一种模块化爪极永磁电机的核心部件制造技术

本发明专利技术公开一种模块化爪极永磁电机的核心部件，将核心部件里的定子铁心分成形状相同、易于制作的定子模块，一个定子模块包含一个爪极和部分定子轭。在进行定子铁心的制作时只需制作一定数量的定子模块，再将其依次放在环氧树脂等绝缘材料制成的骨架上，就完成了定子铁心模块的拼接。通过这种方式可以解决爪极数较多时，定子铁心不易压制的问题。同时，在某一个爪极受到损耗时，也可以方便直接地对受损爪级模块进行替换。经过对由该核心部件构成的电机进行性能测试，模块化的电机的性能优于传统的一体化定子铁芯的电机性能。统的一体化定子铁芯的电机性能。统的一体化定子铁芯的电机性能。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化爪极永磁电机的核心部件


[0001]本专利技术涉及横向磁通永磁电机
，具体涉及一种模块化爪极永磁电机的核心部件。

技术介绍

[0002]爪极电机作为横向磁通电机的一种特例，其本质是对横向磁通电机的定子齿部顶端位置进行轴向延伸，使得其能引入更多的磁通，以提高电机的转矩能力。它不但有横向磁通电机转矩密度高、功率密度高，电路与磁路不存在空间上的竞争等特点，而且爪极电机制造简单、成本低廉，在机电装置中有广泛的应用前景，现广泛应用于汽车发电机和小型风扇电机中。
[0003]在传统电机中，通常用硅钢片作为电机的导磁材料。但磁化过程中存在着不可逆性磁滞损耗，在交变磁场作用下还会产生大量的磁滞和涡流损耗。又由于爪极电机的爪极本身结构复杂，爪极采用电工硅钢片很难制成。基于以上情况，国内外学者提出了爪极采用软磁复合材料直接压制而成。通常的原理是，在高温下，这些软磁复合材料粉末与滑润剂和粘合剂一起压制成形，在压制过程中，材料的内部产生了应力，其能够在材料的热处理过程中被减轻，热处理方式也增加了材料的强度。而且软磁复合材料可以压成理想的形状，这也为形状复杂的爪极的制造提供了可能。
[0004]爪极电机的转矩密度通常情况下和其爪极极对数成正比，但对于爪极数量较多的电机，使用软磁复合材料直接压制存在成本高、不易制作的情况。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种模块化爪极永磁电机的核心部件。将核心部件里的定子铁心分成形状相同、易于制作的定子模块，一个定子模块包含一个爪极和部分定子轭。在进行定子铁心的制作时只需制作一定数量的定子模块，再将其依次放在环氧树脂等绝缘材料制成的骨架上，就完成了定子铁心模块的拼接。通过这种方式可以解决爪极数较多时，定子铁心不易压制的问题。同时，在某一个爪极受到损耗时，也可以方便直接地对受损爪级模块进行替换。经过对由该核心部件构成的电机进行性能测试，模块化的电机的性能优于传统的一体化定子铁芯的电机性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一种模块化爪极永磁电机的核心部件，其特征在于，该核心部件由多个单相爪极电机单元构成，每个单相爪极电机单元结构相同且为单定子单转子结构，多个单相爪极电机单元同轴心无间隙设置；多个爪极电机单元的转子结构并列设置且状态相同，相互之间无偏角；相邻两个爪极电机单元的定子结构在轴向上呈固定偏角设置，该固定偏角的角度为360
°
/N
P
m，其中N
p
为极对数，m为相数；极对数指的是一个转子结构上的永磁体的对数，相数指的是轴向排列的单相爪极电机单元数量；装配时，多个爪极电机单元的转子结构的轴心、多个爪极电机单元的定子结构的轴心与电机转轴的轴心重合；
[0007]所述单相爪极电机单元的转子结构包括具有一定高度与宽度的环形的转子铁心，以及均匀的设置在转子铁心的曲面上的永磁体；所述单相爪极电机单元的定子结构包括定子铁心与电枢绕组；
[0008]所述定子铁心由与第一定子铁芯与第二定子铁芯构成，第一定子铁芯由多个结构相同的定子模块组成，一个定子模块包含一个爪极和一部分定子轭部，多个定子模块上的定子轭部构成一个完整的环形结构，在每一个定子模块的定子轭部的中部水平向外延伸有一个由梯形与矩形衔接而成的连接部，连接部的末端衔接有一个与连接部所在平面垂直的爪极；且在定子轭部的靠近连接部的一侧设置有以定子轭部的高度与连接部的高度之差为高度的一圈空隙，用于安装电枢绕组，该一圈空隙与爪极位于定子轭部的同一侧；多个定子模块以爪极朝向同一侧排布的形式构成一个环形的第一定子铁芯，第二定子铁芯的结构与第一定子铁芯结构相同，两者以爪极相向且爪极居中交错的形式排布在骨架的槽口内，从而组装成一个整体，形成模块化的定子铁心；
[0009]骨架为一体化结构，由绝缘材料制造而成，包括圆环状的内部挡圈，在内部挡圈的高度方向的上部、中部、下部向外各延伸有一圈环形挡板，分别为上部挡板、中部挡板和下部挡板，在上部挡板与中部挡板之间、中部挡板和下部挡板之间均垂直设置有卡位板，卡位板沿内部挡圈的径向方向设置；卡位板的上、下端分别衔接在相邻的两层挡板上，卡位板靠近内部挡圈的一侧与内部挡圈的外侧面衔接在一起；在上部挡板与中部挡板之间的卡位板以及中部挡板与下部挡板之间的卡位板均沿径向方向均匀布置一周，但衔接上部挡板的卡位板在空间上位于两个相邻的衔接下部挡板的卡位板之间；相邻的两层挡板内的两个相邻的卡位板以及位于该两个相邻的卡位板之间的挡板侧面、内部挡圈外表面部分形成一个槽口；一个槽口的尺寸与一个定子模块的远离爪极一侧的定子轭部的尺寸相匹配，一个定子模块通过嵌入定子轭部的方式设置在一个槽口上，两者通过接触面之间的摩擦力紧固连接，安装时，定子模块的定子轭部通过挤进的方式嵌入槽口内；槽口的数量与定子模块的数量相同；内部挡圈的与挡板平行的侧面上设置有沿轴向的通孔，用于定子结构的安装与固定；
[0010]骨架上的上部挡板与下部挡板的环宽不小于定子轭部的衔接连接部的环宽，中部挡板的环宽不大于定子铁芯的一圈空隙处的内侧的定子轭部的环宽，卡位板的沿内部挡圈的径向的长度不大于定子铁芯的一圈空隙处的内侧的定子轭部的环宽；卡位板的厚度为相邻两个定子模块之间的拼接气隙尺寸，即同一轴向平面拼接气隙尺寸；中部挡板的厚度为第一定子铁芯与第二定子铁芯之间的拼接气隙尺寸，即不同轴向平面拼接气隙尺寸；
[0011]第一定子铁芯与第二定子铁芯组装时，第一定子铁芯上的爪极的末端不超过第二定子铁芯的定子轭部的外侧面；所述爪极为梯形爪极，即沿轴向爪极的截面积不等；
[0012]电枢绕组安装在第一定子铁芯和第二定子铁芯的爪极与定子轭部的一圈空隙所围成的环形定子空腔内；电枢绕组采用全局环型绕组结构，呈圆环形；
[0013]所述转子铁心为一个圆环形结构，其高度和第一定子铁芯的外侧面到第二定子铁芯的外侧面之间的距离相等，在转子铁心的内侧曲面或者外侧曲面上沿周向设置有与定子铁心的爪极的数量相等且位置正对的永磁体，永磁体的长度与转子铁心的高度相等；所述永磁体沿转子铁芯径向进行充磁，且相邻永磁体充磁方向相反；
[0014]所述永磁体为具有两个相互平行的曲面的六面体结构，为一个与转子铁芯等高度
的圆环形结构的一部分，永磁体通过在其一曲面上涂布粘合剂与转子铁芯的曲面连接，两者连接处的曲面平行。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0016]a)生产加工方便，对于有复杂爪极形状的定子铁心，仅需将软磁复合材料压制成多个相同的含有一个爪极的定子模块，在压制完成后进行拼装即可。避免了因爪极数过多，整个定子铁心不易压制的问题。在某个爪极受到损耗时，可以将受损定子模块取出，使用新的定子模块进行替换，延长了电机的使用寿命。
[0017]b)可在进行定子铁心的定子模块剖分时设计剖分的形状，使用特殊的模块形状可以在拼接时增大模块之间的接触面积，减小磁阻。
[0018]c)本专利技术设计的模块化爪极永磁电机的核心部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化爪极永磁电机的核心部件，其特征在于，该核心部件由多个单相爪极电机单元构成，每个单相爪极电机单元结构相同且为单定子单转子结构，多个单相爪极电机单元同轴心无间隙设置；多个爪极电机单元的转子结构并列设置且状态相同，相互之间无偏角；相邻两个爪极电机单元的定子结构在轴向上呈固定偏角设置，该固定偏角的角度为360
°
/N
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m，其中N
p
为极对数，m为相数；极对数指的是一个转子结构上的永磁体的对数，相数指的是轴向排列的单相爪极电机单元数量；装配时，多个爪极电机单元的转子结构的轴心、多个爪极电机单元的定子结构的轴心与电机转轴的轴心重合；所述单相爪极电机单元的转子结构包括具有一定高度与宽度的环形的转子铁心，以及均匀的设置在转子铁心的曲面上的永磁体；所述单相爪极电机单元的定子结构包括定子铁心与电枢绕组；所述定子铁心由与第一定子铁芯与第二定子铁芯构成，第一定子铁芯由多个结构相同的定子模块组成，一个定子模块包含一个爪极和一部分定子轭部，多个定子模块上的定子轭部构成一个完整的环形结构，在每一个定子模块的定子轭部的中部水平向外延伸有一个由梯形与矩形衔接而成的连接部，连接部的末端衔接有一个与连接部所在平面垂直的爪极；且在定子轭部的靠近连接部的一侧设置有以定子轭部的高度与连接部的高度之差为高度的一圈空隙，用于安装电枢绕组，该一圈空隙与爪极位于定子轭部的同一侧；多个定子模块以爪极朝向同一侧排布的形式构成一个环形的第一定子铁芯，第二定子铁芯的结构与第一定子铁芯结构相同，两者以爪极相向且爪极居中交错的形式排布在骨架的槽口内，从而组装成一个整体，形成模块化的定子铁心；骨架为一体化结构，由绝缘材料制造而成，包括圆环状的内部挡圈，在内部挡圈的高度方向的上部、中部、下部向外各延伸有一圈环形挡板，分别为上部挡板、中部挡板和下部挡板，在上部挡板与中部挡板之间、中部挡板和下部挡板之间均垂直设置有卡位板，卡位板沿内部挡圈的径向方向设置；卡位板的上、下端分别衔接在相邻的两层挡板上，卡位板靠近内部挡圈的一侧与内部挡圈的外侧面衔接在一起；在上部挡板与中部挡板之间的卡位板以及中部挡板与下部挡板之间的卡位板均沿径向方向均匀布置一周，但衔接上部挡板的卡位板在空间上位于两个相邻的衔接下部挡板的卡位板之间；相邻的两层挡板内的两个相邻的卡位板以及位于该两个相邻的卡位板...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成成，黄潇锐，汪友华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：