一种低速近极槽永磁电机的单齿拼装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拼装定 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拼 装定子结构，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拼装定子结构，该定子结构应用于近极槽永磁电 机，包括多个有取向娃钢片单齿结构，所述的单齿结构设置于机座上，并沿圆周方向排布， 单齿结构的辆部一侧设置有突起，另一侧设置有凹槽，相邻单齿结构通过拼装固定连接。
[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。
[000引本实用新型优点；
[0009] 本实用新型一种低速近极槽永磁电机的单齿拼装定子结构，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】
[0010] 图1是本发明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；
[0011] 图2是本发明一种实施例的单齿拼装结构示意图，其中，图（a)为定子结构，图化） 为单齿结构；
[0012] 图3是本发明一种实施例的取向和无取向娃钢片电机转矩波形图；
[0013] 图4是本发明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】
[0014] 下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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、；
[0018] 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。
[0019] 在本实用新型实施例中，采用W单齿分片成型工艺，W有取向娃钢片为加工材料。 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,有取向娃钢片单齿结构 3包括齿顶、齿部和辆部；单齿沿圆周方向W中屯、放射形排列的拼装式定子结构，有取向娃 钢片单齿结构3的辆部一侧设置有突起，另一侧设置有凹槽，相邻单齿结构通过拼装固定 连接；
[0020] 如图2中图化）所示，所述的有取向娃钢片轴制方向与电机定子径向重合，使定子 磁力线方向与娃钢片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，电机单位体积下的转矩密度和平均转矩相应得到提高。
[002U如图2中图（a)所示，所述的单齿结构上设置有定子电枢绕组4 ;定子电枢绕组4 先缠绕在单齿结构上，然后进行插接；
[0022] 由于低速近极槽电机的极数和槽数很接近，每个槽几乎对应一个极，低速又需要 采用多极结构，所W该类电机的齿磁密要很大程度地高于辆部磁密，而且辆部往往为了满 足机械强度的要求而加大尺寸，该些因素满足了有取向娃钢片的使用条件，在实际应用中， 应注意轴制方向。
[0023] 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。
[0024] 本实用新型实施例中，电机具体尺寸见表1 ;
[00巧]表1
[0026]
【主权项】
1. 一种低速近极槽永磁电机的单齿拼装定子结构，其特征在于，该定子结构应用于近 极槽永磁电机，包括多个有取向硅钢片单齿结构，所述的单齿结构设置于机座上，并沿圆周 方向排布，单齿结构的轭部一侧设置有突起，另一侧设置有凹槽，相邻单齿结构通过拼装固 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拼装定子结构，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拼装定子结构，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拼装定子结构，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。
【专利摘要】本实用新型一种低速近极槽永磁电机的单齿拼装定子结构，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】CN204408034
【申请号】CN201520090876
【发明人】董婷, 梁瑞, 华莹
【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