CN106160272A - 一种减小齿槽转矩的定子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小齿槽转矩的定子冲片结构及其叠装方法，能够显著地减小齿槽转矩，其目的在于解决了传统开口槽永磁电机齿槽转矩严重的问题，并且能有效提高槽满率。其特征在于这种定子不同与传统的电机定子，其定子由两种结构的硅钢片组合而成，一种是定子齿分离，可以单独安装和加工，另一种则是整个定子齿相连成一个整体，整个定子内侧是一个圆弧，不存在槽开口效应，整个定子由两种硅钢片按照一定的数量组合而成，在不明显影响转矩输出的情况下可以减小齿槽转矩。

Description

一种减小齿槽转矩的定子结构

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种减小齿槽转矩的定子结构。

背景技术

在高精度控制***中，如EPS电机，工业伺服电机等，齿槽转矩和转矩脉动是实现精确控制的关键指标，在传统的电机中，电机槽开口导致气隙不均匀，气隙磁密波形畸变严重，会对电机的齿槽转矩和转矩脉动产生较大影响，同时槽开口过小虽然能减小齿槽转矩，但是也导致了加工和下线困难，也降低了电机的槽满率。

为了解决上述的问题，现有技术中采用多种方式来解决上述问题，例如专利文献(CN102522860A)公开了一种闭口槽定子由两个铁芯块拼接而成，其中一个是定子铁芯的轭部圆环，每个齿部通过闭合槽口连接而成，其制作方法如下：在一块铁芯钢板上冲制出定子铁芯的轭部圆环；利用剩下的铁芯钢板料，旋转冲模角度直接可以冲出齿部圆环；或者先冲出齿部圆环，再旋转冲模角度冲出轭部圆环；将齿部圆环反向旋转奇数倍数，与轭部圆环相互吻合装配成整体定子；但是上述技术存在如下问题：定子齿全部连在一起会导致相临齿之间的漏磁变大，而漏磁变大则会导致电机转矩下降，同时会导致转矩脉动和齿槽转矩增加；所有定子齿连在一起，如果连接处的宽度过小，定子强度不够会导致定子变形，如果宽度过大则会导致漏磁过大，影响电机的性能。

另外还有专利文献(CN204205738U)公开了一种分体式定子结构，首先，定子齿和定子轭分离，这样在绕线时可以从靠近定子轭的一边绕线，使绕线更加简单。其次，该定子由偶数个定子齿构成，相邻的定子齿之间采用弧形连接，连接在一起的两个定子齿作为一个整体与定子轭相连，每一层的定子叠片之间采用错位的方式连接，这样就可以保证整个定子齿连成一个整体，但是上述技术中主要存在如下问题：采用此种技术的连接方式，定子齿的个数必须为偶数，这就限制了可以使用这种定子结构的范围，并且在上述的设计中相邻定子齿之间采用弧形两节，导致整个定子仍然有槽开口，气隙仍然不均匀，导致电机的齿槽转矩和转矩脉动仍然较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种减小齿槽转矩的定子结构，能够显著地减小齿槽转矩，其目的在于解决了传统开关磁阻电机转矩脉动大的问题，并且能有效提高槽满率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种减小齿槽转矩的定子结构，其特征在于，该定子结构由两种类型叠片叠加组合而成；

第一类型叠片的多个定子齿在靠近轴心的一端断开不连接；第二类型叠片的多个定子齿在靠近所述轴心的一端不断开连接。

进一步地，所述定子齿齿内侧加工出向外的凸台，相邻的定子齿的凸台之间的距离为1-3mm。

进一步地，所述多个定子齿的外部设置有定子轭部圆环，用于所述定子结构的叠加固定。

进一步地，所述两种类型的叠加方式为：所述第一类型叠片多个叠加形成第一结构后，所述第一结构与所述第二类型叠片间隔叠加形成所述定子结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提出的整体齿结构解决了传统电机气隙磁密在槽开口的地方会突然下降，气隙磁密畸变的问题，使气隙磁密沿圆周均匀分布。

(2)本发明提出的定子铁心结构采用分离齿和整体齿两种类型的叠片按照一定的比例组合而成，该定子铁心结构在不增加漏磁的情况下通过两种叠片的组合可以减小齿槽转矩和转矩脉动；

(3)由于采用了本发明所涉及的分离齿结构，在加工时不需要加工出整个定子叠片，只需要加工出相同的分离齿，再进行组合，这种结构使加工更加简单，拆卸和维护也更加方便；

(4)采用定子齿和定子轭分离的结构，加工更加灵活，下线更加简单，同时可以提高槽满率。

附图说明

图1是按照本发明实现的定子轭部圆环的结构；

图2是按照本发明实现的分离齿机构；

图3是按照本发明实现的整体齿结构；

图4，图5分别是按照本发明实现的分离齿、整体齿与定子轭部圆环的装配图；

图6是电机定子的整体叠装示意图，图7是电机定子的剖面视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-定子轭部圆环 2-定子轭部圆环凹槽 3-分离齿 4-整体齿凸起5-整体齿

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，本发明所涉及的定子结构主要包括分离齿，整体齿，定子轭部圆环等部件，通过三者的叠装组成一个完整的定子。

为了能使定子的齿可以和定子轭部组装起来，定子轭部圆环上开有凹槽，从而使定子齿卡入，定子齿与定子圆环的固定可以采用过盈配合或者沿轴向焊接的方式。

整体齿部分所有的定子齿连在一起，即相邻的齿之间没有开槽，加工时整个部分可以作为一个整体加工，与现有专利文献(CN204205738U)所提出的所不同的是，在该专利中，虽然定子相连，但是连接只起到了固定作用，圆弧连接同样带来了槽开口效应。而本专利所提出的连接方式，如图4所示的相邻定子齿连接处5的形状应该和定子齿一起构成一个完整的圆，这样就消除了定子开槽所带来的气隙磁密的畸变。而连接处的宽度应小于等于定子齿顶部凸起的宽度。

分离齿部分每个齿单独加工，相邻齿之间没有任何连接，每个齿可以单独安装，更换，给电机维护带来了方便。分离齿靠近内侧的前端加工了向外凸台，这同样可以减小定子槽开口的宽度，经过分析定子槽开口的宽度在1-3mm之间可以有较好的气隙磁密波形。

三个部分按照一定的比例组合在一起，这样不仅减少了槽开口的数量，降低了槽开口所带来的气隙磁密的突变，可以减小气隙磁密的畸变，同时又不会使漏磁过大，减小齿槽转矩和转矩脉动。

本实施例提出了一种减小齿槽转矩的定子铁芯结构及其叠装方法，该定子铁芯主要由基本结构的叠片叠加产生，其叠片的产生主要分为以下几个结构：分别为定子轭，分离的定子齿，整体的定子齿，分别如图1，2，3所示。

其中，在图1所示的定子轭圆环上开有卡槽2，用来和定子齿装配，图2所示在定子齿的两端上都对立设置有一个凸台，刚好和卡槽2配合使得定子齿和定子轭连成一体，图2和图3的区别在于，图2的定子齿是分离的，而在图3中在靠近轴心的方向上的每个齿之间多加工一段链接结构使得所有的分离齿连成一体，从而形成了闭口槽，使得气隙均匀，从而减小齿槽转矩，分离齿与整体齿与定子轭装配如图6所示。

其中，按照上述设计好的两种叠片结构，按照一定方式叠加从而形成定子铁芯，该定子铁芯由图中所示的两种叠片按一定的数量比例叠压而成，如图6所示，展示了其叠加的结果，一般是如图4所示类型的叠片叠加完成后与如图5所示类型的叠片完成叠加，从而形成整体的结构，如图7所示，是对该定子铁芯结构的剖面示意图。

按照本发明形成的定子铁芯结构，具有如下的设计原理：如果全部采用图4所示的叠片类型来进行叠加，则没有起到减小齿槽转矩的效果，若全部采用图5所示的叠片类型来完成叠加，虽然可以减小齿槽转矩，但是在齿顶部的漏磁很大，使电机的气隙磁密降低，减小了输出转矩，恶化了电机的性能，采用这两种叠片混合叠压制作定子，可以在减小齿槽转矩的同时不会使漏磁增加过多，保证了电机的输出性能。

此外，采用两种叠片混合后的定子，绕组下线时不再像传统的电机一样从靠近气隙的槽开口下线，而是从靠近定子外径的轭部的开口下线，下线完成后再和定子轭装配，采用这种方式不仅使得下线工艺变得简单，同时提高槽满率，提升电机的性能。

与现有技术相比，本发明主要有以下技术优点：

1)该定子铁芯结构可以使气隙均匀，使气隙磁密接近正弦，可以减小齿槽转矩和转矩脉动；

2)在减小齿槽转矩的同时由于不是全部采用整体齿结构，不会使漏磁增加过多，从而不会使电机输出性能下降；

3)该定子铁芯结构在装配上灵活方便，可以根据需要及电机的强度要求来选择分离齿和整体齿的数量，在维护时也更加方便；

4)采用定子齿与定子轭分离的结构可以使下线更为简单，同时可以提高槽满率，提升电机的性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种减小齿槽转矩的定子结构，其特征在于，该定子结构由两种类型叠片叠加组合而成；

第一类型叠片的多个定子齿(3)在靠近轴心的一端断开不连接；第二类型叠片的多个定子齿(3)在靠近所述轴心的一端不断开连接。

2.如权利要求1所述的减小齿槽转矩的定子结构，其特征在于，所述定子齿(3)齿内侧加工出向外的凸台，相邻的定子齿的凸台之间的距离为1-3mm。

3.如权利要求1或2所述的减小齿槽转矩的定子结构，其特征在于，所述多个定子齿(3)的外部设置有定子轭部圆环(1)，用于所述定子结构的叠加固定。

4.如权利要求3所述的减小齿槽转矩的定子结构，其特征在于，所述两种类型的叠加方式为：所述第一类型叠片多个叠加形成第一结构后，所述第一结构与所述第二类型叠片间隔叠加形成所述定子结构。