一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电机技术领域，具体设及一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定 子结构。
【背景技术】
[0002] 低速近极槽永磁力矩电机是指运行在经常运行低速状态下，极数和槽数较为接近 的力矩电机。该类电机具有结构简单、效率高、功率密度高、绕组端部短、转矩脉动低等突出 优点，被广泛的应用在工业装备自动化机器人、多轴联动数控机床等直接驱动领域。因为所 应用的环境需要电机在低速状态下运行，所W电机设计时需要增加极数，近极槽永磁力矩 电机采用分数槽绕组分布的形式，有效地解决了传统整数槽电机设计中极数增加但槽数有 限的矛盾。目前，近极槽永磁力矩电机的研究主要集中在电机的转矩优化设计上，希望电机 能在有限的体积下输出更高的转矩，换言之，使其具有更高的转矩密度，又希望电机能具有 较低的转矩波动，W保证驱动对象运行的平稳性。然而，传统的该种电机通常采用无取向娃 钢片制成，从材料自身的导磁特性角度而言，限制了其转矩性能的进一步提升。
【发明内容】
[0003] 针对现有的技术的瓶颈问题，本实用新型提出一种低速近极槽永磁电机的单齿插 齿定子结构，W达到提高定子齿部磁通密度和气隙磁通密度，抑制电机的齿顶漏磁，减小电 机转矩脉动的目的。
[0004] 一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，该定子结构包括多个有取向娃钢 片单齿结构和辆部结构，所述的辆部结构设置于机座上，辆部结构设置有多个凹槽，且上述 凹槽内壁一侧设置有突起；所述的单齿结构沿圆周方向排布，单齿结构底端一侧设置突起 部分有与辆部结构凹槽内部突起配合使用的凹槽，使单齿结构与辆部结构固定连接。
[0005] 所述的单齿结构的轴制方向为定子结构径向方向。
[0006] 所述的单齿结构上设置有电枢绕组。
[0007] 所述的单齿结构由单齿冲片沿轴向方向叠压形成。
[0008] 所述的辆部结构凹槽个数与单齿结构相同。
[0009] 本实用新型优点：
[0010] 本实用新型一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，有取向娃钢片轴制方 向与电机定子径向重合，使定子磁力线方向与有取向娃钢片的轴制方向（高导磁性能方 向）相一致；利用有取向娃钢片轴制方向导磁性能好的特点，可将饱和工作点提高，使定子 电流产生的磁动势增大，从而提高定子齿部磁通密度和气隙磁通密度，达到提高电机单位 体积下的转矩密度的目的；采用了单齿成型集中绕组的结构，有效提高槽满率，进一步增大 转矩密度；同时有取向娃钢片垂直于轴制方向导磁率低，又更好地抑制了电机的齿顶漏磁， 因而减小了电机的转矩脉动。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型一种实施例的外转子近极槽永磁环形力矩电机结构示意图；
[0012] 图2是本实用新型一种实施例的单齿插齿结构示意图，其中，图（a)为定子结构， 图化）为辆部结构；图（C)为单齿结构；
[0013] 图3是本实用新型一种实施例的取向和无取向娃钢片电机转矩波形图；
[0014] 图4是本实用新型一种实施例的两种娃钢片电机转矩波动傅里叶分解示意图，其 中，图（a)为有取向娃钢片电机转矩波动傅里叶分解示意图，图化）无取向娃钢片电机转矩 波动傅里叶分解示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。
[0016] 如图1所示，为外转子近极槽永磁环形力矩电机结构示意图；本实用新型采用近 极槽永磁力矩电机，该电机的极数与槽数接近，每极每相槽数约等于1，主磁通从一个磁极 出发，通过气隙进入临近的定子齿，然后经定子辆部绕过定子绕组，再通过两侧相邻的齿回 到与原磁极相邻的两个异向充磁的磁极；因此，较传统整数槽电机相比，该电机磁路W齿部 径向磁路为主，磁密高磁路长，辆部切向磁路短且磁密低。而且，如果按照辆部磁密膝点饱 和来设计辆部的厚度，则辆部的机械强度不够，因此还需加大辆部厚度；经过仿真计算可 知，该种电机的辆部磁通密度只能达到齿磁密最大值的=分之一，该一特性为有取向娃钢 片的应用提供了条件。
[0017] 有取向娃钢片的特性是，有取向娃钢片轴制方向磁密可达2. 0T，垂直轴制方向磁 密约为1. 4T，而无取向冷轴娃钢片磁密为1. 6T，考虑娃钢片的饱和特性可知，在高磁感应 强度下，提高磁密需成倍增大磁场强度，因此，在无取向娃钢片制造的电机中，不能单纯用 增大电流的方法来增加转矩密度。
[001引基于W上特点，本实用新型提出采用有取向娃钢片制作近极槽永磁同步电机定子 铁屯、；单齿拼装结构示意图如图2所示，其中，1为转子辆部，2为转子磁极，3为有取向娃钢 片单齿结构，4为定子电枢绕组，5为辆部结构；
[0019] 在本实用新型实施例中，单齿结构同样采用分片成型工艺，有取向娃钢片为加工 材料，轴制方向为径向方向；如图2中图（a)所示，定子结构包括多个有取向娃钢片单齿结 构3和辆部结构5,所述的辆部结构5设置于机座外侧，如图2中图化）所示，辆部结构设置 有多个凹槽，且上述凹槽内壁一侧设置有突起；如图2中图（C)所示，单齿结构底端一侧设 置有与辆部结构凹槽内部突起配合使用的凹槽，使单齿结构与辆部结构固定连接；所述的 辆部结构凹槽个数与单齿结构相同。
[0020] 本实用新型实施例中，辆部结构选用10钢，工装时定子电枢绕组4先缠绕在有取 向娃钢片单齿结构3上，然后插入辆部结构5。
[0021]W96槽80极电机为例，分析有取向娃钢片与传统无取向娃钢片在电机转矩性能 上表现出的差异；电机均采用外转子结构，转子内圆面安装表贴式永磁体磁极。磁极材料为 钦铁棚；定子分别采用有取向娃钢片和无取向娃钢片材料，但尺寸上保持一致，输入正弦波 电流有效值均为13A。
[0022] 本实用新型实施例中，电机具体尺寸见表1 ;
[0023] 表 1
[0024]
【主权项】
1. 一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，其特征在于，该定子结构包括多个 有取向硅钢片单齿结构和轭部结构，所述的轭部结构设置于机座上，轭部结构设置有多个 凹槽，且上述凹槽内壁一侧设置有突起；所述的单齿结构沿圆周方向排布，单齿结构底端一 侧设置突起部分有与轭部结构凹槽内部突起配合使用的凹槽，使单齿结构与轭部结构固定 连接。
2. 根据权利要求1所述的低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，其特征在于，所 述的单齿结构的轧制方向为定子结构径向方向。
3. 根据权利要求1所述的低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，其特征在于，所 述的单齿结构上设置有电枢绕组。
4. 根据权利要求1所述的低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，其特征在于，所 述的单齿结构由单齿冲片沿轴向方向叠压形成。
5. 根据权利要求1所述的低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，其特征在于，所 述的轭部结构凹槽个数与单齿结构相同。
【专利摘要】本实用新型一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，属于电机技术领域，有取向硅钢片轧制方向与电机定子径向重合，使定子磁力线方向与有取向硅钢片的轧制方向(高导磁性能方向)相一致；利用有取向硅钢片轧制方向导磁性能好的特点，可将饱和工作点提高，使定子电流产生的磁动势增大，从而提高定子齿部磁通密度和气隙磁通密度，达到提高电机单位体积下的转矩密度的目的；采用了单齿成型集中绕组的结构，有效提高槽满率，进一步增大转矩密度；同时有取向硅钢片垂直于轧制方向导磁率低，又更好地抑制了电机的齿顶漏磁，因而减小了电机的转矩脉动。
【IPC分类】H02K1-12
【公开号】CN204408032
【申请号】CN201520088524
【发明人】董婷, 李风辉, 孙晓威
【申请人】沈阳工业大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月6日