一种高转矩密度、高效率的永磁电机的制作方法

本发明涉及一种永磁电机，属于电机领域。

背景技术：

近年来，永磁电机在经济、国防等领域得到越来越广泛的应用，其技术也日趋成熟。在国家极端环境资源开发需求的牵引下，对极端环境用永磁电机提出了新要求。例如在月球表面，通常要求电机兼具高转矩密度、高线性度和高效率的优点。在提高转矩密度方面，目前常用的方法是电机定子铁心增大槽口或者采用直齿结构，即减小或去掉传统定子冲片上的齿冠，其优点是能够显著减小槽口漏磁，降低电机磁路的饱和程度，同时可以增大电枢反应主磁通，因此能够较大幅度地提高电机的转矩密度；但该结构的缺点是电机定子槽口宽度较大，转子永磁体上会产生较大的涡流损耗，降低电机的效率，同时会产生较大的定位力矩，不利于电机位置的精准控制。对集中绕组的绕线式定子铁心而言，大槽口或直齿结构缺少了齿冠对线圈导体的位置限制，增加了电机制造难度。普通工况对永磁电机的过载能力，产生的涡流损耗大小要求较低，但对于极端环境用高转矩密度永磁电机而言，这一问题不容忽视。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高转矩密度、高效率的永磁电机，克服现有技术的不足，从而满足极端环境资源开发领域对高性能永磁电机的需求。

实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高转矩密度、高效率的永磁电机，它包括定子组件和转子组件，所述的定子组件包括机壳、定子铁心和定子绕组，所述的定子铁心由数个定子冲片叠压而成，每个定子冲片上沿圆周方向均布设有多个齿槽，多个定子冲片上的齿槽一一对应设置，并构成定子绕组安装槽，定子冲片上每相邻两个齿槽之间的齿的两侧均具有凸起部分，该凸起部分为齿冠，所述的转子组件包括转轴和2p块永磁体，其中p为电机的极对数，所述的2p块永磁体均通过胶粘的方式固定在转轴外表面，并形成一个圆柱体，所述的定子铁心环套装在2p块永磁体外侧，定子铁心与2p块永磁体之间均设有相同的径向间隙，定子铁心的外圆周面与所述的机壳的内圆周面固定连接，定子铁心的定子绕组安装槽内设置有定子绕组。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明通过在定子冲片的每个齿冠上设置圆形孔或者缺口，能够同时实现高转矩密度、高线性度和高效率的优点。以一台定子外径为80mm、额定转矩为4nm、额定转速为1200r/min的永磁电机为例，如图6~图10所示，经过对比可以发现，本发明的永磁电机兼有过载能力高和永磁体涡流损耗小的优点，能够同时实现高转矩密度、高线性度和高效率。

附图说明

图1为本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机的径向剖视图；

图2为定子铁心的结构示意图，在定子冲片的每个齿冠上均设有圆形孔；

图3为定子铁心的结构示意图，在定子冲片的每个齿冠上均设有三角形缺口；

图4为定子铁心的结构示意图，在定子冲片的每个齿冠上均设有矩形缺口；

图5为定子铁心的结构示意图，在定子冲片的每个齿冠上方均设有阻拦台阶；

图6为传统结构永磁电机的结构示意图；

图7为定子直齿结构永磁电机的结构示意图；

图8为本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机的结构示意图；

图9为本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机与传统结构永磁电机及定子直齿结构永磁电机的转矩-电流曲线对比图，其中曲线a代表传统结构永磁电机的转矩-电流曲线，曲线b代表定子直齿结构永磁电机的转矩-电流曲线，曲线c代表本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机的转矩-电流曲线；

图10为本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机与传统结构永磁电机及定子直齿结构永磁电机在额定工作点处的永磁体涡流损耗对比条形图，其中d代表传统结构永磁电机，e代表定子直齿结构永磁电机，f代表本发明的一种高转矩密度、高效率的永磁电机。

附图编号说明：

机壳1、定子铁心2、圆形孔2-1、缺口2-2、阻拦台阶2-3、定子绕组3、转轴4、永磁体5。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式给出了一种高转矩密度、高效率的永磁电机，它包括定子组件和转子组件，所述的定子组件包括机壳1、定子铁心2和定子绕组3，所述的定子铁心2由数个定子冲片叠压而成，每个定子冲片上沿圆周方向均布设有多个齿槽，多个定子冲片上的齿槽一一对应设置，并构成定子绕组3安装槽，定子冲片上每相邻两个齿槽之间的齿的两侧均具有凸起部分，该凸起部分为齿冠，所述的转子组件包括转轴4和2p块永磁体5，其中p为电机的极对数，所述的2p块永磁体5均通过胶粘的方式固定在转轴4外表面，并形成一个圆柱体，所述的定子铁心2环套装在2p块永磁体5外侧，定子铁心2与2p块永磁体5之间均设有相同的径向间隙，定子铁心2的外圆周面与所述的机壳1的内圆周面固定连接，定子铁心2的定子绕组3安装槽内设置有定子绕组3。

具体实施方式二：如图2所示，本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，每个所述的定子冲片的每个齿冠上均设有圆形孔2-1，所述的圆形孔2-1设置在齿冠的中部。

具体实施方式三：如图3和图4所示，本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，每个所述的定子冲片的每个齿冠上均设有缺口2-2，所述的缺口2-2垂直于定子冲片轴向的截面形状为三角形或者矩形；缺口2-2设置在齿冠的上部或者下部。

具体实施方式四：如图5所示，本实施方式对具体实施方式一作进一步说明，所述的定子冲片的每个齿冠上方均设置阻拦台阶2-3，使所述的定子绕组3牢固嵌入所述的安装槽内。

技术特征：

技术总结
一种高转矩密度、高效率的永磁电机，属于电机领域。本发明的目的是克服现有技术的不足，从而满足极端环境资源开发领域对高性能永磁电机的需求。该永磁电机包括定子组件和转子组件，定子组件包括机壳、定子铁心和定子绕组，转子组件包括转轴和2p块永磁体，其中p为电机的极对数。本发明的特征在于每个定子冲片的每个齿冠上均设有圆形孔或者缺口，缺口的截面形状可以为三角形或者矩形；圆形孔设置在齿冠的中部，缺口设置在齿冠的上部或者下部。当定子绕组的槽满率较高时，在定子冲片的每个齿冠的上方均设置阻拦台阶，使定子绕组牢固嵌入安装槽内。

技术研发人员：邹继斌;王骞;刘铭传;徐永向;肖利军
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2017.04.27
技术公布日：2017.07.14