CN108809033A - 环形磁通分段绕组电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环形磁通分段绕组电机，属于电机技术领域。它解决了现有电机效率低，造价高等问题。本发明包括机壳及电机轴，电机还包括若干并排设置在机壳内的电机单元，各电机单元均包括永磁体转子、环形绕组及两个与壳体固定连接的SMC定子芯，两个SMC定子芯扣合在一起且之间形成电机单元内腔，环形绕组及永磁体转子均限位于对应的电机单元内腔内且永磁体转子位于环形绕组的环内，电机轴穿过各电机单元的中部并与各电机单元的永磁体转子固定连接，电机轴能相对各电机单元的SMC定子芯转动，所述的SMC定子芯由软磁复合材料制备而成。本发明电机具有较高的功率密度和极为简化的制造工艺，能获得性价比极高的电机产品。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种环形磁通分段绕组电机。
背景技术
电机是整个工业的重要动力源之一，全球80％的电能被电机消耗。现有的电机通常采用硅钢片作为导磁材料，但受限于硅钢片的二维导磁特性，电机磁路只能设计成径向或轴向，且由于硅钢本身电阻率很低，高频下的涡流损耗较高，限制了电机的高速运转下效率的提升。
另外现有电机通常采用将三相绕组交错嵌入硅钢定子芯的设计。这样的设计使得电机的绕线及嵌线工艺极为复杂，通常来讲，电机的绕线及嵌线工艺占整个电机装配工艺一半以上，极大得制约了电机制造成本的降低。
现今，追求高功率密度、高效率和高性价比是电机行业的发展方向，其中一个重要举措是使用SMC(软磁复合材料)代替硅钢，实现更为灵活的磁路结构，从而制造出综合性能性能更为优异的电机。
发明内容
本发明的目的是针对现有电机所存在的上述缺点，而提出一种制备成本低，综合性能优异(高频损耗小，具有较高的功率密度及扭矩密度)的电机。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
环形磁通分段绕组电机，它包括机壳及电机轴，其特征在于，所述的电机还包括若干并排设置在机壳内的电机单元，各电机单元均包括永磁体转子、环形绕组及两个与壳体固定连接的SMC定子芯，两个SMC定子芯扣合在一起且之间形成电机单元内腔，环形绕组及永磁体转子均限位于对应的电机单元内腔内且永磁体转子位于环形绕组的环内，电机轴穿过各电机单元的中部并与各电机单元的永磁体转子固定连接，电机轴能相对各电机单元的SMC定子芯转动，所述的SMC定子芯由软磁复合材料制备而成。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的SMC定子芯由软磁复合材料压铸而成。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的电机上的两个SMC定子芯结构相同且呈镜像扣合。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的SMC定子芯呈环形，SMC定子芯的内圈圆周上设置有若干爪极，爪极作环状对称排列，爪极靠近对应的SMC定子芯中心的一端为内端，另一端为外端，各爪极的外端与SMC定子芯的内壁之间形成安置环形绕组的间隙，各爪极的内端之间形成电机轴的轴孔，各电机单元的永磁体转子位于对应的两个SMC定子芯的爪极之间。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的爪极呈扇形。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的永磁体转子位于对应电机单元的两个SMC定子芯之间的正中位置，永磁体转子与两个SMC定子芯的爪极之间均形成一层气隙。永磁体转子的上、下表面与两个SMC定子芯的爪极之间形成一层气隙。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的永磁体转子包括与爪极形状相适配的若干永磁体，相邻永磁体的N、S极交替设置形成环状永磁体转子本体。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的永磁体转子还包括对上述若干永磁体进行固定的固定结构，所述的固定结构为环形箍。
在上述的环形磁通分段绕组电机中，所述的电机上设置有三个电机单元，电机轴分别通过三个电机单元的中心，三个电机单元并排设置在一起，电机轴与各SMC定子芯转动连接，三个电机单元的三个永磁体转子与电机轴固定连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的绕组为三个独立简单的环，极大的简化了电机的生产工艺，大大降低了电机的制造成本；SMC材料电阻率很高，其高频损耗远低于硅钢片，本发明的SMC定子芯由软磁复合材料压铸而成，应用到电机上后能提高电机高速下的运转效率；每个电机单元永磁体转子与对应的两个SMC定子芯之间形成2层气隙，三个单元电机共有6层气隙，从而使得电机具有很高的扭矩密度；综上本发明电机具有较高的功率密度和极为简化的制造工艺，能获得性价比极高的电机产品。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明三个电机单元的结构示意图；
图3为本发明单个电机单元的分解示意图；
图4为本发明的剖视图。
图中，1、电机轴；2、电机单元；3、永磁体转子；4、环形绕组；5、SMC定子芯；6、电机单元内腔；7、爪极；8、间隙；9、轴孔；10、气隙；11、永磁体；12、环形箍。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-图4所示，本发明提供的环形磁通分段绕组电机，它包括机壳及电机轴1，电机还包括若干并排设置在机壳内的电机单元2，各电机单元2均包括永磁体转子3、环形绕组4及两个与壳体固定连接的SMC定子芯5，两个SMC定子芯5扣合在一起且之间形成电机单元内腔6。电机上的两个SMC定子芯5结构相同且呈镜像扣合。
环形绕组4及永磁体转子3均限位于对应的电机单元内腔6内且永磁体转子3位于环形绕组4的环内，电机轴1穿过各电机单元2的中部并与各电机单元2的永磁体转子3固定连接。
电机轴1能相对各电机单元2的SMC定子芯5转动，所述的SMC定子芯5由软磁复合材料制备而成，本发明的SMC定子芯5由软磁复合材料压铸而成。
SMC定子芯5呈环形，SMC定子芯5的内圈圆周上设置有若干爪极7，爪极7作环状对称排列，爪极7靠近对应的SMC定子芯5中心的一端为内端，另一端为外端，各爪极7的外端与SMC定子芯5的内壁之间形成安置环形绕组4的间隙8，各爪极7的内端之间形成电机轴1的轴孔9，各电机单元2的永磁体转子3位于对应的两个SMC定子芯5的爪极7之间。本发明的爪极7呈扇形。
永磁体转子3位于对应电机单元2的两个SMC定子芯5之间的正中位置，永磁体转子3与两个SMC定子芯5的爪极7之间均形成一层气隙10。永磁体转子3的上、下表面与两个SMC定子芯5的爪极7之间形成一层气隙10。
永磁体转子3包括与爪极7形状相适配的若干永磁体11，相邻永磁体11的N、S极交替设置形成环状永磁体转子3本体。永磁体转子3还包括对上述若干永磁体11进行固定的固定结构，所述的固定结构为环形箍12。
本实施例中的电机上设置有三个电机单元2，电机轴1分别通过三个电机单元2的中心，三个电机单元2并排设置在一起，电机轴1与各SMC定子芯5转动连接，三个电机单元2的三个永磁体转子3与电机轴1固定连接。
本发明的绕组可采用星型或三角形接法。电机的控制方法可采用六步换向法或矢量控制等。
本发明的绕组为三个独立简单的环，极大的简化了电机的生产工艺，大大降低了电机的制造成本；SMC材料电阻率很高，其高频损耗远低于硅钢片，本发明的SMC定子芯5由软磁复合材料压铸而成，应用到电机上后能提高电机高速下的运转效率；每个电机单元的2永磁体转子3与对应的两个SMC定子芯5之间形成2层气隙10，三个单元电机共有6层气隙10，从而使得电机具有很高的扭矩密度；综上本发明电机具有较高的功率密度和极为简化的制造工艺，能获得性价比极高的电机产品。
应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.环形磁通分段绕组电机，它包括机壳及电机轴(1)，其特征在于，所述的电机还包括若干并排设置在机壳内的电机单元(2)，各电机单元(2)均包括永磁体转子(3)、环形绕组(4)及两个与壳体固定连接的SMC定子芯(5)，两个SMC定子芯(5)扣合在一起且之间形成电机单元内腔(6)，环形绕组(4)及永磁体转子(3)均限位于对应的电机单元内腔(6)内且永磁体转子(3)位于环形绕组(4)的环内，电机轴(1)穿过各电机单元(2)的中部并与各电机单元(2)的永磁体转子(3)固定连接，电机轴(1)能相对各电机单元(2)的SMC定子芯(5)转动，所述的SMC定子芯(5)由软磁复合材料制备而成。
2.根据权利要求1所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的SMC定子芯(5)由软磁复合材料压铸而成。
3.根据权利要求1或2所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的电机上的两个SMC定子芯(5)结构相同且呈镜像扣合。
4.根据权利要求1或2所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的SMC定子芯(5)呈环形，SMC定子芯(5)的内圈圆周上设置有若干爪极(7)，爪极(7)作环状对称排列，爪极(7)靠近对应的SMC定子芯(5)中心的一端为内端，另一端为外端，各爪极(7)的外端与SMC定子芯(5)的内壁之间形成安置环形绕组(4)的间隙(8)，各爪极(7)的内端之间形成电机轴(1)的轴孔(9)，各电机单元(2)的永磁体转子(3)位于对应的两个SMC定子芯(5)的爪极(7)之间。
5.根据权利要求4所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的爪极(7)呈扇形。
6.根据权利要求4所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的永磁体转子(3)位于对应电机单元(2)的两个SMC定子芯(5)之间的正中位置，永磁体转子(3)与两个SMC定子芯(5)的爪极(7)之间均形成一层气隙(10)。
7.根据权利要求4所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的永磁体转子(3)包括与爪极(7)形状相适配的若干永磁体(11)，相邻永磁体(11)的N、S极交替设置形成环状永磁体转子(3)本体。
8.根据权利要求7所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的永磁体转子(3)还包括对上述若干永磁体(11)进行固定的固定结构，所述的固定结构为环形箍(12)。
9.根据权利要求1或2所述的环形磁通分段绕组电机，其特征在于，所述的电机上设置有三个电机单元(2)，电机轴(1)分别通过三个电机单元(2)的中心，三个电机单元(2)并排设置在一起，电机轴(1)与各SMC定子芯(5)转动连接，三个电机单元(2)的三个永磁体转子(3)与电机轴(1)固定连接。
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| FR3116395A1 (fr) | 2020-11-13 | 2022-05-20 | Institut National Polytechnique De Toulouse | Machine électrique tournante, manche à retour d’effort et système de propulsion associés |
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2018
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