CN109450121B - 铁芯模块、定子铁芯及应用其的开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁芯模块、定子铁芯及应用其的开关磁阻电机，属于开关磁阻电机技术领域。该定子铁芯是由沿圆周方向等分的k个铁芯模块拼合而成，每个铁芯模块包括拼装轭部、连接轭部和z个凸极，连接轭部设置于凸极之间连接凸极，拼装轭部设置于连接轭部左右两端用于对接相邻铁芯模块，拼装轭部用于对接的端面上均开设有销槽，相邻两个铁芯模块的拼装轭部对接整齐后，两个销槽正好正对形成柱销安装槽，柱销安装槽内匹配插装有柱销，所述定子铁芯通过铁芯模块拼合、柱销过盈插装从而固定在电机壳内。所述开关磁阻电机包括电机壳、转子铁芯和上述定子铁芯。本发明通过上述设计，定子铁芯的安装和拆卸都比较方便，能提高电机安装和拆卸的工作效率。

Description

铁芯模块、定子铁芯及应用其的开关磁阻电机

【技术领域】

本发明涉及开关磁阻电机领域，尤其涉及铁芯模块、以及便于拆卸和安装的定子铁芯及应用其的开关磁阻电机。

【背景技术】

申请号为CN201720681764.0中国实用新型专利公开了一种“单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机”，其在电机发展史上首次设计出一种轭部可断开磁路的电机，为开关磁阻电机的发展做出了巨大贡献，其主要优点有：1、大幅减少相间互感对开关磁阻电机转矩脉动的不利影响；2、定子铁芯可以分段模块化生产，大幅节约模具成本；3、绕线方便简单，大幅节约绕线生产工时和人力。但其对单相多极模块安装也提出了新的要求，如其公开的一种安装方式，在电机壳上设置凹槽固定铁芯模块，由于凹槽设置在电机壳闭合空间内，加工比较困难，比较可行的加工工艺是线切割，线切割成本高效率低；安装过程需要对每个单相多极模块强力压装或热套，安装操作也相对复杂。另外，由于每个单相多极模块均采用过盈配合安装到电机壳上，在拆卸单相多极模块时操作也比较困难。

因此，在继承“单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机”优点的基础上，进一步改进，设计一种便于安装与拆卸的定子铁芯及应用其的开关磁阻电机，是现有开关磁阻电机需要解决的技术问题。

【发明内容】

为了改进现有技术的不足，本发明的目的是提供一种铁芯模块、以及便于拆卸和安装的定子铁芯及应用其的开关磁阻电机，通过在铁芯模块轭部两端面均设置销槽，铁芯模块组合后相邻两个销槽形成一个柱销安装槽，再通过柱销的过盈配合安装在柱销安装槽内实现定子铁芯的固定，安装和拆卸都比较方便。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种便于安装与拆卸的定子铁芯，其包括铁芯模块和柱销，所述定子铁芯是由沿圆周方向等分的k个铁芯模块拼合而成，k≥2并为自然数，每个所述铁芯模块包括拼装轭部、连接轭部和z个凸极，z≥2并为自然数，连接轭部设置于凸极之间连接凸极，拼装轭部设置于连接轭部左右两端用于对接相邻铁芯模块，拼装轭部用于对接的端面上均开设有销槽，所述销槽从拼装轭部前面的端面向后面的端面延伸，所述销槽的一端贯通拼装轭部前面的端面或者销槽的两端分别贯通拼装轭部的前后两个端面，任意两个铁芯模块的拼装轭部对接整齐后，两个销槽正好正对形成柱销安装槽，所述柱销安装槽内匹配插装有柱销，所述定子铁芯通过铁芯模块拼合、柱销过盈插装从而固定在电机壳内。

对于常规的电机，定子铁芯作为一个整体压装到电机壳上，压装力最大，操作困难；对于申请号为CN201720681764.0中国实用新型专利中公开的“单相多极模块及单相多极模块组合式开关磁阻电机”，多极模块作为一个个单体压装到电机壳凹槽上，压装力也比较大，压装工作效率比较低；当然，两者都可以采取热套的办法安装，但热套又带来大量能源消耗的问题。采取本发明提供的上述方案，安装时，将铁芯模块放置在电机壳内，拼合成定子铁芯的形状后，在每个柱销安装槽内放进一个柱销，仅需对安装操作的最后一个柱销使用强力压装，拆卸时也仅需对拆卸操作的第一个柱销使用强力拆卸，由于压装力是与被压装元件的接触面积成正比例相关的，而柱销与柱销安装槽的接触面积远远小于整体定子铁芯与电机壳的接触面积，也远小于单相多级模块与电机壳凹槽的接触面积，因而使用本发明设计的方案，压装力将大幅减少，生产操作变得方便简单。

所述定子铁芯相数为q凸极数为m，在与凸极数为n的转子铁芯组合使用时，m/n＝zq/ (zq+1)，所述铁芯模块上的凸极同属一相凸极，相邻凸极夹角为360°/n。

优选地，拼装轭部用于对接的端面上开设的销槽是相同的，所述销槽为圆槽或方槽，当销槽为圆槽时，采用半圆槽或者小半圆槽，柱销采用圆柱形销，规则的形状更方便插装工作。更优选地，作为插装更方便的方案，所述销槽沿定子铁芯的轴向贯通拼装轭部前后两个端面。

优选地，所述柱销插装在所有柱销安装槽内后，相邻两个所述铁芯模块的拼装轭部之间有间隙，间隙不超过柱销直径的1/2。使用该定子铁芯在绕装绕组时，将每个铁芯模块上的凸极绕作一相，使相间轭部不连接，可大幅减少相间互感对开关磁阻电机转矩脉动的不利影响。

所述柱销采用不锈钢材料制作，且各柱销的直径相同。不锈钢材料不导磁，能进一步减少相间互感。

优选地，所述柱销端部还设置有外螺牙或内螺牙用于锁紧定子铁芯端部。

上述定子铁芯由于采用k个分段式的铁芯模块拼合组成，k≥2，并为自然数，每个铁芯模块的结构完全相同，则其可以作为一个独立的单体，具有商品属性，因此本发明还保护该铁芯模块。

本发明还提供一种开关磁阻电机，包括电机壳、转子铁芯和以上所述的定子铁芯，所述定子铁芯通过铁芯模块拼合、柱销过盈插装压紧从而压紧安装在电机壳内。

在上述开关磁阻电机中，本发明优选所述铁芯模块上的凸极同属一相凸极，从而形成单相模块，具有单相模块独有的优点。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明的定子铁芯和开关磁阻电机，采用分段式的铁芯模块拼合组成，铁芯模块的拼装轭部设置销槽，铁芯模块组合后相邻两个销槽形成一个柱销安装槽，铁芯模块在电机壳内拼合成定子铁芯的形状后，再通过柱销的过盈配合安装在柱销安装槽内实现固定，拆装时，只需要拔除其中一个柱销即可快速拆卸，安装和拆卸都比较方便，提高了电机的生产效率和维修效率。

2、传统的开关磁阻电机的轭部用于导磁，既不允许断开也不允许设置降低导磁能力的销孔，本发明的方案中，铁芯模块之间是断开的，使用销柱插接压紧，柱销使用不锈钢非导磁材料，铁芯模块允许有间隙，不仅不影响电机的正常功能，还方便安装拆卸，并能减少相间互感，且克服了传统的技术偏见，取得了意想不到的技术进步。

【附图说明】

图1是本发明的定子铁芯的一种立体结构图。

图2是图1的轴向投影视图。

图3是本发明中铁芯模块的轴向投影视图。

图4是本发明中铁芯模块拼合成定子铁芯形状的轴向投影视图。

图中标记的含义是：10-铁芯模块，11-拼装轭部，12-连接轭部，13-凸极，14-销槽，15- 柱销安装槽，20-柱销。

【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，以下通过具体实施例并结合附图，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。

如图1和2所示，为本发明的定子铁芯的一种立体结构图和轴向投影视图，该定子铁芯的特点在于便于安装在电机壳内，且方便拆卸，具体是这样实现的：该定子铁芯是由沿圆周方向等分的k个铁芯模块10拼合而成，一个定子铁芯所用的铁芯模块10的个数k为2或者大于2的自然数。铁芯模块10的轴向投影视图可参考图3，每个铁芯模块10包括拼装轭部11、连接轭部12和z个凸极13，每个铁芯模块10上的凸极13数量z可以为两个或多个，根据定子的设计要求和铁芯模块10的个数而定；连接轭部12设置于凸极13之间用于连接凸极 13，拼装轭部11设置于连接轭部12左右两端用于对接相邻铁芯模块，拼装轭部11用于对接的端面上均开设有销槽14，各销槽14是相同的且关于铁芯模块10的中轴线对称设置，销槽 14的开设方向从拼装轭部11前面的端面向后面的端面延伸，所述销槽14的一端贯通拼装轭部11前面的端面或者销槽14的两端分别贯通拼装轭部11的前后两个端面，优选销槽14沿定子铁芯的轴向贯通拼装轭部11前后两个端面；参见图4，在任意两个铁芯模块的拼装轭部 11对接整齐后，两个销槽14正好正对形成一个柱销安装槽15。再参见图1，柱销安装槽15 内匹配插装有柱销20，所述定子铁芯通过铁芯模块10拼合、柱销20过盈插装压紧从而压紧安装在电机壳内。

上述销槽14可以为圆槽或方槽，还可以是其他形状。本实施方式优选销槽14为圆槽，且采用半圆槽或者小半圆槽，柱销20相应地采用圆柱形，一方面是因为规则的形状，平滑的接触面更方便插装工作，另一方面，采用小半圆槽，所述柱销20插装在所有柱销安装槽15 内后，相邻两个铁芯模块10的拼装轭部11之间形成间隙；使该定子铁芯在绕装绕组时，每个铁芯模块10上的凸极13同属一相，使相间的拼装轭部11不连接，大幅减少相间互感对开关磁阻电机转矩脉动的不利影响。作为优选的实施方式，间隙不超过柱销直径的1/2，使整体结构更稳定。

作为优选的实施方式，所述定子铁芯相数为q凸极数为m，在与凸极数为n的转子铁芯组合使用时，m/n＝zq/(zq+1)，所述铁芯模块上的凸极同属一相凸极，相邻凸极夹角为360° /n。

作为优选的实施方式，以上所用的柱销20采用不锈钢材料制作，以隔绝相间的导磁，减少相间互感。优选各柱销的直径相同，便于生产型号的统一。柱销20的长度大于拼装轭部 11的厚度，柱销20的端部还设置有外螺牙或内螺牙用于锁紧定子铁芯端部。

参见图3，为本发明中铁芯模块的平面结构示意图，铁芯模块包括拼装轭部11、连接轭部12和z个凸极13，z≥2并为自然数，连接轭部12设置于凸极13之间连接凸极13，拼装轭部11设置于连接轭部12左右两端用于对接相邻铁芯模块10，拼装轭部11用于对接的端面上均开设有销槽14，所述销槽14从拼装轭部11前面的端面向后面的端面延伸，所述销槽14的一端贯通拼装轭部11前面的端面或者销槽14的两端分别贯通拼装轭部11的前后两个端面，任意两个铁芯模块10的拼装轭部11对接整齐后，两个销槽14正好正对形成柱销安装槽15，k个所述铁芯模块10可围合成一个定子铁芯，k≥2。

本发明还提供一种开关磁阻电机，包括电机壳、转子铁芯和以上所述的定子铁芯，所述定子铁芯通过铁芯模块10的拼合、柱销20过盈插装压紧从而压紧安装在电机壳内。

作为优选的实施方式，在上述开关磁阻电机中，本发明优选所述铁芯模块10上的凸极 13同属一相凸极，从而形成单相模块，通过使相间轭部不连接，可大幅减少相间互感对开关磁阻电机转矩脉动的不利影响。

本发明的定子铁芯在安装时，将铁芯模块10放置在电机壳内，拼合成定子铁芯的形状后，在每个柱销安装槽15内放进一个柱销20，仅需对安装操作的最后一个柱销20使用强力压装，拆卸时也仅需对拆卸操作的第一个柱销使用强力拆卸，由于压装力是与被压装元件的接触面积成正比例相关的，而柱销20与柱销安装槽15的接触面积远远小于整体定子铁芯与电机壳的接触面积，也远小于单相多级模块与电机壳凹槽的接触面积，因而使用本发明设计的方案，压装力将大幅减少，生产操作变得方便简单。

以上所述仅是本发明优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种定子铁芯，其特征在于：其包括铁芯模块和柱销，所述定子铁芯是由沿圆周方向等分的k个铁芯模块拼合而成，k≥2并为自然数，每个所述铁芯模块包括拼装轭部、连接轭部和z个凸极，z≥2并为自然数，连接轭部设置于凸极之间连接凸极，拼装轭部设置于连接轭部左右两端用于对接相邻铁芯模块，拼装轭部用于对接的端面上均开设有销槽，所述销槽从拼装轭部前面的端面向后面的端面延伸，所述销槽的一端贯通拼装轭部前面的端面或者销槽的两端分别贯通拼装轭部的前后两个端面，相邻两个铁芯模块的拼装轭部对接整齐后，两个销槽正好正对形成柱销安装槽，所述柱销安装槽内匹配插装有柱销，所述定子铁芯通过铁芯模块拼合、柱销过盈插装从而固定在电机壳内；所述柱销采用不锈钢非导磁材料制作。

2.根据权利要求1所述的一种定子铁芯，其特征在于：所述定子铁芯相数为q凸极数为m，在与凸极数为n的转子铁芯组合使用时，m/n＝zq/(zq+1)，所述铁芯模块上的凸极同属一相凸极，相邻凸极夹角为360°/n。

3.根据权利要求1所述的一种定子铁芯，其特征在于：所述销槽为圆槽或方槽，当销槽为圆槽时，采用半圆槽或者小半圆槽，柱销采用圆柱形销。

4.根据权利要求1或3所述的一种定子铁芯，其特征在于：所述柱销插装在所有柱销安装槽内后，相邻两个所述铁芯模块的拼装轭部之间有间隙，间隙不超过柱销直径的1/2。

5.根据权利要求1所述的一种定子铁芯，其特征在于：所述销槽沿定子铁芯的轴向贯通拼装轭部前后两个端面。

6.根据权利要求4所述的一种定子铁芯，其特征在于：所述柱销采用不锈钢材料制作，各柱销的直径相同。

7.权利要求1-5中任一项所述的定子铁芯中所用的铁芯模块，其特征在于：所述铁芯模块包括拼装轭部、连接轭部和z个凸极，z≥2并为自然数，连接轭部设置于凸极之间连接凸极，拼装轭部设置于连接轭部左右两端用于对接相邻铁芯模块，拼装轭部用于对接的端面上均开设有销槽，所述销槽从拼装轭部前面的端面向后面的端面延伸，所述销槽的一端贯通拼装轭部前面的端面或者销槽的两端分别贯通拼装轭部的前后两个端面，相邻两个铁芯模块的拼装轭部对接整齐后，两个销槽正好正对形成柱销安装槽，k个所述铁芯模块可围合成一个定子铁芯，k≥2。

8.一种开关磁阻电机，其特征在于：包括电机壳、转子铁芯和权利要求1-6中任一项所述的定子铁芯，所述定子铁芯通过铁芯模块拼合、柱销过盈插装从而固定在电机壳内。

9.根据权利要求8所述的开关磁阻电机，其特征在于：所述铁芯模块上的凸极同属一相凸极。