专利名称：非对称槽形永磁同步电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁同步电机领域，尤其是定子集中绕组结构的非对称槽形永 磁同歩电动机。
背景技术：
目前，现有技术中， 一般的永磁同歩电机，均由定子和转子两部分组成。 其中定子都采用同一种冲片进行叠压。对于分布绕组，齿槽转矩的控制，可以采 用定子斜槽的方法。但是，对于集中绕组的定子结构来说，斜槽在工艺上难以做 到，只能采用转子永磁体斜极的办法，相应增加了成本。为了减小转子的转动惯 量， 一般都在转子铁心上开圆形孔。但圆形孔受半径限制，不能开得太大，使齿 槽转矩的减小幅度有限。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种非对称 槽形永磁同步电动机，具体是一种在现有的集中绕组的结构下，使齿槽转矩减小 的永磁同步电动机，具体技术方案如下
一种非对称槽形永磁同步电动机，包括定子和转子，转子在定子内，和定
子同轴，构成集中绕组定子形式的永磁同步电动机；所述转子的轴线上设有转子 轴；转子上沿转子的周向均匀设有多个永磁体；所述定子上设有定子绕组。所述 定子由多个相同的周向定子段围成，各周向定子段之间留有槽口；各周向定子段 由多个分离的定子齿冲片叠压而成，定子齿冲片的齿冠是关于定子齿冲片的中心 线的非对称结构。
所述定子齿冲片的形状是定子径向截面所成圆环的一部分；在齿冠设在定 子齿部下方；该齿冠被定子齿冲片的中心线分成的两部分形状不同；相邻两定子 齿冲片的齿冠构成槽口；相邻的两定子齿冲片的齿部围成用于安置定子绕组的 槽。
曰定子齿冲片轭部的两侧边缘设有对应的用于定位的下凹和突起，定子齿冲 片的突起设在相邻冲片下凹内；定子齿冲片上还设有用于多个冲片叠压的定子自 扣孔。所述定子齿冲片外缘的弧顶处设有锯齿状凹口，用于定子焊接。
所述每个周向定子段在轴向是分段式结构，周向定子段的各段交错排列， 在相邻两段之间设有过渡定子段，该定字段由过渡定子冲片叠压而成。所述过渡 定子冲片与定子齿冲片的齿部和轭部形状相同；过渡定子冲片的齿冠关于过渡定 子冲片的中心线对称。
所述转子铁心有多个相同的转子铁心冲片叠压而成；转子铁心冲片开有多 个三角形孔；所述三角形的一个角指向对应的永磁体位置；所述三角形孔沿转子 的周向均匀排列。设所述永磁体的数量N，三角形孔的数量是N，每个三角形孔 对应的一个永磁体；或，三角形孔的数量是N/2，相邻两三角形孔对应的两永磁 体之间间隔一个永磁体。N为偶数，且N》2。
在相邻两三角形孔之间还设有用于多个转子铁心冲片叠压的铆孔。
所述三角形孔的和永磁体位置对应的一边是弧形，该弧形向三角形内凹， 和转子轴外圆周形状对应，使三角形近似于心形。
所述定子齿冲片靠近圆心的内侧部分即为齿冠。定子的槽口是齿槽转矩产生的根源。由于定子铁心材料为硅钢片，其相对 磁导率是空气的数千倍，因此造成了磁通路径沿圆周方向的磁阻分布不均，在槽 口处磁阻突然增大数千倍，形成了磁阻转矩。由此，本发明采取定子冲片的齿冠 关于齿中心线不对称的结构，并且分段交错排列，就造成了定子的槽口交错分布， 使得磁阻的变化在圆周上的分布也成为交错排列。
设电机定子铁心长度为L，将其在轴向上分成两段。则在定子冲片的齿冠关 于齿中心线对称时，设每个定子齿部对应的磁阻转矩为
—J axx (0Sx^ Wt/2) J lax Wt-a x x (Wt/2dxdWt) J
其中，x为永磁体轴向相对于槽口的距离，Wt为齿距，a为常数且a〉0。
两段定子共同产生的磁阻转矩最大值为(Tx2)max:axWt/2x2-axWt
在定子冲片的齿冠关于齿中心线对称时，由于交错排列，产生的最大磁阻 转矩处位置不同， 对于第一段定子
alx x
Tl = <
I a2 x x + a3
(0"S(Wt/2_S)) ((Wt/2_S)"《Wt)
对于第二段定子
_jblxx (0SxS(Wt/2 + S)) —"[b2xx + b3 ((Wt/2 + S)"S Wt)
其中，x为永磁体轴向相对于槽口的距离，Wt为齿距，a为常数且0< S 〈 Wt/2t 则两段定子共同产生的磁阻转矩为
— (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)
又由电磁场关系知，磁阻转矩最大值与槽口的位置相关，
<formula>formula see original document page 4</formula>计算得知，(Tl+T2) max=aXWtX-
Wt/2 + S
故(Tl+T2)max〈(T X 2)max
由于转子铁心上的磁场是相对静止的，因此根据磁通路径以及磁力线的走 向，在转子铁心上挖近似于心形的三角形孔，减小了电机的转动惯量。
图1是定子径向结构示意图
图2是定子段I的定子齿冲片结构示意图
图3是定子段II的定子齿冲片结构示意图
图4是过渡定子段的过渡定子冲片结构示意图
图5是转子铁心冲片结构示意图
图6是周向定子段结构示意图
图7是定子径向截面示意图
图8是定子结构示意图
1定子段I; 2过渡定子段；3定子段II; 4定子自扣孔；5定子齿冲片轭部；6 齿冠；7永磁体；8转子铁心冲片；9心形孔；10铆孔；11转子轴；12沟槽；13 槽口； 14定子齿冲片齿部；15用于定位的下凹；16突起。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明。
一种非对称槽形永磁同步电动机，包括定子和转子，转子在定子内，和定
子同轴，构成集中绕组定子形式的永磁同步电动机；所述转子的轴线上设有转子 轴；转子上沿转子的周向均匀设有多个永磁体；所述定子上设有定子绕组。所述 定子由多个相同的周向定子段围成，各周向定子段之间留有槽口；各周向定子段 由多个分离的定子齿冲片叠压而成，定子齿冲片的齿冠是关于定子齿冲片的中心 线的非对称结构。
所述定子齿冲片的形状是定子径向截面所成圆环的一部分；在齿冠设在定 子齿部下方；该齿冠被定子齿冲片的中心线分成的两部分形状不同；相邻两定子 齿冲片的齿冠构成槽口；相邻的两定子齿冲片的齿部围成用于安置定子绕组的 槽。
日定子齿冲片轭部的两侧边缘设有对应的用于定位的下凹和突起，定子齿冲 片的突起设在相邻冲片下凹内；定子齿冲片上还设有用于多个冲片叠压的定子自 扣孔。所述定子齿冲片外缘的弧顶处设有锯齿状凹口，用于定子焊接。
所述每个周向定子段在轴向是分段式结构，周向定子段的各段交错排列， 在相邻两段之间设有过渡定子段，该定字段由过渡定子冲片叠压而成。所述过渡
定子冲片与定子齿冲片的齿部和轭部形状相同；过渡定子冲片的齿冠关于过渡定
子冲片的中心线对称。
所述转子铁心有多个相同的转子铁心冲片叠压而成；转子铁心冲片开有多 个三角形 L;所述三角形的一个角指向对应的永磁体位置；所述三角形孔沿转子 的周向均匀排列。设所述永磁体的数量N，三角形孔的数量是N，每个三角形孔 对应的一个永磁体；或，三角形孔的数量是N/2，相邻两三角形孔对应的两永磁 体之间间隔一个永磁体。N为偶数，且N^2。
在相邻两三角形孔之间还设有用于多个转子铁心冲片叠压的铆孔。所述三角形孔的和永磁体位置对应的一边是弧形，该弧形向三角形内凹， 和转子轴外圆周形状对应，使三角形近似于心形。
本例中，周向定子段有12个，每个周向定子段分为三段即设在周向定子段 两端的定子段I，和设在周向定子段中间位置的定子段II，在所述两个定子段之 间还设有过渡定子段。定子段I的定子齿冲片的形状如图2所示，定子段II的 定子齿冲片的形状如图3所示，过渡定子段的过渡定子冲片如图4所示，周向定 子段如图6所示。
参考图7、 8，相邻两周向定子段的槽口偏离沟槽中心线，并且分段交错排 列，就造成了定子的槽口交错分布，采用槽口不对称分布减小磁阻转矩，使得磁 阻的变化在圆周上的分布也成为交错排列。
参考图5，永磁体有8个，均匀设在转子外围相应的槽中(由于这是现有技 术中比较常见的方式，在此不作进一步说明)。本例中，三角形孔的一边是内凹 的圆弧形，近似于心形。心形孔的尖端指向永磁体。铆孔也设有4个。由于转子 铁心上的磁场是相对静止的，因此根据磁通路径，磁力线的走向，在转子调心上 挖近似于心形的三角形孔，减小了电机的转动惯量。
本例中，三角形孔的数量也可以和永磁体数量相同。
周向定子段、永磁体、自扣孔、周向定子段纵向分段等的数量可根据工程 实际要求设计，在此就不进一步举例说明了。
权利要求
1、一种非对称槽形永磁同步电动机，包括定子和转子，转子在定子内，和定子同轴，构成集中绕组定子形式的永磁同步电动机；所述转子的轴线上设有转子轴；转子上沿转子的周向均匀设有多个永磁体；所述定子上设有定子绕组，其特征是所述定子由多个相同的周向定子段围成，各周向定子段之间留有槽口；各周向定子段由多个分离的定子齿冲片叠压而成，定子齿冲片的齿冠是关于定子齿冲片的中心线的非对称结构。
2、 根据权利要求l所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是所述定子 齿冲片的形状是定子径向截面所成圆环的一部分；该齿冠被定子齿冲片的中心线 分成的两部分形状不同；相邻两定子齿冲片的齿冠构成槽口；相邻的两定子齿冲 片的齿部围成用于安置定子绕组的槽。
3、 根据权利要求2所述的非对称槽形永磁同歩电动机，其特征是所述定子 齿冲片轭部的两侧边缘设有对应的用于定位的下凹和突起；定子齿冲片上还设有 用于多个冲片叠压的定子自扣孔。
4、 根据权利要求2所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是所述定子 齿冲片外缘的弧顶处设有锯齿状凹口 。
5、 根据权利要求1或2所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是所述 每个周向定子段在轴向是分段式结构，周向定子段的各段在轴向上的各段交错排 列，在相邻两段之间设有过渡定子段，过渡定字段由过渡定子冲片叠压而成。
6、 根据权利要求5所述的非对称槽形永磁同歩电动机，其特征是所述过渡 定子冲片与定子齿冲片的齿部和轭部形状相同；过渡定子冲片的齿冠关于过渡定 子冲片的中心线对称。
7、 根据权利要求1或2所述的非对称槽形永磁同歩电动机，其特征是所述 转子的转子铁心由多个形状相同的转子铁心冲片叠压而成；转子铁心冲片开有多 个三角形孔，它们沿转子的周向均匀排列；所述三角形的一个角指向对应的永磁 体位置。
8、 根据权利要求7所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是设所述永 磁体的数量N，三角形孔的数量是N，每个三角形孔对应的一个永磁体；或，三角形孔的数量是N/2，相邻两三角形孔对应的两永磁体之间间隔一个 永磁体。
9、 根据权利要求7所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是在相邻两 三角形孔之间还设有用于多个转子铁心冲片叠压的铆孔。
10、 根据权利要求7所述的非对称槽形永磁同步电动机，其特征是所述三 角形孔的和永磁体位置对应的一边是弧形，该弧形边向三角形内凹，和转子轴外 圆周形状对应。
全文摘要
一种非对称槽形永磁同步电动机，包括定子和转子，转子在定子内，和定子同轴，构成集中绕组定子形式的永磁同步电动机；所述转子的轴线上设有转子轴；转子上沿转子的周向均匀设有多个永磁体；所述定子上设有定子绕组。所述定子由多个相同的周向定子段围成，各周向定子段之间留有槽口；各周向定子段由多个分离的定子齿冲片叠压而成，定子齿冲片的齿冠是关于定子齿冲片的中心线的非对称结构。本发明的结构减少了齿槽转矩。
文档编号H02K21/12GK101478210SQ20091002847
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者蔚 吴, 健 张 申请人:南京埃斯顿自动控制技术有限公司