一种高功率密度的电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种高功率密度的电机，包括定子组件和外转子，定子组件包括定子铁芯、绝缘骨架、定子绕组、定子衬套、端部集电环及端部绝缘板，定子衬套具有轴向内孔供电机转轴安装连接，定子铁芯及端部绝缘板分别具有内孔并分别套接于定子衬套的上、下两段之外，端部集电环安装于端部绝缘板表面并与定子铁芯保持有轴向间隙，端部集电环在远离定子铁芯的一面设有接线柱，在定子槽漆包线及槽绝缘部件的外部、端部绝缘板与定子铁芯轴向间隙空间以及装配后的定子铁芯、绝缘骨架、定子绕组、端部集电环及漆包线的外表面具有由高导热材料灌封而成的导热体，接线柱伸出导热体表面。本实用新型专利技术提高了电机的散热能力及电机在一定转速下输出扭矩的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率密度的电机
本技术属于电动摩托车驱动电机
，具体涉及一种高功率密度的永磁同步电机结构。
技术介绍
高速永磁同步电机以其良好的性能和较高的效率，被广泛应用于电动和混合动力汽车中。目前，越来越多的电动摩托车也采用高速永磁同步电机作为动力来源。由于摩托车动力系统安装空间有限，故要求永磁同步电机具有很高的功率密度。要提高电机的功率密度，主要有两个途径：提高电机的输出功率(电负荷与磁负荷)、减小电机的体积质量。但是，提高电机的输出功率与减小电机的体积是相互矛盾的。为减小电机的体积，通常采用的是表贴式外转子的电机结构，但表贴式外转子电机的定子位于电机的内侧，其与外部空间的连接被转子及气隙隔断，电机的散热受到一定的影响，电机的温升较快，稳态温度较高，电机输出的峰值功率受到限制，功率密度提高效果不明显。为提高电机的输出功率，需要提高电机每相串联匝数及定子每槽的槽满率。在一定的槽空间内，绕尽量多、尽量粗的线是有困难的，这样就需要稍稍提高电机的体积以增大电机的槽面积，功率密度提高的程度也受到影响。另外，电机的体积越小，槽满率越高，电机的散热能力就越差，导致电机的稳态温度升高，输出的峰值功率降低。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种高功率密度电机的结构，旨在解决以上矛盾，最大限度地提高电机的功率密度，使其在电动摩托车有限的动力系统安装空间下，输出更大的马力。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种高功率密度的电机，包括定子组件和外转子，定子组件包括定子铁芯、绝缘骨架、缠绕于定子铁芯及绝缘骨架上的定子绕组、定子衬套、端部集电环及由绝缘材料制作的端部绝缘板，定子衬套具有轴向内孔供电机转轴安装连接，定子铁芯及端部绝缘板分别具有内孔并分别套接于定子衬套的上、下两段之外，端部集电环安装于端部绝缘板表面并与定子铁芯保持有轴向间隙，端部集电环在远离定子铁芯的一面设有接线柱，在定子槽漆包线及槽绝缘部件的外部、端部绝缘板与定子铁芯轴向间隙空间以及装配后的定子铁芯、绝缘骨架、定子绕组、端部集电环及漆包线的外表面具有由高导热材料灌封而成的导热体，接线柱伸出导热体表面。所述电机定子铁心由环状的定子轭及若干个均布于定子轭外圆周的向外辐射延伸的独立的定子齿装配而成，每个定子齿由多片形状相同的硅钢片叠压而成，定子齿包括齿臂和极靴，定子轭外圆周具有装配槽供齿臂插入。齿臂在轴向上为两头窄中段宽的结构，所述绝缘骨架包括罩设于齿臂两头的上盖和下盖，上盖和下盖之间具有轴向间距，处于轴向间距范围的齿臂的外表面覆盖有槽绝缘纸，绝缘骨架上盖、槽绝缘纸及绝缘骨架下盖的外侧面位于同一平面，从而为齿臂提供完整连续的绝缘表面，漆包线绕设于齿臂的绝缘表面之上。绝缘骨架由若干对上骨架及下骨架组成，每对上骨架及下骨架分别罩设于同一个齿的顶部和底部，上骨架由上环部、由上环部沿直径方向向外辐射的上盖及位于上盖远径端的线圈上挡板构成，若干个上骨架的上环部围合成环状罩于定子轭的顶部，下骨架包括下环部、由下环部沿直径方向向外辐射的下盖及位于下盖远径端的线圈下挡板构成，若干个下骨架的下环部围合成环状罩于定子轭的底部。所述定子衬套外表面为变径结构，定子铁芯套接于小径段，端部绝缘板套接于大径段。所述端部集电环由公共点集电环与相汇流集电环构成，端部绝缘板正面设有在平面上互不干涉的第一环形槽和第二环形槽，在端部绝缘板背面设有第一环形槽，公共点集电环具有闭合的环体及由环体向外伸出的若干绕组接头，公共点集电环的环体安装于端部绝缘板正面的第二环形槽内，公共点集电环的绕组接头伸出于端部绝缘板的外部；相汇流集电环有若干块，每一块相汇流集电环具有一弧形环体，每一弧形环体由左环体、右环体及衔接于两者之间的转接部构成，左环体或右环体的其中之一嵌装于端部绝缘板背面的第一环形槽，左环体或右环体的另外之一嵌装于端部绝缘板正面第一环形槽内，端部绝缘板开设有通槽供相汇流集电环的转接部穿过，弧形环体的两侧分别伸出绕组接头和接线柱。所述外转子为表贴式外转子，包括转轴、若干块弧形磁钢及转子背铁，转子背铁由套筒部及位于套筒部其中一端的端盖部构成，套筒部及端盖部一体成形，弧形磁钢按N、S极相间的规律沿圆周方向均匀排布于套筒部内壁，端盖部开设有多个圆形通孔，圆形通孔的数量为弧形磁钢数量的一半，圆形通孔的圆心与弧形磁钢中的中心位于同一直径上。转轴穿过电机定子衬套中安装的轴承。采用上述技术方案后，本技术具有以下效果：1.对于外径一定的电机，与内转子相比，外转子可以得到较大的气隙直径。由于电机的电磁转矩与气隙直径的二次方成正比关系，使外转子电机的长度和重量可以减小，具有较高的转矩密度(功率密度)。另外，电机定子采用导热材料灌封，电机的散热能力会大大改善，将正好补偿小体积外转子电机散热不良造成的影响。2.在电机体积和定子槽面积一定的情况下，本技术采用的齿轭分离、独立齿结构的定子齿可以绕更多的、更粗的漆包线，即可以提高电机定子绕组的匝数及槽满率。电机定子绕组的匝数越多，电机的电负荷越大，相同转速下输出的电机功率越大；电机定子的槽满率越高，定子绕组的电流密度越小，定子绕组的发热量越小，定子的温升量越小，相同转速下输出的峰值扭矩会越大。3.电机端部采用铜集电环过线，替代传统电机的端部飞线结构，可有效减小电机上非有效导体的电阻。同时，导电环与线圈的连接采用压接和焊接方式，导电环铜柱和铜板采用电阻对焊方式，可有效地减小接触电阻。电机导体的电阻越小，铜耗越小，定子的温升量越小，电机输出的峰值扭矩会越大。另外，电机端部采用导电环结构，可以将电机和控制器设计成一体式结构，控制器电路板通过螺钉可以直接安装在电机端部，有效地缩小了电动摩托车动力系统的体积，降低了成本。4.电机定子采用导热材料灌封，同时提高了电机的绝缘防护能力。总体来说，本技术的电机定子采用导热材料灌封，可以提高电机的散热能力，能尽量提高电机在一定转速下输出扭矩的能力。电机定子主要由齿轭分离式铁心、双层集中绕组、端部定子导电环、定子衬套和定子绝缘组成。采用齿轭分离式铁心、改进铁芯绝缘结构和双层集中绕组结构，可以提高绕线的便利性，增大绕线空间，从而在一定的电机体积和定子槽面积下绕匝数更多、直径更大的漆包线，有效提高电机的电负荷和输出功率。定子端部采用导线环引线，既可以减小电机的相电阻，降低电机的损耗，也可以提高电机的紧凑度，从而减小电机的端部长度和体积。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明，其中：图1a是本技术电机定子总成(导热材料灌封)的正面轴测图；图1b是本技术电机定子总成(导热材料灌封)的背面轴测图；图2是本技术电机定子组件(未灌封)的轴测图；图3a是本技术电机定子去除绕组后的主视图；图3b是本技术电机定子去除绕组后的剖视图；图4是本技术的定子铁心示意图；图5是本技术漆包线绕于定子铁芯与绝缘骨架外的剖视图；图6是配对的绝缘骨架示意图；图7是定子衬套结构示意图；图8a是本技术的端部绝缘板的正面示意图；图8b是本技术的端部绝缘板的反面示意图；图9是本技术的公共点集电环的示意图；图10是本技术的单个相汇流集电环的示意图；图11是本技术电机端部集电环与端部绝缘板组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率密度的电机，包括定子组件和外转子，其特征在于：定子组件包括定子铁芯、绝缘骨架、缠绕于定子铁芯及绝缘骨架上的定子绕组、定子衬套、端部集电环及由绝缘材料制作的端部绝缘板，定子衬套具有轴向内孔供电机转轴安装连接，定子铁芯及端部绝缘板分别具有内孔并分别套接于定子衬套的上、下两段之外，端部集电环安装于端部绝缘板表面并与定子铁芯保持有轴向间隙，端部集电环在远离定子铁芯的一面设有接线柱，在定子槽漆包线及槽绝缘部件的外部、端部绝缘板与定子铁芯轴向间隙空间以及装配后的定子铁芯、绝缘骨架、定子绕组、端部集电环及漆包线的外表面具有由高导热材料灌封而成的导热体，接线柱伸出导热体表面。

【技术特征摘要】
1.一种高功率密度的电机，包括定子组件和外转子，其特征在于：定子组件包括定子铁芯、绝缘骨架、缠绕于定子铁芯及绝缘骨架上的定子绕组、定子衬套、端部集电环及由绝缘材料制作的端部绝缘板，定子衬套具有轴向内孔供电机转轴安装连接，定子铁芯及端部绝缘板分别具有内孔并分别套接于定子衬套的上、下两段之外，端部集电环安装于端部绝缘板表面并与定子铁芯保持有轴向间隙，端部集电环在远离定子铁芯的一面设有接线柱，在定子槽漆包线及槽绝缘部件的外部、端部绝缘板与定子铁芯轴向间隙空间以及装配后的定子铁芯、绝缘骨架、定子绕组、端部集电环及漆包线的外表面具有由高导热材料灌封而成的导热体，接线柱伸出导热体表面。2.根据权利要求1所述高功率密度的电机，其特征在于：所述定子铁芯由环状的定子轭及若干个均布于定子轭外圆周的向外辐射延伸的独立的定子齿装配而成，每个定子齿由多片形状相同的硅钢片叠压而成，定子齿包括齿臂和极靴，定子轭外圆周具有装配槽供齿臂插入。3.根据权利要求2所述高功率密度的电机，其特征在于：齿臂在轴向上为两头窄中段宽的结构，所述绝缘骨架包括罩设于齿臂两头的上盖和下盖，上盖和下盖之间具有轴向间距，处于轴向间距范围的齿臂的外表面覆盖有槽绝缘纸，绝缘骨架上盖、槽绝缘纸及绝缘骨架下盖的外侧面位于同一平面，从而为齿臂提供完整连续的绝缘表面，漆包线绕设于齿臂的绝缘表面之上。4.根据权利要求3所述高功率密度的电机，其特征在于：绝缘骨架由若干对上骨架及下骨架组成，每对上骨架及下骨架分别罩设于同一个齿的顶部和底部，上骨架由上环部、由上环部沿直径方向向外辐射的上盖及位于上盖远径端的线圈上挡板构成，若干个上骨架的上环部围合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：方建平，施继民，李一东，
申请(专利权)人：五羊—本田摩托广州有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44