[發(fā)明專利]永磁力矩電機(jī)的定子以及具有高轉(zhuǎn)矩密度的永磁力矩電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610906992.3
• 申請(qǐng)日: 2016-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN107959361A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳進(jìn)華;楊桂林;張馳;孫賢備;張杰;李振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): H02K1/12
• 分類號(hào): H02K1/12;H02K1/27
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 單英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效高轉(zhuǎn)矩密度永磁力矩電機(jī)。

背景技術(shù)

永磁力矩電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子,定子包括定子鐵心和電樞繞組，定子鐵心包括定子軛部和定子齒部，定子齒部由數(shù)個(gè)定子齒構(gòu)成，電樞繞組繞行在各定子齒上，各相鄰定子齒之間為槽。目前，定子軛部和定子齒部為一體結(jié)構(gòu)，在定子的裝配工藝中，一般是將各電樞繞組裝配在相應(yīng)的定子齒上。為了防止繞組漏出槽外，目前一般采用密封材料將各槽口密封，從而起到槽楔的功能。但是，由于一般槽楔為不導(dǎo)磁材料，使得電機(jī)存在齒槽轉(zhuǎn)矩，將影響電機(jī)的性能。另外，密封槽口的工藝成本高、效率低，尤其是當(dāng)槽數(shù)增加時(shí)，工藝繁瑣，增加了定子的制作成本，降低了制作效率，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。

另外，永磁力矩電機(jī)的損耗是需要科技工作者考慮的問題之一。永磁力矩電機(jī)的損耗主要來源于繞組的電阻損耗和定子鐵心材料的磁滯和渦流損耗。目前，永磁電機(jī)定子鐵心主要采用傳統(tǒng)硅鋼片，這種材料的鐵心損耗較大，尤其在高頻電機(jī)中，鐵心損耗尤為嚴(yán)重，制約了電機(jī)在高頻高速場(chǎng)合的應(yīng)用。

應(yīng)用于機(jī)器人、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)外圍、輪轂驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合的電機(jī)要求轉(zhuǎn)矩密度大，因此在設(shè)計(jì)中通常取多極數(shù)磁極以降低每極磁通，進(jìn)而可以減少相應(yīng)定子軛部尺寸，從而使同樣功率的電機(jī)可以減小體積，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度(極數(shù)為10-30之間)。但是同時(shí)，相同轉(zhuǎn)速下(如3000rpm)，極數(shù)增加使得頻率增大，單位體積的鐵心損耗(與供電頻率的1.3次方成正比)隨之增大。若取10對(duì)極，供電頻率將達(dá)到500Hz，如果采用相同材料和磁通密度的話，該電機(jī)定子鐵心單位體積的損耗將為普通工頻電機(jī)的20倍，如果不采取降低鐵心損耗或冷卻措施，電機(jī)將無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述永磁力矩電機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種永磁力矩電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有利于提高定子的裝配工藝，成本低，效率高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種永磁力矩電機(jī)的定子，包括定子鐵心和電樞繞組，定子鐵心包括定子軛部和定子齒部，定子齒部由數(shù)個(gè)定子齒構(gòu)成，電樞繞組繞行在各定子齒上，各相鄰定子齒之間為槽；其特征是：

所述定子軛部與定子齒部可分離；

所述的各槽口由密封材料密封，使所述各定子齒與槽口的密封材料形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；

所述定子軛部與定子齒部可通過卡槽插合式連接在一起，即，在各定子齒的端部以及定子軛部的相對(duì)應(yīng)位置制有成對(duì)相匹配的凸形卡條與凹形卡槽，沿所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的軸向，各成對(duì)相匹配的凸形卡條與凹形卡槽可插合在一起；

或者，所述定子軛部與定子齒部可通過扣合式連接在一起，即，在定位片所述各定子齒的端部以及定子軛部的相對(duì)應(yīng)位置制有成對(duì)相匹配的凸起與凹陷，沿所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的軸向，各成對(duì)相匹配的凸起與凹陷可卡合在一起。

這種結(jié)構(gòu)的定子中，通過密封材料將各定子齒間的槽口密封，使定子齒部呈環(huán)形整體結(jié)構(gòu)，定子軛部呈另一整體結(jié)構(gòu)，二者彼此可分離，因此在定子裝配工藝中，將各電樞繞組裝配在相應(yīng)的定子齒上后可通過卡槽插合或者扣合直接將二者連接在一起，工藝簡(jiǎn)單，成本低、效率高，省卻了單獨(dú)密封槽口的繁瑣工藝，便于模塊化生產(chǎn)；另一方面，由于為閉口槽，也可以減少電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高永磁力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。

考慮到永磁力矩電機(jī)的損耗，作為優(yōu)選，本發(fā)明中所述定子鐵心采用納米晶合金材料或高牌號(hào)硅鋼材料，這種材料的鐵心損耗較小，可以實(shí)現(xiàn)高頻運(yùn)行條件下的低損耗、高轉(zhuǎn)矩密度運(yùn)行，并且電機(jī)的效率有所提高。進(jìn)一步優(yōu)選，所述定子鐵心由沖片疊壓而成。

作為優(yōu)選，所述的密封材料采用納米晶合金材料。

利用本發(fā)明的定子構(gòu)成的永磁力矩電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，在所述定子和轉(zhuǎn)子之間為工作氣隙。目前，永磁力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子大多采用傳統(tǒng)的永磁體結(jié)構(gòu)，相比感應(yīng)力矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度有所提高，但應(yīng)用于要求更高的航空航天、機(jī)器人等場(chǎng)合轉(zhuǎn)矩密度仍顯不足，因此有文獻(xiàn)介紹采用halbach永磁體陣列結(jié)構(gòu)提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度，提高電機(jī)效率。但是，傳統(tǒng)halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)制加工上存在永磁體充磁復(fù)雜的問題，安裝不方便等問題。