CN111478473A - 定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机，包括定子铁芯和转子，定子铁芯均匀设置分槽，转子上均匀设置卡槽，分槽与卡槽的数量比为12:11，永磁体以南北极交替嵌入卡槽，绕组安装在分槽上，定子铁芯与转子适配设置。大级数直驱电机，包括上述的定子及转子结构，定子及转子结构设置于电机外壳内，电机外壳外表面上设置有螺旋水道，用于油冷循环的螺旋水道与变压器油路连接。本发明通过增大极数到88极，在相同容量下能得到更大的扭矩和更低的额定转速；电机耗能比普通电机单位耗能低大约10％，同时无需维护的简便结构保证此生产线长期稳定生产，达到月产1500顿铜线的成绩，完成上亿产值。

Description

定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机

技术领域

本发明涉及低速电机技术领域，尤其涉及一种定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机。

背景技术

国内永磁同步电机起步很晚，目前只在新能源汽车上广泛使用。一般结构为4极永磁同步电机。永磁同步电机相比于普通电机效率更高，同时国内外也有一部分高速电机和6极和8极永磁同步电机的应用。4极、6极和8极电机的在基础工频下转速较为1500转、1000转和750转。极数越多，工频下转速越慢，现有设计针对的是常规使用场合。

面对一些特定情况时，现有电机表现为结构复杂、性能不足。当负载为低转速大扭矩时，现有电机需要配合减速装置一同使用，减速装置类似齿轮、皮带轮等机构，会消耗大量机械能，造成损耗，同时因为大量的磨损让减速装置需要定期维护，维护成本高昂，降低了运行稳定性。而直接使用高速电机低速运行，机械效率极低，会造成大量能源浪费。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机。

为了实现上述目的，本公开提供一种定子及转子结构，包括定子铁芯和转子，定子铁芯均匀设置分槽，转子上均匀设置卡槽，分槽与卡槽的数量比为12:11，永磁体以南北极交替嵌入卡槽，绕组安装在分槽上，定子铁芯与转子适配设置。

可选地，定子铁芯为硅钢片叠压制成。

可选地，转子为无缝钢管加工而成。

可选地，分槽数量为96，卡槽数量为88。

大级数直驱电机，包括上述的定子及转子结构，定子及转子结构设置于电机外壳内，电机外壳外表面上设置有螺旋水道，用于油冷循环的螺旋水道与变压器油路连接。

可选地，电机转轴的输出端处设置有用于与负载端外花键连接的内花键。

本发明的有益效果在于：

本发明涉及的定子及转子结构和包括该结构的大级数直驱电机，通过增大极数到88极，在相同容量下能得到更大的扭矩和更低的额定转速；电机耗能比普通电机单位耗能低大约10％，同时无需维护的简便结构保证此生产线长期稳定生产，达到月产1500顿铜线的成绩，完成上亿产值。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本发明所述的定子铁芯的结构示意图；

图2是本发明所述的大级数直驱电机的结构示意图；

图3是本发明所述的转轴内花键的结构示意图。

附图标记说明

1-分槽，2-转子，3-前端盖，4-后端盖，5-前轴承室，6-后轴承室，7-内花键，8-电机外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1所示，本发明涉及的定子及转子2结构，包括定子铁芯和转子2，定子铁芯均匀设置分槽1，转子2上均匀设置卡槽，分槽1与卡槽的数量比为12:11，永磁体以南北极交替嵌入卡槽，绕组安装在分槽1上，定子铁芯与转子2适配设置。

可选地，定子铁芯为硅钢片叠压制成。

可选地，转子2为无缝钢管加工而成。

可选地，分槽1数量为96，卡槽数量为88。

具体地，定子及转子2结构采用扩大增大半径、缩短长度的结构设计，定子铁芯使用650mm外径、542mm内径的硅钢片叠压而成，设有96卡槽。由于转子2极数决定了额定运行转速范围，对于低速电机需要大极数，故对应旋转选择88极。转子2为普通无缝钢管加工而成，表面铣有88到卡槽，并将永磁体以南极北极交替嵌入，各44路，形成44极对数的结构。定子铁芯96槽配合转子2永磁体88极，满足12比11的系数。绕组为集中绕组，绕组为每匝铜线两个元件边相邻，无跨槽需要，可以满足机器自动化绕线和崁线。

因为采用650mm较大的定子铁芯，相比于直径小长度长的普通设计，绕组长度缩短，并联导体数量多使得横截面增大。根据电阻公式，阻值与长度成正比，与横截面成反比，可推导出此种设计使绕组电阻更小。电机的铜损耗和电阻成正比，电阻越小，铜损越小，所以此电机拥有更高的机械效率，更加节能。

定子铁芯的尺寸选择过程如下：

根据力矩公式：

由需求力矩得出电机外形尺寸LD²，式中L为铁芯长度，D为铁芯外径。

根据动态响应公式：

式中p为转速材料密度。在最大力矩下，需要电机具有的动态响应，即电机在时间t内可线性加速到转折速度ω。终得到最大可能半径D，根据所得D值和力矩公式所得结果计算出长度L。

如图2所示，大级数直驱电机包括上述的定子及转子2结构，定子及转子2结构设置于电机外壳8内，电机外壳8外表面上设置有螺旋水道，用于油冷循环的螺旋水道与变压器油路连接。

通过热套工艺将定子铁芯装进电机外壳8中，电机外壳8外表面设置有密封的螺旋水道，电机运行时通以变压器油冷却循环对电机进行降温，相比同容量的风冷电机，能提升电机性能并降低电机外形尺寸和使用材料。

可选地，如图3所示，电机转轴的输出端处设置有用于与负载端外花键连接的内花键7。电机转轴上切割的内花键7与负载端的外花键相连接，直接驱动负载而不经过其他机械结构，安装和拆卸简单。同时电机与负载间无额外减速装置，负载转速和电机转速相同，机械结构简单无额外耗能，也无需定期维护。

本发明涉及的定子及转子2结构和包括该结构的大级数直驱电机，通过变更电机结构和增大极数到88极来实现大扭矩低转速，本发明应用的88极永磁同步技术，在相同容量(数十到数百千瓦级)下能得到更大的扭矩和更低的额定转速，同时保持了原有的机械效率。电机耗能比普通电机单位耗能低大约10％，同时无需维护的简便结构保证此生产线长期稳定生产，达到月产1500顿铜线的成绩，完成上亿产值。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (6)

1.定子及转子结构，其特征在于：包括定子铁芯和转子，定子铁芯均匀设置分槽，转子上均匀设置卡槽，分槽与卡槽的数量比为12:11，永磁体以南北极交替嵌入卡槽，绕组安装在分槽上，定子铁芯与转子适配设置。

2.根据权利要求1所述的定子及转子结构，其特征在于：定子铁芯为硅钢片叠压制成。

3.根据权利要求1所述的定子及转子结构，其特征在于：转子为无缝钢管加工而成。

4.根据权利要求1所述的定子及转子结构，其特征在于：分槽数量为96，卡槽数量为88。

5.大级数直驱电机，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的定子及转子结构，定子及转子结构设置于电机外壳内，电机外壳外表面上设置有螺旋水道，用于油冷循环的螺旋水道与变压器油路连接。

6.根据权利要求5所述的大级数直驱电机，其特征在于：电机转轴的输出端处设置有用于与负载端外花键连接的内花键。

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