一种叠片组转子磁通切换型永磁电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种叠片组转子磁通切换型永磁电机，包括凸极结构的定子和设置于定子内侧的转子；定子上设置有U形导磁铁心，U形铁心靠近槽口的齿部设有不对称极靴，定子齿内嵌有永磁体，永磁体切向充磁且相邻两永磁体的充磁方向相反。转子上既无永磁体也无绕组。转子由叠片组、极握、转子铝块和转子轴组成，叠片组由轴向导磁叠片和非导磁叠片沿径向交替叠压而成，并由极握固定于转子铝块上。该电机特殊的转子结构强迫磁通通过转子叠片圆形路径，定转子极宽较大，使得永磁磁通路径上磁阻随转子旋转变化较为平缓，因此，相比凸极结构转子磁通切换永磁电机，转子轴向叠片结构和定子不对称极靴能够有效削弱了电机的齿槽转矩，降低了电机的转矩脉动。
【专利说明】一种叠片组转子磁通切换型永磁电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种电机，具体涉及一种叠片组转子磁通切换型永磁电机。
【背景技术】
[0002]随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善、价格的逐步降低以及新型电力电子器件的应用，加上永磁电机开发技术的逐步成熟，使得永磁电机在国防和工业等各个领域获得越来越广泛的应用。永磁材料的使用，使得永磁电机与传统电励磁电机相比，具有结构简单、体积小、质量轻、效率高和运行可靠等优点。
[0003]磁通切换型永磁电机属于一种永磁同步电机。其基本结构类似一台开关磁阻电机，为双凸极结构，但是在每个定子齿内嵌有径向充磁的永磁体。永磁体产生的磁通路径随着转子位置的改变而发生变化，使得定子绕组匝链的磁通发生交变，这与定子轭部内嵌永磁体的双凸极永磁电机在本质上是不同的。双凸极永磁电机中磁通随转子位置仅发生幅值变化而无极性变化，因此，双凸极永磁电机是单极性电机。磁通切换型永磁电机中磁通随转子位置交变，即幅值和极性均发生变化，磁通切换型永磁电机是一种双极性电机。
[0004]磁通切换型永磁电机主要结构特点是:(I)采用永磁材料并将永磁体置于定子上；(2)定子电枢绕组为集中式绕组，端部较短，绕制成型后再嵌入定子槽内；(3)转子铁心由导磁材料制成,转子上既无永磁体也无电枢绕组。磁通切换型永磁电机结构简单、坚固耐用、适合宽转速范围运行，同时具有较高的功率密度和效率等优点。因此，磁通切换型永磁电机具有广泛的工业应用前景，适合于工作温度较高、对电机体积和质量有严格要求同时又要有较大出力的应用场合，如航空航天、电动车等领域。
[0005]目前的磁通切换型永磁电机的转子主要采用凸极结构。研究表明，双凸极结构的磁通切换型永磁电机一个明显的缺点是齿槽转矩偏大，而齿槽转矩是引起电机额定运行时转矩脉动的一个主要原因。通常，采用斜极、齿部虚槽等方法来减小齿槽转矩，但是这会增加加工难度，同时斜槽斜极还会降低电机的出力。
【发明内容】
[0006]发明目的:针对上述现有技术，提供一种叠片组转子磁通切换型永磁电机，在保证幅值和感应电势正弦度的同时，有效降低了该电机的齿槽转矩和转矩脉动。
[0007]技术方案:本发明为解决上述问题，采用如下技术方案:
[0008]一种叠片组转子磁通切换型永磁电机，包括凸极结构的定子和设置于所述定子内侧的叠片组结构转子；所述定子上设置有6η个U形定子导磁铁心，两个相邻U形定子导磁铁心的相邻侧边形成一个定子齿，定子齿中内嵌有永磁体，所述永磁体切向充磁且两相邻永磁体的充磁方向相反，定子齿上绕有集中式电枢线圈，同相集中式电枢线圈串联或并联连接，形成三相电枢绕组；所述转子包括固定设置在转子块上的5η个叠片组以及转子轴，所述每个叠片组由圆弧形轴向叠片沿转子径向叠压而成，每个叠片组张口朝向所述定子，每个叠片组占转子360° /5η机械角，相邻两叠片组的相邻叠片端部形成转子极，其中η为正整数。
[0009]作为本发明的改进，所述U形定子导磁铁心靠近槽口的齿部设有不对称极靴，同一定子齿上的两U形铁心极靴宽度相同，相邻定子齿上极靴宽度不同。
[0010]作为本发明对进一步改进，所述定子(2)上还包括5η个极握(14)，所述每个叠片组(13)通过一个极握固定在所述转子铝块(15)上。
[0011]进一步的，所述用于固定叠片组的极握(14)为非导磁材料。
[0012]作为本发明的优选方案，所述转子叠片组(13)由轴向导磁叠片和非导磁叠片沿转子径向交替叠压而成。
[0013]进一步的，所述转子极的极宽为U形导磁铁心(22)靠近槽口的单个齿部宽度的
2-3 倍。
[0014]进一步的，所述用于固定转子叠片组的转子块(13)采用非导磁材料制成。
[0015]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0016](I)本发明的叠片组转子磁通切换型永磁电机由于采用叠片组结构转子，两个相邻的叠片组形成一个转子极，使得转子有较大极宽，但有效导磁极宽几乎不变，经过优化设计选择最优的转子极宽，即转子极的极宽为U形导磁铁心靠近槽口的单个齿部宽度的2-3倍，从而可有效降低电机的齿槽转矩，定子U形铁心齿部的不对称极靴可进一步降低电机的齿槽转矩。
[0017](2)转子为圆柱体，极握部分为非导磁材料，极握部分相当于转子槽，实际上转子为凸极结构，相邻两叠片组靠近气隙的部分相当于转子极，永磁体产生的磁通通过U形定子铁心、圆弧形转子叠片组与定子绕组匝链，定子绕组匝链的磁通为双极性，电机感应电势有较好的正弦度。
[0018](3)本发明的叠片组转子磁通切换型永磁电机由于采用叠片组结构转子，在节省硅钢片和永磁材料用量的同时，电机能够提供和凸极结构转子相当的输出平均转矩，且有较小的转矩脉动。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为6/5极叠片组转子磁通切换型永磁电机示意图；
[0020]图2为6/5极叠片组转子磁通切换型永磁电机的转子圆弧形轴向叠片结构示意图；
[0021]图3为12/10极叠片组转子磁通切换型永磁电机示意图；
[0022]图中有:叠片组结构转子1、定子2、圆弧形轴向叠片11和12、叠片组13、转子极握14、转子铝块15、转子轴16、永磁体21、U形铁心22、集中式电枢线圈23、不对称极靴24。
【具体实施方式】
[0023]下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步具体说明。
[0024]实施例1:如图1所述为6/5叠片组转子磁通切换型永磁电机，包括凸极结构的定子2和设置于所述定子2内侧的叠片组结构转子I。定子2上设置有6个U形定子导磁铁心22，U形定子导磁铁心靠近槽口的齿部设有不对称极靴，用厚度为0.35mm的硅钢片按图I所示的U形冲成定子冲片，冲片沿轴向叠压成定子铁心。两个相邻U形定子导磁铁心的相邻侧边形成一个定子齿，定子齿中内嵌有永磁体21,定子上共嵌有6块永磁体21,永磁体21选择铁氧体或者钕铁硼等永磁材料，永磁体21切向充磁且两相邻永磁体21的充磁方向相反。同一定子齿上的两U形铁心极靴宽度相同，相邻定子齿上极靴宽度不同。定子齿上绕有集中式电枢线圈23，共6个集中式电枢线圈23，同相集中式电枢线圈串联或并联连接，形成三相电枢绕组。转子I由5个叠片组13，5个极握14、转子块15及转子轴16组成。如图2所示，每个叠片组由圆弧形轴向导磁叠片和非导磁叠片沿转子径向交替叠压而成，导磁叠片采用0.27_厚的冷轧硅钢片，非导磁叠片采用比冷轧硅钢片厚度略小的电工纸。每个叠片组张口朝向定子2侧，每个叠片组13占转子72°机械角，相邻两叠片组的相邻叠片端部形成转子极，转子极的极宽为U形导磁铁心22靠近槽口的单个齿部宽度的2-3倍，即叠片组13厚度为I?2倍U形定子铁心单个齿宽。叠片组13通过非导磁材料的极握14固定于转子块15上，该极握14位于叠片组的圆弧内，极握14的一面与叠片组13的的圆弧面贴合，极握14的另一面也为圆弧形。通过极握14与叠片组13以及转子块15的配套安装，使得I转子为表面光滑的圆柱体结构。极握14为非导磁材料，用于固定转子叠片组的转子块13采用非导磁材料制成，在本实施例中转子块为铝制转子块。
[0025]实施例2:如图3所示为12/10叠片组转子磁通切换型永磁电机，是在实施例1所述的6/5叠片组转子磁通切换型永磁电机的基础上将定子单元、转子单元进行倍数扩充得到的。该结构的叠片组转子磁通切换型永磁电机定子部分包括12个U形定子导磁铁心2，两个相邻U形定子导磁铁心的相邻侧边形成一个定子齿，相邻U形定子导磁铁心之间设有永磁体21，共12个永磁体。定子齿上绕有集中式电枢线圈23，共12个集中式电枢线圈23，同相集中式电枢线圈串联或并联连接，形成三相电枢绕组。转子I由10个叠片组13、10个极握14、转子块15及转子轴16组成。每个叠片组张口朝向定子2侧，每个叠片组13占转子36°机械角，相邻两叠片组的相邻叠片端部形成转子极，叠片组13通过非导磁材料的极握14固定于转子块15上。12/10叠片组转子磁通切换型永磁电机其余结构设置均与6/5叠片组转子磁通切换型永磁电机一致。
[0026]本发明中的磁通切换型永磁电机定子齿部设有极靴，转子采用叠片组结构，轴向叠片组用极握固定于转子铝块上。独特的转子叠片组，使得转子极宽较大，但实际转子极的有效导磁极宽几乎不变，因此永磁体磁通路径上磁阻随转子旋转变化较为平缓，电机齿槽转矩较小，输出转矩较平稳。同时，定转子结构配合又能保证电机磁链幅值和波形正弦度。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于，包括凸极结构的定子(2)和设置于所述定子(2)内侧的叠片组结构转子(I);所述定子(2)上设置有6η个U形定子导磁铁心(22)，两个相邻U形定子导磁铁心的相邻侧边形成一个定子齿，定子齿中内嵌有永磁体(21),所述永磁体(21)切向充磁且两相邻永磁体(21)的充磁方向相反,定子齿上绕有集中式电枢线圈(23)，同相集中式电枢线圈串联或并联连接，形成三相电枢绕组；所述转子(I)包括固定设置在转子块(15)上的5η个叠片组(13)以及转子轴(16)，所述每个叠片组由圆弧形轴向叠片沿转子径向叠压而成，每个叠片组张口朝向所述定子(2)，每个叠片组(13)占转子360° /5η机械角，相邻两叠片组的相邻叠片端部形成转子极，其中η为正整数。
2.根据权利要求1所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述U形定子导磁铁心靠近槽口的齿部设有不对称极靴，同一定子齿上的两U形铁心极靴宽度相同，相邻定子齿上极靴宽度不同。
3.根据权利要求1或2所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述定子(2)上还包括5η个极握(14)，所述每个叠片组(13)通过一个极握固定在所述转子铝块(15)上。
4.根据权利要求3所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述用于固定叠片组的极握(14)为非导磁材料。
5.根据权利要求1或2所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述转子叠片组(13)由轴向导磁叠片和非导磁叠片沿转子径向交替叠压而成。
6.根据权利要求1或2所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述转子极的极宽为U形导磁铁心(22)靠近槽口的单个齿部宽度的2-3倍。
7.根据权利要求1或2所述的叠片组转子磁通切换型永磁电机，其特征在于:所述用于固定转子叠片组的转子块(13)采用非导磁材料制成。
【文档编号】H02K1/17GK103825420SQ201410058580
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】林明耀, 李念, 付兴贺, 郝立 申请人:东南大学