专利名称：高功率密度永磁同步电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高功率密度永磁同步电机，属于电机技术领域。
背景技术：
目前，多相永磁同步电机多采用分数槽集中绕组，电机的制造工艺简单，绕组的端 部短，绝缘容易，电机的效率高、成本低；同时，通过选择合理的极、槽数配合，可以有效地减 小电机的定位转矩。为了增强电机的冷却能力、提高电机的功率密度和可靠性，常采用水冷或油冷等 液体冷却方式对电机进行冷却，根据电机内部液体冷却管路布置位置的不同，液体冷却又 分为图5所示的外部机壳管路冷却和图6所示的内部绕组管路冷却，外部机壳管路冷却需 要在机壳上车出或铣出螺旋形水路，因此电机的体积大、结构复杂，且铁心与机壳间的热阻 大，电机的冷却效果差；对于内部绕组管路冷却方式，可以直接对绕组进行冷却，冷却效果 好，但是由于冷却管路占据了绕组所在空间，因此，绕组的电阻大、损耗多，降低了电机的效 率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有多相永磁同步电机采用液体冷却方式进行冷却，需 要在电机内部布置管路，造成电机体积大或使电机效率降低的问题，提供一种高功率密度 永磁同步电机。本发明包括定子和转子，定子与转子之间为气隙， 定子包括电枢铁心和电枢绕组，
电枢铁心的气隙侧表面为齿槽结构，多个平行槽将电枢铁心的气隙侧表面形成平行齿 与梯形齿的间隔排列，梯形齿的气隙侧边为短边，每个梯形齿的齿根部中间设置轴向的圆 形通孔；
电枢绕组套装在平行齿上，电枢绕组由单层线圈串联或并联构成，所述线圈为方形。本发明的优点是
本发明电机在电枢铁心上开圆形通孔作为电机的冷却通道，空间利用率高，不会造成 电机体积的增大，它既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用，具有广阔的应用前
旦
ο本发明根据电机的磁路特点，在电机内部巧妙地布置冷却媒质通路，提高了电机 内部的空间利用率；这种冷却方式，大大提高了冷却能力，从而有效地提高了电机的功率密 度；同时，由于采用单层集中成型线圈，绕组的绝缘简单、槽满率高、容错能力强、制造成本 低、绕组与铁心间的热阻小，可以减小绕组铜耗，提高电机效率，进一步降低电机的温升。
图1为本发明定子的结构示意图；图2为实施方式二所述电机定子的结构示意图；图3为实施方式三所述电机定子的结构示意图；图4为电枢绕组线圈的结构示意图；图5为 现有电机外部机壳管路冷却方式的结构示意图；图6现有电机内部绕组管路冷却方式的结 构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式包括定子和转 子，定子与转子之间为气隙，
定子包括电枢铁心1-1和电枢绕组1-2，
电枢铁心1-1的气隙侧表面为齿槽结构，多个平行槽1-11将电枢铁心1-1的气隙侧表 面形成平行齿1-12与梯形齿1-13的间隔排列，梯形齿1-13的气隙侧边为短边，每个梯形 齿1-13的齿根部中间设置轴向的圆形通孔1-14 ；
电枢绕组1-2套装在平行齿1-12上，电枢绕组1-2由集中成型的单层线圈串联或并联 构成，所述线圈为方形。本实施方式所述电机为一种旋转电机，电枢铁心1-1为圆筒形，多个平行槽1-11 沿轴向设置，每个平行槽1-11的两侧侧面为平行面，两个相邻并相互平行的平行槽1-11之 间形成一个平行齿1-12，两个相邻但相互不平行的平行槽1-11之间形成一个梯形齿1-13， 梯形齿1-13的气隙侧边即齿顶边为短边，齿根侧的边为长边。圆形通孔1-14内不嵌放任 何冷却结构，只是作为轴向通风道，电机为风冷或自然冷却方式。转子主要由永磁体、磁轭和转轴构成。
具体实施方式
二 下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不 同之处在于定子还包括冷却管1-3，每个圆形通孔1-14内嵌放有冷却管1-3，沿圆周方向的 相邻冷却管1-3在电枢铁心1-1的两侧端面蛇形串联形成一个冷却管道。其它组成及连接 关系与实施方式一相同。冷却管1-3串联形成的冷却管道内可以通入冷却液，对电机进行冷却，这种高性 能的冷却方式，能够大大提高对电机的冷却能力，从而有效地提高电机的功率密度。
具体实施方式
三下面结合图3说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不 同之处在于定子还包括冷却管1-3和多个导热热管，电枢铁心1-1的两侧端面上由圆形通 孔1-14形成的圆周处分别固定一个圆环形的冷却管1-3 ；
每个圆形通孔1-14内嵌放一个导热热管，导热热管的两端为两个冷端，一个冷端嵌放 进一个冷却管1-3内，另一个冷端嵌放进另一个冷却管1-3内。其它组成及连接关系与实 施方式一相同。冷却管1-3内通有冷却液，所述导热热管为内部真空结构，其内部的液体的沸点 特别低，当电机温升使液体气化后，蒸汽会把热量带至导热热管的顶端，经冷却管1-3对其 冷却后，冷凝后的液体再次流向导热热管的底部，吸热后再蒸发，如此重复循环，达到对电 机内部进行冷却的目的。
具体实施方式
四本实施方式与实施方式一的不同之处在于所述电机为三相电 机，相邻平行齿1-12与梯形齿1-13之间的齿距为转子永磁体极距的三分之二或三分之四 倍，平行齿1-12的齿高大于等于梯形齿1-13的齿高。其它组成及连接关系与实施方式一 相同。
具体实施方式
五本实施方式与实施方式一的不同之处在于所述平行齿1-12的 齿宽大于梯形齿1-13的齿顶宽度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
六本实施方式与实施方式一的不同之处在于所述梯形齿1-13的 齿顶宽度为平行齿1-12齿宽的0. 4至0. 9倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式
七本实施方式与实施方式一的不同之处在于所述圆形通孔1-14 的直径小于梯形齿1-13的下底边与上底边的长度之差。其它组成及连接关系与实施方式 一相同。
具体实施方式
八本实施方式与实施方式一、二、三、四、五、六或七的不同之处在 于所述电机为内转子结构或外转子结构。其它组成及连接关系与实施方式一、二、三、四、 五、六或七相同。
具体实施方式
九本实施方式与实施方式七所述电机的不同之处为，本实施方式 所述电机为内转子结构。定子主要由电枢铁心1-1、电枢绕组1-2和冷却管1-3构成。电枢 铁心1-1为圆筒形，电枢铁心1-1的内圆表面上沿轴上开有24个平行槽1-11，相邻平行槽 1-11之间形成12个平行齿1-12和12个梯形齿1-13，电枢铁心1_1上具有12个圆形通孔 1-14，每个圆形通孔1-14内嵌放有冷却管1-3，沿圆周方向的相邻冷却管1-3在电枢铁心 1-1的两侧端面蛇形串联形成一个冷却管道，冷却管道中通入冷却液对电机进行冷却。转子 主要由永磁体、磁轭和转轴构成。本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。
权利要求
一种高功率密度永磁同步电机，它包括定子和转子，定子与转子之间为气隙，其特征在于定子包括电枢铁心(1-1)和电枢绕组(1-2)，电枢铁心(1-1)的气隙侧表面为齿槽结构，多个平行槽(1-11)将电枢铁心(1-1)的气隙侧表面形成平行齿(1-12)与梯形齿(1-13)的间隔排列，梯形齿(1-13)的气隙侧边为短边，每个梯形齿(1-13)的齿根部中间设置轴向的圆形通孔(1-14)；电枢绕组(1-2)套装在平行齿(1-12)上，电枢绕组(1-2)由单层线圈串联或并联构成，所述线圈为方形。
2.根据权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于定子还包括冷却管 (1-3)，每个圆形通孔(1-14)内嵌放有冷却管(1-3)，沿圆周方向的相邻冷却管(1-3)在电 枢铁心(1-1)的两侧端面蛇形串联形成一个冷却管道。
3.根据权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于定子还包括冷却管 (1-3)和多个导热热管，电枢铁心(1-1)的两侧端面上由圆形通孔(1-14)形成的圆周处分 别固定一个圆环形的冷却管(1-3)；每个圆形通孔(1-14)内嵌放一个导热热管，导热热管的两端为两个冷端，一个冷端嵌 放进一个冷却管(1-3)内，另一个冷端嵌放进另一个冷却管(1-3)内。
4.根据权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于所述电机为三相电 机，相邻平行齿(1-12)与梯形齿(1-13)之间的齿距为转子永磁体极距的三分之二或三分 之四倍，平行齿(1-12)的齿高大于等于梯形齿(1-13)的齿高。
5.根据权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于所述平行齿(1-12) 的齿宽大于梯形齿(1-13)的齿顶宽度。
6.根据权利要求1所述的直线永磁同步电机，其特征在于所述梯形齿(1-13)的齿顶 宽度为平行齿(1-12)齿宽的0. 4至0. 9倍。
7.根据权利要求1所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于所述圆形通孔 (1-14)的直径小于梯形齿(1-13)的下底边与上底边的长度之差。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的高功率密度永磁同步电机，其特征在于所 述电机为内转子结构或外转子结构。
全文摘要
高功率密度永磁同步电机，属于电机技术领域。它解决了现有多相永磁同步电机采用液体冷却方式进行冷却，需要在电机内部布置管路，造成电机体积大或使电机效率降低的问题。它包括定子和转子，定子与转子之间为气隙，定子包括电枢铁心和电枢绕组，电枢铁心的气隙侧表面为齿槽结构，多个平行槽将电枢铁心的气隙侧表面形成平行齿与梯形齿的间隔排列，梯形齿的气隙侧边为短边，每个梯形齿的齿根部中间设置轴向的圆形通孔；电枢绕组套装在平行齿上，电枢绕组由单层线圈串联或并联构成，所述线圈为方形。本发明适用于永磁同步电机。
文档编号H02K9/19GK101882850SQ20101025534
公开日2010年11月10日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者寇宝泉, 张千帆 申请人:哈尔滨工业大学