一种低速大扭矩电机制造技术

本发明专利技术涉及一种低速大扭矩电机，其包括至少两个定子独立单元，该定子独立单元包括：定子铁芯，套设于定子铁芯的圆柱面上的定子线圈，定子铁芯的左、右两个环形端面上分别设有径向分布的多个左、右定子导磁极，左、右定子导磁极逐一交叉分布，且定子线圈处于各左、右定子导磁极之间。该结构的定子导磁极密度较高，且可根据需要控制定子导磁极的厚度，控制定子导磁极密度；定子导磁极上不存在缠绕线圈，更无现有技术中的同一定子磁极槽中存在两组背向分布的线圈，故而从根本上避免了各相绕组之间因高电压漏电而击穿的弊端。该电机采用多极式定子，而且较普通永磁无刷直流电机定子极数多得多，换向角度可做得很小，转速做得更低，输出转矩更大。

【技术实现步骤摘要】
一种低速大扭矩电机
本专利技术涉及永磁电动机的
，特别是一种低速大扭矩电机。
技术介绍
现有技术中的多极式的低速大扭矩电机，由于受到结构和制造工艺的限制，使得定子上的定子导磁极的数量受限制，定子导磁极密度较低，这限制了电机的低速扭矩。当线圈电压较高时，相邻的线圈之间容易发生击穿，进而损毁电机。例如：中国专利文献CN109245367公开了一种轴向外转子低速大转矩永磁电机，受到结构和制造工艺的限制，定子导磁极的密度较低，定子导磁极磁通量难以大幅提高，进而限制了电机的低速扭矩；此外，定子导磁极上缠绕线圈，使得同一定子磁极槽中存在两组背向分布的线圈，当线圈电压较高时，相邻的线圈之间容易发生击穿。类似的现有技术还有，CN105162302和CN101262151，这些现有技术都存在相应的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、定子独立单元采用多极式结构，可大幅提高定子导磁极磁通量且可避免线圈因高压击穿的低速大扭矩电机。为解决上述技术问题，本专利技术提供的低速大扭矩电机，包括至少2个定子独立单元，该定子独立单元包括：一个空心柱形的定子铁芯，以及套设于定子铁芯的圆柱面上的定子线圈，定子铁芯的左、右两个环形端面上分别设有径向分布的多个左、右定子导磁极，左、右定子导磁极逐一交叉分布，且定子线圈处于各左、右定子导磁极之间。相当于现有技术，该结构的定子导磁极磁通量较高，且可根据需要控制左、右定子导磁极的厚度，即可控制定子导磁极密度；此外，定子导磁极上不存在缠绕线圈，更无现有技术中的同一定子磁极槽中存在两组背向分布的线圈，故而从根本上避免了相邻线圈因高压漏电而击穿的问题。进一步，所述定子铁芯采用带状硅钢片涡卷式卷绕成型。由于定子铁芯采用了涡卷式卷绕成型的结构（也即，定子铁芯中的硅钢片与所述左、右定子导磁极中的硅钢片是边与边的接触配合），使得带状硅钢片中的磁力线可高效传导至所述定子导磁极。反之，若所述定子铁芯采用叠压式圈绕成型，则定子铁芯中的硅钢片与所述左、右定子导磁极中的硅钢片的配合是面与边的接触配合，磁力线不易在二者之间传导。进一步，所述左、右定子导磁极呈L型，左、右定子导磁极的纵向部沿着定子铁芯的径向分布，左、右定子导磁极的横向部连接在所述纵向部的外端并向所述定子线圈一侧、轴向延伸；所述左、右定子导磁极的横向部逐一交叉分布在所述定子线圈的外周，各定子导磁极的横向部均匀分布、相间在同一圆上，定子线圈通电时，所述定子铁芯两侧的相反的磁性分别传导至左、右定子导磁极的横向部。进一步，所述左、右定子导磁极采用多片呈L型的硅钢片叠压成型，在定子外缘相邻的一对磁极的横向部之间存在间隙。通过控制所述定子导磁极的厚度和间隙，即可控制所述左右定子导磁极的数量和分布密度，进而控制电机的低速扭矩。所述正定子导磁极的数量越多，电机的换向角度越小，扭矩也越大，在满足低转速、大扭矩的场合可省去机械减速机构，节省空间和成本。进一步，所述定子铁芯、定子线圈和各左、右定子导磁极采用环氧树脂固定成一体，以使定子独立单元一体化，并使定子线圈与外部绝缘，可避免相间短路或漏电，进一步避免了相邻线圈因高压漏电而击穿的问题，提升定子独立单元的可靠性和批量生产的一致性，同时方便后续产品的安装。进一步，所述的低速大扭矩电机还包括套设在所述左、右定子导磁极外周的外转子，外转子包括导磁环和连接在该导磁环两侧的端盖，导磁环的内圈壁的同一圆周上相间、等间距排列有多个永磁体，各永磁体的N、S极的连线呈径向分布，相邻两个永磁体的N、S极分布方向相反；所述永磁体的数量与所述独立单元中的左、右定子导磁极的数量总和一致；各左、右定子导磁极的外端同圆周分布，各左、右定子导磁极的外形、尺寸相同，在所述外转子的径向断面上，所述永磁体在圆周方向上的宽度不小于所述左、右定子导磁极的厚度。定子独立单元中的各定子导磁极（也即所述左、右定子导磁极）与所述永磁体内外一一对应分布，相邻永磁体之间设置非磁性隔离材料，外转子的导磁环采用导磁材料制成。所述定子铁芯固定在定子支架上，定子支架的中心轴上设有电机轴，电机轴与所述外转子的一对端盖上的中心通孔轴承配合，进而形成所述的低速大扭矩电机。定子线圈采用在一个独立的线圈骨架内圈绕，完成集中绕组；线圈骨架整体呈环形，线圈骨架的断面呈U字形，线圈骨架的绕线槽的开口朝外。具体实施时，绕组头经线圈骨架内出线槽引出至接线板，尾线在定子导磁极的间隙中引出至接线板，电机引出线由接线板经电机轴的中心孔引出。作为一种可选方案，所述的定子独立单元有3个，组成一个三相电机定子总成，3个定子独立单元在装配时，相邻两个定子独立单元中的对应的定子导磁极在圆周上、同方向依次错开一相同的角度，该角度为在所述外转子的径向断面的内圈上，相邻两个永磁体的中心点之间对应的圆心角的1/3。所述的定子独立单元有2个时，组成一个两相电机定子总成，2个定子独立单元在装配时，两个定子独立单元中的对应的定子导磁极在圆周上、同方向依次错开一角度；该角度为在所述外转子的径向断面的内圈上，相邻两个永磁体的中心点之间对应的圆心角的1/2。所述的定子独立单元为2个时，构成永磁两相无刷直流电机，所述的工作方法包括：A、单相或两相交流电经整流、控制器处理后分别对各定子线圈进行电流分配，分别接通至两个定子独立单元中的定子线圈，各单向脉动电流在所述定子铁芯上产生脉动磁场，脉动磁场传导到各左、右定子导磁极，相邻的左、右定子导磁极上的磁性相反；其中，两相单向脉动电流的相位角相差90°；B、各定子导磁极上的脉动磁场与外转子内的永磁体发生作用，进而驱动外转子旋转；所述的定子独立单元为3个时，构成永磁三相无刷直流电机，所述的工作方法包括：a、三相交流电经整流、控制器处理后分别对各定子绕组进行电流分配，分别接通3个定子独立单元中的定子线圈，三相单向脉动电流分别在3个定子铁芯上产生相应的脉动磁场，并分别传导到相应定子独立单元的各定子导磁极上，相邻的左、右定子导磁极上的磁性相反；其中，三个定子线圈中的单向脉动电流的相位角依次相差60°；b、各定子导磁极上的脉动磁场与外转子内的永磁体发生作用，进而驱动外转子旋转。专利技术的技术效果：（1）本专利技术的低速大扭矩电机，相对于现有技术，定子导磁极上不存在缠绕线圈，相邻的定子导磁极之间不需要设置用于设置缠绕线圈的定子磁极槽，更无现有技术中的同一定子磁极槽中存在两组背向分布的线圈，故而可以大幅提高定子导磁极的数量和分布密度，进而大幅提高定子导磁极磁通量，减小电机换向角度，从而大幅提升电机的低速扭矩，在满足低转速、大扭矩的场合可省去机械减速机构，节省空间和成本；同时无需在同一定子磁极槽中设置两组背向分布的线圈，故而可以避免相邻的线圈之间因高压漏电而发生击穿，提升了产品使用的可靠性。（2）本专利技术的定子铁芯、定子线圈的结构，具体生产工艺，相对简单、成本较低的特点。定子线圈（相绕组）在一个独立的线圈骨架内采用圈绕式集中绕组，其保证了产品参数、性能的一致性，并可互换。同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低速大扭矩电机，其包括至少两个定子独立单元，该定子独立单元包括一个空心柱形的定子铁芯，其特征在于，该定子独立单元还包括：套设于定子铁芯的圆柱面上的定子线圈，定子铁芯的左、右两个环形端面上分别设有径向分布的多个左、右定子导磁极，左、右定子导磁极逐一交叉分布，且定子线圈处于各左、右定子导磁极之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种低速大扭矩电机，其包括至少两个定子独立单元，该定子独立单元包括一个空心柱形的定子铁芯，其特征在于，该定子独立单元还包括：套设于定子铁芯的圆柱面上的定子线圈，定子铁芯的左、右两个环形端面上分别设有径向分布的多个左、右定子导磁极，左、右定子导磁极逐一交叉分布，且定子线圈处于各左、右定子导磁极之间。


2.根据权利要求1所述的低速大扭矩电机，其特征在于，所述定子铁芯采用带状硅钢片涡卷式卷绕成型。


3.根据权利要求2所述的低速大扭矩电机，其特征在于，所述左、右定子导磁极呈L型，左、右定子导磁极的纵向部沿着定子铁芯的径向分布，左、右定子导磁极的横向部连接在所述纵向部的外端并向所述定子线圈一侧、轴向延伸；左、右定子导磁极的横向部逐一交叉分布在所述定子线圈的外周，各定子导磁极的横向部均匀、相间分布在同一圆上。


4.根据权利要求3所述的低速大扭矩电机，其特征在于，所述的各定子导磁极采用多片呈L型的硅钢片叠压成型。


5.根据权利要求2-4之一所述的低速大扭矩电机，其特征在于，还包括套设在所述左、右定子导磁极外周的外转子，外转子包括导磁环和连接在该导磁环两侧的端盖，导磁环的内圈壁的同一圆周上相间、等间距排列有多个永磁体，各永磁体的N、S极的连线呈径向分布，相邻两个永磁体的N、S极分布方向相反；所述永磁体的数量与所述定子独立单元中的左、右定子导磁极的数量总和一致；
各左、右定子导磁极的外端同圆周分布，各左、右定子导磁极的外形、尺寸相同；
在所述外转子的径向断面上，所述永磁体在圆周方向上的宽度不小于所述左、右定子导磁极的厚度；
定子独立单元中的定子导磁极与所述永磁体呈内外一一对应分布，相邻永磁体之间设置非磁性隔离材料，外转子的导磁环采用导磁材料制成。


6.根据权利要求1-4之一所述的低速大扭矩电机，其特征在于，所述定子铁芯、定子线圈和各左、右定子导磁极采用环氧树脂固定成一体。


7.根据权利要求6所述的低速大扭矩电机，其特征在于，所述定子铁芯固定在定子支架上，定子支架的中心轴上设有电机轴，电机轴与所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海新，毕再兴，高志鸣，鲍文晓，
申请(专利权)人：无锡洛康智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32