 圖3是本發(fā)明一種實施例的取向和無取向娃鋼片電機轉(zhuǎn)矩波形圖；
[0013] 圖4是本發(fā)明一種實施例的兩種娃鋼片電機轉(zhuǎn)矩波動傅里葉分解示意圖，其中， 圖（a)為有取向娃鋼片電機轉(zhuǎn)矩波動傅里葉分解示意圖，圖化）無取向娃鋼片電機轉(zhuǎn)矩波 動傅里葉分解示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖對本實用新型一種實施例做進一步說明。
[0015] 如圖1所示，為外轉(zhuǎn)子近極槽永磁環(huán)形力矩電機結構示意圖；本實用新型采用近 極槽永磁力矩電機，該電機的極數(shù)與槽數(shù)接近，每極每相槽數(shù)約等于1，主磁通從一個磁極 出發(fā)，通過氣隙進入臨近的定子齒，然后經(jīng)定子輛部繞過定子繞組，再通過兩側(cè)相鄰的齒回 到與原磁極相鄰的兩個異向充磁的磁極；因此，較傳統(tǒng)整數(shù)槽電機相比，該電機磁路W齒部 徑向磁路為主，磁密高磁路長，輛部切向磁路短且磁密低。而且，如果按照輛部磁密膝點飽 和來設計輛部的厚度，則輛部的機械強度不夠，因此還需加大輛部厚度；經(jīng)過仿真計算可 知，該種電機的輛部磁通密度只能達到齒磁密最大值的=分之一，該一特性為有取向娃鋼 片的應用提供了條件。
[0016] 有取向娃鋼片的特性是，有取向娃鋼片軸制方向磁密可達2. 0T，垂直軸制方向磁 密約為1. 4T，而無取向冷軸娃鋼片磁密為1. 6T，考慮娃鋼片的飽和特性可知，在高磁感應 強度下，提高磁密需成倍增大磁場強度，因此，在無取向娃鋼片制造的電機中，不能單純用 增大電流的方法來增加轉(zhuǎn)矩密度。
[0017] 基于W上特點，本實用新型提出采用有取向娃鋼片制作近極槽永磁同步電機定子 鐵屯、；
[0018] 單齒拼裝結構示意圖如圖2所示，其中，1為轉(zhuǎn)子輛部，2為轉(zhuǎn)子磁極，3為有取向娃 鋼片單齒結構，4為定子電樞繞組。
[0019] 在本實用新型實施例中，采用W單齒分片成型工藝，W有取向娃鋼片為加工材料。 如圖2中圖（a)所示，定子結構包括多個有取向娃鋼片單齒結構3,有取向娃鋼片單齒結構 3包括齒頂、齒部和輛部；單齒沿圓周方向W中屯、放射形排列的拼裝式定子結構，有取向娃 鋼片單齒結構3的輛部一側(cè)設置有突起，另一側(cè)設置有凹槽，相鄰單齒結構通過拼裝固定 連接；
[0020] 如圖2中圖化）所示，所述的有取向娃鋼片軸制方向與電機定子徑向重合，使定子 磁力線方向與娃鋼片高導磁性能方向相一致；利用有取向娃鋼片軸制方向?qū)Т判阅芎玫奶?點，可將飽和工作點提高，使定子電流產(chǎn)生的磁動勢增大，從而提高定子齒部磁通密度和氣 隙磁通密度，電機單位體積下的轉(zhuǎn)矩密度和平均轉(zhuǎn)矩相應得到提高。
[002U如圖2中圖（a)所示，所述的單齒結構上設置有定子電樞繞組4 ;定子電樞繞組4 先纏繞在單齒結構上，然后進行插接；
[0022] 由于低速近極槽電機的極數(shù)和槽數(shù)很接近，每個槽幾乎對應一個極，低速又需要 采用多極結構，所W該類電機的齒磁密要很大程度地高于輛部磁密，而且輛部往往為了滿 足機械強度的要求而加大尺寸，該些因素滿足了有取向娃鋼片的使用條件，在實際應用中， 應注意軸制方向。
[0023] W96槽80極電機為例，分析有取向娃鋼片與傳統(tǒng)無取向娃鋼片在電機轉(zhuǎn)矩性能 上表現(xiàn)出的差異；電機均采用外轉(zhuǎn)子結構，轉(zhuǎn)子內(nèi)圓面安裝表貼式永磁體磁極。磁極材料為 欽鐵棚；定子分別采用有取向娃鋼片和無取向娃鋼片材料，但尺寸上保持一致，輸入正弦波 電流有效值均為13A。
[0024] 本實用新型實施例中，電機具體尺寸見表1 ;
[00巧]表1
[0026]
【主權項】
1. 一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，其特征在于，該定子結構應用于近 極槽永磁電機，包括多個有取向硅鋼片單齒結構，所述的單齒結構設置于機座上，并沿圓周 方向排布，單齒結構的軛部一側(cè)設置有突起，另一側(cè)設置有凹槽，相鄰單齒結構通過拼裝固 定連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，其特征在于，所 述的單齒結構的軋制方向為定子結構徑向方向。
3. 根據(jù)權利要求1所述的低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，其特征在于，所 述的單齒結構上設置有電樞繞組。
4. 根據(jù)權利要求1所述的低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，其特征在于，所 述的單齒結構由單齒沖片沿軸向方向疊壓形成。
【專利摘要】本實用新型一種低速近極槽永磁電機的單齒拼裝定子結構，屬于電機技術領域，有取向硅鋼片軋制方向與電機定子徑向重合，使定子磁力線方向與有取向硅鋼片的軋制方向(高導磁性能方向)相一致；利用有取向硅鋼片軋制方向?qū)Т判阅芎玫奶攸c，可將飽和工作點提高，使定子電流產(chǎn)生的磁動勢增大，從而提高定子齒部磁通密度和氣隙磁通密度，達到提高電機單位體積下的轉(zhuǎn)矩密度的目的；采用了單齒成型集中繞組的結構，有效提高槽滿率，進一步增大轉(zhuǎn)矩密度；同時有取向硅鋼片垂直于軋制方向?qū)Т怕实停指玫匾种屏穗姍C的齒頂漏磁，因而減小了電機的轉(zhuǎn)矩脈動。
【IPC分類】H02K1-12
【公開號】CN204408034
【申請?zhí)枴緾N201520090876
【發(fā)明人】董婷, 梁瑞, 華瑩
【申請人】沈陽工業(yè)大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月6日