一种用于环形永磁电机的模块化定子的制作方法

1.本发明涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种用于环形永磁电机的模块化定子。


背景技术：

2.永磁电机因其具有高效率、高力矩惯量比、高能量密度、低碳环保等优点，逐渐成为未来电机的主要发展趋势之一。定子是电机静止不动的部分，作用是产生旋转磁场，主要由机座、定子铁芯、绕组线圈以及固定这些部分的其他结构件组成。
3.一方面，现有的永磁电机定子铁芯，其定子冲片多采用整体冲压的方式冲出定子槽口，这种结构用在环形电机上，使得定子冲片的利用率降低，造成原材料的浪费，增加了产品生产成本。
4.另一方面，传统有绕组的定子铁芯和机座的装配工艺是使用热套装配技术，将有绕组的定子铁芯与机座装配一起，所谓热套装配，就是在较高温度下，利用热胀冷缩原理，使机座加热膨胀后冷却，机座收缩包住有绕组的定子铁芯，可靠性高。
5.然而，环形永磁电机采用im5710安装方式，分瓣式设计和组装，无转轴无轴承，电机的转子通过转子支架固定在球磨机法兰盘上，定子直接固定在地面上，已经不适用传统的热套装配工艺。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于环形永磁电机的模块化定子。所述一种用于环形永磁电机的模块化定子为四等分设计的模块化结构，包括两个上部定子瓣和两个下部定子瓣；两个上部定子瓣和两个下部定子瓣相互拼接，并通过端面连接板紧固件相互拼接装配成一个完整的定子，装配完成的定子呈圆形结构。
7.上部定子瓣和下部定子瓣的电枢绕组分为u相、v相和w相，由绕制在定子铁芯的每个定子齿铁芯上的绕组线圈按照电气线路图的设计要求实现电气连接，每相由三条支路组成，三条支路通过焊接的方式并联于每个定子瓣的汇流环上，各定子瓣之间的汇流环通过螺栓紧固的方式实现串联连接。
8.其中，上部定子瓣包括上机座、若干个定子齿铁芯、两个温度传感器。两个温度传感器预埋于上部定子瓣绕组内部的中间位置。
9.其中，所述上机座包括定子铁芯安装板、上机壳侧壁、端部连接板、机座内加强板、加强钢管和吊耳座。
10.其中，定子铁芯安装板的内圆表面设置有若干个通孔，用于安装定子齿铁芯。定子齿铁芯通过定子齿铁芯紧固件固定安装在定子铁芯安装板上。
11.其中，定子铁芯安装板外表面，分别设置有三块上机壳侧壁，每块上机壳侧壁两端之间留有一定距离，用于焊接端部连接板。所述上机壳侧壁之间，设置有若干个机座内加强板，沿径向方向间隔15
°
呈发散状分布。
12.其中，所述上机壳侧壁等角度设置有若干个通孔，用于安装加强钢管。
13.优选地，上机壳侧壁设置有三个通孔。
14.其中，所述加强钢管在起到结构加强作用的同时，可作为吊装位，用于垂直吊装机座。
15.其中，所述端部连接板的表面设置有若干个锪孔，所述锪孔用于安装连接板紧固件。
16.其中，相邻端部连接板的侧面，设置有骑缝销孔，用于安装骑缝销。
17.其中，所述上机座的机壳侧壁外侧设置有吊耳座；吊耳座上开有螺纹孔，吊环安装在螺纹孔上，用于水平吊装机座。
18.其中，所述定子齿铁芯为模块化设计，每个定子齿铁芯为一个模块单元，若干个模块化定子齿铁芯依次拼装在机座的定子铁芯安装板上，组装成单个定子瓣。
19.其中，定子齿铁芯包括定子齿冲片、定子铁芯固定键、定子铁芯压板、定子绝缘端板和绕组线圈。
20.其中，所述定子齿铁芯通过若干个扇形定子齿冲片分段叠压、扣铆、紧固、焊接而成；所述定子齿冲片中间设置有键槽，两侧设置有焊缝槽；所述定子铁芯压板位于定子齿冲片的两端，所述定子铁芯固定键一端依次穿过两端的定子铁芯压板和定子齿冲片，两端焊接固定；所述定子绝缘端板位于定子齿铁芯的两端；所述绕组线圈由若干匝铜线绕制而成。
21.其中，所述端面连接板紧固件包括六角头螺栓、平垫圈、弹垫和螺母；所述定子齿铁芯紧固件包括内六角圆柱头螺钉、平垫圈和弹垫。
22.其中，下部定子瓣包括下机座、若干个定子齿铁芯、两个温度传感器。
23.其中，所述下机座包括下机壳侧壁、地脚螺栓安装板、定子铁芯安装板、端部连接板、机座内加强板、加强钢管和吊耳座。
24.其中，下机座的定子铁芯安装板的内圆表面设置有若干个通孔，用于安装定子齿铁芯。定子齿铁芯通过定子齿铁芯紧固件固定安装在定子铁芯安装板上。
25.其中，下机座的定子铁芯安装板外表面，分别设置有三块下机壳侧壁，每块下机壳侧壁两端之间留有一定距离，用于焊接端部连接板。
26.其中，所述下机壳侧壁之间，设置有若干个机座内加强板。
27.其中，所述下机壳侧壁等角度设置有若干个通孔，用于安装加强钢管。
28.其中，所述加强钢管在起到结构加强作用的同时，可作为吊装位，用于垂直吊装机座。
29.其中，所述端部连接板的表面设置有若干个锪孔；相邻端部连接板的侧面，设置有骑缝销孔，用于安装骑缝销。
30.其中，所述下机座的机壳侧壁外侧设置有吊耳座；吊耳座上开有螺纹孔，吊环安装在螺纹孔上，用于水平吊装机座。
31.其中，所述下机座的底部，设置有地脚螺栓安装板，用于安装地脚螺栓；所述下机壳侧壁设置有豁口，作为拧紧地脚螺栓的操作空间。
附图说明
32.图1为本发明提出的一种用于环形永磁电机的模块化定子总装配结构示意图。
33.图2为图1中a部分放大结构示意图。
34.图3为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的上部定子瓣结构示意图。
35.图4为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的上机座结构示意图。
36.图5为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的下部定子瓣结构示意图。
37.图6为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的下机座结构示意图。
38.图7为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的有绕组的定子齿铁芯结构示意图。
39.图8为本发明提出的用于环形永磁电机的模块化定子的有绕组的定子齿冲片结构示意图。
40.图中：1、上部定子瓣；2、下部定子瓣；3、上机座；301、定子铁芯安装板；302、上机壳侧壁；303、端部连接板；304、机座内加强板；305、加强钢管；306、吊耳座；307、通孔一；308、通孔二；309、通孔三；4、下机座；401、下机壳侧壁；402、地脚螺栓安装板；5、定子铁芯；6、定子齿铁芯；601、定子齿冲片；602、定子铁芯固定键；603、定子铁芯压板；604、定子绝缘端板；605、绕组线圈；7、汇流环；8-1,8-2、温度传感器；9、端面连接板紧固件；10、定子齿铁芯紧固件；11、骑缝销；11-1、第一骑缝销孔；11-2、第二骑缝销孔。
具体实施方式
41.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
42.图1示出了本发明提出的一种用于环形永磁电机的模块化定子总装配结构示意图。
43.模块化定子为四等分设计的模块化结构，包括两个上部定子瓣1和两个下部定子瓣2；两个上部定子瓣1和两个下部定子瓣2相互拼接，并通过端面连接板紧固件9相互拼接装配成一个完整的定子，装配完成的定子呈圆形结构。如图1所示，需要说明的是，图中1仅示出了左侧的上部定子瓣1和左侧的下部定子瓣2通过端面连接板紧固件9连接的结构，由于附图角度的关系，图1中两个上部定子瓣1的连接处、两个下部定子瓣2的连接处，以及右侧上部定子瓣1和右侧下部定子瓣2的连接处并没有标示端面连接板紧固件9，但同样的，上述连接处也是通过该端面连接板紧固件9进行连接固定。
44.每个上部定子瓣1和下部定子瓣2实际上为一个圆形的四分之一，因此每个上部定子瓣1和下部定子瓣2的两端至该圆形的圆形所构成的角度为90
°
。
45.上部定子瓣1和下部定子瓣2的电枢绕组分为u相、v相和w相，由绕制在定子铁芯5的每个定子齿铁芯6上的绕组线圈605按照电气线路图的设计要求实现电气连接，每相由三条支路组成，三条支路通过焊接的方式并联于每个定子瓣的汇流环7上，各定子瓣之间的汇流环7通过螺栓紧固的方式实现串联连接。
46.参见图3-4，上部定子瓣1包括上机座3、若干个定子齿铁芯6、两个温度传感器8-1和8-2。两个温度传感器8-1和8-2预埋于上部定子瓣1绕组内部的中间位置，分别绑扎在绕组与v相汇流环焊接的扁铜线及绕组与w相汇流环焊接的扁铜线上。温度传感器是一种热敏电阻器，是利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而变化的特性来測量温度及与温度有关的参数，井将参数变化量转换为电信号，送入控制系统，实现自动控制。当温度超过一定阈值时，控制系统及时报警并停机检查，从而避免电机温度超过最高工作温度或温升超过规定。在设备正常运行时，温度传感器8-1用于实际工作，温度传感器8-2作为备用，以便当实际工作的温度传感器出现故障时，备用的温度传感器能够及时替换该故障的温度传感器工作。
47.所述上机座3包括定子铁芯安装板301、上机壳侧壁302、端部连接板303、机座内加强板304、加强钢管305和吊耳座306。
48.定子铁芯安装板301的内圆表面设置有若干个通孔，用于安装定子齿铁芯6。定子齿铁芯6通过定子齿铁芯紧固件10固定安装在定子铁芯安装板301上。
49.定子铁芯安装板301外表面，分别设置有三块上机壳侧壁302，每块上机壳侧壁302两端之间留有一定距离，用于焊接端部连接板303。所述上机壳侧壁302之间，设置有若干个机座内加强板304，沿径向方向间隔15
°
呈发散状分布，该分布方向与机壳所受切应力[τ]方向相同。所述机座内加强板304在保证强度、刚度和稳定性要求的同时，可等效成散热筋，以此增加散热面积，降低电机温升，在相同负载情况下温升相对低5k以上。
[0050]
所述上机壳侧壁302等角度设置有若干个通孔，用于安装加强钢管305。优选地，上机壳侧壁302设置有三个通孔，分别是通孔一307、通孔二308和通孔三309。通孔一307、通孔二308的圆心与整个模块化定子圆心的连线的夹角呈22.5
°
；通孔二308、通孔三309的圆心与整个模块化定子圆心的连线的夹角也呈22.5
°
；通孔一307的圆心和端部连接板303与整个模块化定子圆心的连线的夹角也呈22.5
°
；通孔三309的圆心和端部连接板303与整个模块化定子圆心的连线的夹角也呈22.5
°
。
[0051]
其中，所述加强钢管305在起到结构加强作用的同时，可作为吊装位，用于垂直吊装机座。
[0052]
参见图1、3和4，所述端部连接板303的表面设置有若干个锪孔，保证孔口与孔中心线的垂直度，能使连接板紧固件9的螺栓端面与端部连接板303保持良好接触，连接更可靠。且上机座3的相邻端部连接板303的侧面，设置有第一骑缝销孔11-1和第二骑缝销孔11-2，用于安装骑缝销11；其中，第一骑缝销孔11-1为径向的，第二骑缝销孔11-2为轴向的；上机座3相邻的端部连接板303的第一骑缝销孔11-1和第二骑缝销孔11-2为半光孔，两个上机座3相互配合来安装骑缝销11；下机座4与上机座3连接的端部连接板303同样设有第一骑缝销孔11-1和第二骑缝销孔11-2，其结构与安装形式与前述相同。两个下机座4通过端部连接板303相连接；但与前述不同，两个下机座4连接的端部连接板303仅设置第二骑缝销孔11-2，这是因为在径向上，下机座4已经通过地脚螺栓安装板402将下机座4固定。
[0053]
安装的所述骑缝销11位于相邻端部连接板303之间，装配时，将骑缝销11卡在其中一个端部连接板303的半光孔中，再将另一个端部连接板303的半光孔卡在骑缝销11上，既起到了安装定位的作用，又防止定子瓣转动移位。
[0054]
所述上机座3的机壳侧壁外侧设置有吊耳座306；吊耳座306上开有螺纹孔，吊环安装在螺纹孔上，用于水平吊装机座。
[0055]
参见图3、4和7，所述定子齿铁芯6为模块化设计，每个定子齿铁芯6为一个模块单元，若干个模块化定子齿铁芯6依次拼装在机座的定子铁芯安装板301上，组装成单个定子瓣。定子齿铁芯6包括定子齿冲片601、定子铁芯固定键602、定子铁芯压板603、定子绝缘端板604和绕组线圈605。
[0056]
其中，所述端面连接板紧固件9包括六角头螺栓、平垫圈、弹垫和螺母；所述定子齿铁芯紧固件10包括内六角圆柱头螺钉、平垫圈和弹垫。
[0057]
参见图5和6，下部定子瓣2包括下机座4、若干个定子齿铁芯6、两个温度传感器8-1和8-2。两个温度传感器8-1和8-2预埋于下部定子瓣2绕组内部的中间位置，分别绑扎在绕组与v相汇流环焊接的扁铜线及绕组与w相汇流环焊接的扁铜线上。温度传感器实质是一种热敏电阻器，是利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而变化的特性来測量温度及与温度有关的参数，井将参数变化量转换为电信号，送入控制部分，实现自动控制。当温度超过一定阈值时，控制系统及时报警并停机检查，从而避免电机温度超过最高工作温度或温升超过规定。在设备正常运行时，温度传感器8-1用于实际工作，温度传感器8-2作为备用，以便当实际工作的温度传感器出现故障时，备用的温度传感器能够及时替换该故障的温度传感器工作。
[0058]
所述下机座4包括下机壳侧壁401、地脚螺栓安装板402、定子铁芯安装板301、端部连接板303、机座内加强板304、加强钢管305和吊耳座306。
[0059]
下机座4的定子铁芯安装板301的内圆表面设置有若干个通孔，用于安装定子齿铁芯6。定子齿铁芯6通过定子齿铁芯紧固件10固定安装在定子铁芯安装板301上。
[0060]
下机座4的定子铁芯安装板301外表面，分别设置有三块下机壳侧壁401，每块下机壳侧壁401两端之间留有一定距离，用于焊接端部连接板303。所述下机壳侧壁401之间，设置有若干个机座内加强板304，沿径向方向间隔15
°
呈发散状分布，该分布方向与机壳所受切应力[τ]方向相同。所述机座内加强板304在保证强度、刚度和稳定性要求的同时，可等效成散热筋，以此增加散热面积，降低电机温升，在相同负载情况下温升相对低5k以上。
[0061]
所述下机壳侧壁401等角度设置有若干个通孔，用于安装加强钢管305。优选地，下机壳侧壁401设置有三个通孔。三个通孔的设置与上机壳侧壁302一样，在此不再赘述。
[0062]
其中，所述加强钢管305在起到结构加强作用的同时，可作为吊装位，用于垂直吊装机座。
[0063]
参见图1、5和6，所述端部连接板303的表面设置有若干个锪孔，保证孔口与孔中心线的垂直度，能使连接板紧固件9的螺栓端面与端部连接板303保持良好接触，连接更可靠。且相邻端部连接板303的侧面，设置有骑缝销孔，用于安装骑缝销11。
[0064]
所述下机座4的机壳侧壁外侧设置有吊耳座306；吊耳座306上开有螺纹孔，吊环安装在螺纹孔上，用于水平吊装机座。
[0065]
参见图5、6和7，所述定子齿铁芯6为模块化设计，每个定子齿铁芯6为一个模块单元，若干个模块化定子齿铁芯6依次拼装在下机座的定子铁芯安装板301上，组装成单个定子瓣。定子齿铁芯6包括定子齿冲片601、定子铁芯固定键602、定子铁芯压板603、定子绝缘端板604和绕组线圈605。
[0066]
所述定子齿铁芯6通过若干个扇形定子齿冲片601分段叠压、扣铆、紧固、焊接而成，保证叠压系数不小于0.98；所述定子齿冲片601的电阻系数大、磁滞回线面积小、厚度为
0.5mm，中间设置有键槽，两侧设置有焊缝槽；所述定子铁芯压板603位于叠压成型定子齿冲片601的两端，所述定子铁芯固定键602一端依次穿过两端的定子铁芯压板603和定子齿冲片601，两端焊接固定；同时，定子齿冲片601两侧的焊缝槽焊后磨平；所述定子绝缘端板604位于定子齿铁芯6的两端，采用pa66材质，具有很高的机械强度，软化点高，耐热性好，电绝缘性好；所述绕组线圈605由若干匝铜线绕制而成，铜线采用高强度复合薄膜绕包铜扁线，损耗低、效率高。
[0067]
参见图6，所述下机座4的底部，设置有地脚螺栓安装板402，用于安装地脚螺栓；所述下机壳侧壁401设置有豁口，作为拧紧地脚螺栓的操作空间。
[0068]
通过前文的描述，将模块化的上部定子瓣1和下部定子瓣2拼装成完整的定子，定子的直径大于1180mm。
[0069]
综上所述，由于采用了本本发明的技术，本发明的有益效果是：本发明中，定子的模块化分瓣设计，是将定子为模块化四等分设计，每个定子瓣为90
°
，但不限于此，例如也可以分为两瓣、三瓣或六瓣。定子瓣之间用骑缝销和紧固件连接固定，不仅起到了安装定位的作用，而且防止定子瓣转动移位。装配工艺性好，易安装拆卸，提高设备稳定性。
[0070]
本发明中，定子采用分瓣式的若干个模块化设计，每个模块分体式组装成一个完整的定子，当使用过程中出现某一个模块或多个模块出现损坏的情况时，只要将机器调整为检修模式使得机器停机，即可对损坏的模块进行维修或更换。如果仅仅只是一个模块出现损坏或故障，只要更换或维修该模块即可修复，这样能够极大的提高排障的效率，而且也能极大的节约维修的成本。而在定子的运输和安装过程中，模块化设计使得定子实现模块式的小型化，因此还便于运输和安装。
[0071]
本发明中，定子铁芯沿圆周方向分为若干个模块化定子齿铁芯，满足电机电磁性能要求，选用合理的冲片结构，提高硅钢片的利用率，减少材料浪费，节省资源，降低生产成本。
[0072]
本发明中，定子铁芯经vpi真空加压浸漆处理成为一个完整的整体，具有良好的电气、机械、防潮性能和热稳定性，生产效率高。
[0073]
本发明中，机座主要由机壳侧壁、定子铁芯安装板、内加强板和加强钢管等组成。其中，加强钢管间隔22.5
°
均布，内加强板沿径向方向间隔15
°
呈发散状分布，与机壳所受切应力[τ]方向相同，结构更合理，受力更均匀，减轻了整个机座的重量，达到降低生产成本的目的。
[0074]
本发明中，机壳侧壁与加强结构之间形成的非封闭空腔结构，可将内加强板结构等效成散热筋，增加散热面积，显著降低电机温升，在相同负载情况下温升低5k以上。
[0075]
本发明中，定子瓣的绕组内部中间位置，预埋有温度传感器，将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,温度的采集范围可达-50℃～200℃。实时监测埋置点绕组的温度，确保温控保护功能的有效性，避免电机温度超过最高工作温度或温升超过规定，提高设备可靠性。
[0076]
本发明中，采用左、中、右三处脚螺栓安装板支撑的结构型式，结构更合理，受力更均匀，强度高，刚度大，稳定性好。
[0077]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。