磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机制造技术

磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机由定、转子铁心，定、转子基体，相绕组等组成。定、转子铁心由硅钢冲片经弧面叠压和氩弧焊接制成。定子铁心10由本体11和L型极靴12装配而成；转子铁心20包含部件21与22，永磁体安装于21与22之间的窗孔中；定、转子基体沿轴向分为m相段，每段极对数为p；定子基体每段槽道上直接绕制相绕组，跨越相绕组，每段窗孔中安装2p个铁心10，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻铁心10绕圆周阵列半径转180°；转子基体每段窗孔中安装2p个铁心20，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻铁心20中永磁体形状相同，充磁方向相反；各相转子铁心20径向对齐，各相定子铁心10径向相互错开1/m极距角。

【技术实现步骤摘要】
磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机
本专利技术属于电机制造领域，具体涉及一种磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机。
技术介绍
低速大转矩直接驱动电机淘汰了笨重的减速机构，避免了结构复杂，转动惯量大，效率低，润滑油泄漏，磨损，维护频繁等各种不利影响。低速大转矩直接驱动电机在金属拉丝机、电梯曳引装置、起重机械、塔式抽油机、矿用防爆电机、空冷岛风机、皮带运输、风力发电机等领域具有广泛用途。要实现电机低于100r/min的低速度、高转矩密度、直接驱动，必须实现极对数≥30的设计。基于电机根本性电磁结构不同，现有径向磁通电机与横向磁通电机在实现电机的多极对数设计上存在两种截然不同的方案。在现有的径向磁通低速大转矩直接驱动电机中，要实现多极对数设计，必须增加每极每相下的绕组数。绕组数通常与定子铁心的槽数相对应，这就意味着要相应增加槽数。为了减少定子铁心总的槽数，每极每相槽数q＝Q/2mp通常设计为小于1的分数。其中，q为每极每相槽数，Q为电机定子铁心槽数，m为相数，p为极对数。q小于1，虽使得每极下槽数减少，但实质是以较少数目的大槽代替较多数目的小槽。现有径向磁通电机结构中，磁通经过的齿部和电枢绕组所在的槽占用同一圆环形截面，磁力线所在平面平行于电机的旋转方向，槽的截面积与齿部的截面积互相制约。如果需要流过较大的电流，就需要较大的绕组截面积，齿部的截面积就受到影响(饱和作用会使磁通减小)；反之亦然。如果齿部的截面积和槽的截面积同时增大，则会增大电机的半径，使电机的转矩密度降低。因此，输出转矩难以得到根本提高。上述将每极每相槽数q＝Q/2mp设计为小于1的分数，只是以较少数目的大槽代替较多数目的小槽，并不能减少绕组数量和绕组所占槽的总的截面积。在现有的径向磁通电机的电磁结构中，要实现多极对数的电机设计，不可避免地要增大电机的半径，使电机的转矩密度降低。在横向磁通电机中，因为磁路与电路分离，且在空间相互垂直，磁路铁心与电路绕组的尺寸可以独立调整，设计自由度大，能有效提高电机功率和转矩密度，容易实现多相、多极对数的结构设计，在低速时保持高效率和大转矩。横向磁通电机获得的力密度是现有径向磁通电机的3-5倍。现有的横向磁通永磁电机，相邻两组转子铁心只对应一组定子铁心，磁通的空间利用率低。在中国专利CN201010100924的设计方案中，用磁通切换的方式实现了转子铁心与定子铁心一对一，提高了磁通的空间利用率。但是，“转子铁心(4)两边分别嵌入一块永磁体(2)(3)”，就是说，用一个包含2块永磁体的一个转子铁心对应一个定子铁心，而且这2块永磁体是轮流工作，永磁体的利用率还是偏低。横向磁通电机多极对数的设计方法，可以表述为：在相同的额定功率下，可以不增大电机直径尺寸，不改变相绕组的尺寸和参数，主要通过减小定、转子铁心叠厚，增加定、转子铁心数量来实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高功率密度和高转矩密度，适于实现多极对数设计的磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，由定、转子铁心，定、转子基体，相绕组等组成。定子铁心10由铁心本体11与L型极靴12装配而成；转子铁心20中包括部件21与22，永磁体23或24安装在部件21与22之间的窗孔025中；定子基体30和转子基体40沿轴向划分为m相段，每相段极对数为p；在定子基体30的每相段槽道31上直接绕制环形相绕组50，跨越相绕组50，每段窗孔32中安装2p个定子铁心10，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻定子铁心10绕圆周阵列的半径转180°；在转子基体每段窗孔41中安装2p个转子铁心20，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻转子铁心中的永磁体23与24形状相同，充磁方向相反；各相转子铁心20径向对齐，各相定子铁心10径向相互错开1/m极距角。定子基体30和转子基体40以及转子左端盖管60、右端盖管61由非导磁材料制造；定子基体30每相段设有绕制相绕组的槽道31，还设有安装定子铁心的窗孔32，定子铁心窗孔32轴线方向的一边和相邻窗孔32的另一边设有安装L型极靴12的凹槽；各相定子铁心窗孔32径向相互错开1/m极距角；转子基体40上设有安装各相转子铁心的窗孔41，各相转子铁心窗孔41径向对齐；转子基体40每相段中间还设有安装转子紧固环的槽道42。定子铁心10的本体11的冲片011由硅钢片冲制，其基本形状为“U”字型，冲片011两边设有矩形凸出013，其边沿设有利于氩弧焊接的凹凸形状和焊点010；冲片011“U”字型中部外边还设有矩形缺口014。L型极靴12的冲片012由硅钢片冲制，其两边和端部也设有利于氩弧焊接的凹凸形状和焊点010。定子铁心本体11的冲片011和L型极靴12的冲片的012按电机气隙定子铁心内圆面的弧度叠压，保持压力，在焊点010进行氩弧焊接，焊点连成弧线，形成铁心本体11和L型极靴12。定子铁心10的本体11“U”字型的较长一端是定子铁心10的一个磁极，对应转子铁心20连通的两端磁极，即转子铁心20的部件21。定子铁心10的本体11“U”字型的较短的另一端与L型极靴12装配是在定子100的装配过程中进行的；L型极靴12是定子铁心10的另一磁极，对应转子铁心20连通的中间磁极，即转子铁心20的部件22。转子铁心20的硅钢冲片020两边设有矩形凸出021，矩形凸出边沿还设有利于焊接的凹凸图形和焊点022；转子铁心20的硅钢冲片020中间靠气隙一边设有矩形缺口023，此缺口内中间也设有凹凸图形和焊点022；冲片020上设有两处可分离部件21与22的切割位置024，两部件21与22之间的窗孔025，设有2个长腰孔026，其长腰与电机轴线垂直。转子铁心20硅钢冲片020按电机气隙转子铁心外圆面的弧度叠压，保持压力，在焊点022进行氩弧焊接，焊点连成弧线，形成整体的转子铁心20。在2个切割位置024将整体的转子铁心20分割为两个部件21与22，部件21连通转子铁20的两端，是转子铁心20的一个磁极，部件22连通转子铁心20的中部，是转子铁心20的另一个磁极；两部件21与22之间凹凸相对，相互嵌套，间距大于定转子气隙宽度的5倍；在部件21与22之间的窗孔025中装入形状相同，充磁方向相反的永磁体23或24，永磁体23或24的两个弧形极面分别与部件21或22紧密接触；再将部件21与22在长腰孔026处用非导磁铆钉25铆接；将部件21与22的分割部位024用非导磁材料封闭，再用非导磁绝缘胶26灌封两部件21与22的间隙。定子100装配步骤：一、在定子基体30的各相铁心窗孔中，安装2p个定子铁心10的本体11的L型极靴12，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻铁心L型极靴12绕定子铁心圆周阵列的半径反转180°；二、在定子基体30各相段的槽道31底面和定子铁心L型极靴12上面，粘贴相绕组内环绝缘片51，槽道两边粘贴相绕组侧面绝缘片52；三、在定子基体30的槽道31和相绕组内环绝缘片51上绕制各相绕组50；四、跨越相绕组50，在定子基体30各段窗孔中安装2p个定子铁心10的本体11与直套型极靴12的装配体，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻的定子铁心10的本体11，绕定子铁心圆周阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，主要由定子铁心、转子铁心、定子基体、转子基体、相绕组组成，其特征在于，定子铁心(10)由铁心本体(11)与L型极靴(12)装配而成；转子铁心(20)中包括部件(21)与(22)，永磁体(23)或(24)安装在部件(21)与(22)之间的窗孔(025)中；定子基体(30)和转子基体(40)沿轴向划分为m相段，每相段极对数为p；在定子基体(30)的每相段槽道(31)上直接绕制环形相绕组(50)，跨越相绕组(50)，每段窗孔(32)中安装2p个定子铁心(10)，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻定子铁心(10)绕圆周阵列的半径转180°；在转子基体(40)每段窗孔(41)中安装2p个转子铁心(20)，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻转子铁心(20)中的永磁体(23)与(24)形状相同，充磁方向相反；各相转子铁心(20)径向对齐，各相定子铁心(10)径向相互错开1/m极距角。

【技术特征摘要】
1.磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，主要由定子铁心、转子铁心、定子基体、转子基体、相绕组组成，其特征在于，定子铁心(10)由铁心本体(11)与L型极靴(12)装配而成；转子铁心(20)中包括部件(21)与(22)，永磁体(23)或(24)安装在部件(21)与(22)之间的窗孔(025)中；定子基体(30)和转子基体(40)沿轴向划分为m相段，每相段极对数为p；在定子基体(30)的每相段槽道(31)上直接绕制环形相绕组(50)，跨越相绕组(50)，每段窗孔(32)中安装2p个定子铁心(10)，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻定子铁心(10)绕圆周阵列的半径转180°；在转子基体(40)每段窗孔(41)中安装2p个转子铁心(20)，绕电机轴线呈圆周阵列分布，相邻转子铁心(20)中的永磁体(23)与(24)形状相同，充磁方向相反；各相转子铁心(20)径向对齐，各相定子铁心(10)径向相互错开1/m极距角。2.根据权利要求1所述的磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，其特征在于，定子基体(30)和转子基体(40)以及转子左端盖管(60)、右端盖管(61)由非导磁材料制造；定子基体(30)每相段设有绕制相绕组的槽道(31)，还设有安装定子铁心的窗孔(32)，定子铁心窗孔(32)轴线方向的一边和相邻窗孔(32)的另一边设有安装L型极靴(12)的凹槽；各相定子铁心窗孔(32)径向相互错开1/m极距角；转子基体(40)上设有安装各相转子铁心的窗孔(41)，各相转子铁心窗孔(41)径向对齐；转子基体(40)每相段中间还设有安装转子紧固环的槽道(42)。3.根据权利要求1所述的磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，其特征在于，定子铁心(10)的本体(11)的冲片(011)由硅钢片冲制，其基本形状为“U”字型，冲片(011)两边设有矩形凸出(013)，其边沿设有利于氩弧焊接的凹凸形状和焊点(010)；冲片(011)“U”字型中部外边还设有矩形缺口(014)；L型极靴(12)的冲片(012)由硅钢片冲制，其两边和端部也设有利于氩弧焊接的凹凸形状和焊点(010)；定子铁心本体(11)的冲片(011)或L型极靴(12)的冲片的(012)按电机气隙定子铁心内圆面的弧度叠压，保持压力，在焊点(010)进行氩弧焊接，焊点熔化连成弧线，形成铁心本体(11)和L型极靴(12)；定子铁心(10)的本体(11)“U”字型的较长一端是定子铁心(10)的一个磁极，对应转子铁心(20)连通的两端磁极，即转子铁心(20)的部件(21)；定子铁心(10)的本体(11)“U”字型的较短的另一端与L型极靴(12)的装配是在定子(100)的装配过程中进行的，L型极靴(12)是定子铁心(10)的另一磁极，对应转子铁心(20)连通的中间磁极，即转子铁心(20)的部件(22)。4.根据权利要求1所述的磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接驱动电机，其特征在于，转子铁心(20)的硅钢冲片(020)两边设有矩形凸出(021)，矩形凸出边沿还设有利于焊接的凹凸图形和焊点(022)；转子铁心(20)的硅钢冲片(020)中间靠气隙一边设有矩形缺口(023)，此缺口内中间也设有凹凸图形和焊点(022)；冲片(020)上设有两处可分离部件(21)与(22)的切割位置(024)，两部件(21)与(22)之间的窗孔(025)，设有2个长腰孔(026)，其长腰与电机轴线垂直。5.根据权利要求1所述的磁通切换型横向磁通永磁低速大转矩直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新，
申请(专利权)人：王新，
类型：发明
国别省市：上海,31