模块化定子结构低速直流无刷电动机制造技术

本发明专利技术公开了模块化定子结构低速直流无刷电动机，它将定子铁心的内径圆周均匀的分成ｋ↓［１］扇区组，在每一扇区组Ａ、Ｂ、Ｃ三相各占相同面积的１个扇区，每个扇区的定子铁心上均匀的设置有ｋ↓［２］个大齿，相邻大齿的齿距为一个极距，所述的相邻的两个扇区之间的定子铁心上分别设置有１个小槽，所述的两个小槽之间设置有一个小齿，每一个大齿上绕制有整距集中线圈，本发明专利技术的电机的极数可以设计的很多，电机定子绕组端部相互不叠压、端部较短，绕组系数为１，绕组绕制工艺简单，并且电机的定子铁心不用斜槽就能有效地降低永磁磁导谐波转矩，电机效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低速直流无刷电动机，本专利技术尤其涉及一种模块化定子结构低速直流无刷电动机。
技术介绍
低速直流无刷电动机应该能够在低速下输出转矩大，并且稳定运行。这就要求电机的极对数要很多，同时选用扁平结构使电机在一定的电枢体积和电枢电压下能产生较大的转矩和较低的转速。传统定子结构的直流无刷电动机绕组端部相互叠压、端部较长，同时为了降低永磁齿磁导转矩，通常定子槽斜一个定子齿距，电机能够输出的基本电磁转矩降低，电机效率降低。而一般模块化永磁同步电机虽然定子不用斜槽，而采用分数槽，绕组端部相互不叠压、端部较短，但是定子绕组系数偏小，影响电机力能指标和效率。选用何种定子结构才能很容易地将电机的极数设计的很多，电机定子绕组端部相互不叠压、端部较短，绕组绕制工艺简单，定子铁心不用斜槽就能有效地降低永磁齿磁导转矩，定子绕组系数高，电机效率高，是低速直流无刷电动机技术研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种模块化定子结构低速直流无刷电动机。该电机定子绕组端部端部短、易于机械连续绕制、易于更换、质量轻、效率高、磁导谐波转矩小。模块化定子结构低速直流无刷电动机，它包括机座、机座两侧的前、后端盖、转子轴、接线盒、位置传感器、位置传感器接线盒、Y接三相绕组、固定在所述机座内的模块化定子铁心、安装在所述转子轴上的转子、在所述转子圆周上设置有主磁极钕铁硼永磁体，将所述定子铁心的内径圆周均匀的分成k1扇区组，在每一扇区组A、B、C三相各占相同面积的1个扇区，1个扇区属于一相，每个扇区的定子铁心上均匀的设置有k2个大齿，在所述的相邻两个大齿之间设置有1个大槽，所述的相邻大齿的齿距为一个极距，所述的相邻的两个扇区之间的定子铁心上分别设置有1个小槽，所述的两个小槽之间设置有一个小齿，所述小齿的中心线与两侧扇区相邻大齿的中心线间的距离都为2/3极距，扇区两侧的两个大齿中心线间的距离则为4/3极距，相当于小齿部分在空间上占据1/3极距，每一个大齿上绕制有整距集中线圈，一个扇区内的相邻齿上或部分相邻齿上的各个整距集中线圈可以按电动势方向相同的规律串联，也可以按电动势大小相同相位相同的规律并联，还可以串并联同时采用，构成一相的模块化定子相绕组组件，所述的每相绕组由同一相的模块化定子相绕组组件串联或并联构成，即同一相的模块化定子相绕组组件按照电动势同相位的原则串联或按照每条并联支路电动势大小相同相位相同的原则并联构成。本专利技术的电机的极数可以设计的很多，电机定子绕组端部相互不叠压、端部较短，绕组系数为1，绕组绕制工艺简单，并且电机的定子铁心不用斜槽就能有效地降低永磁磁导谐波转矩，电机效率高。附图说明图1为本专利技术模块化定子结构低速直流无刷电动机结构示意主视图；图2为图1所示电机的左视图；图3为本专利技术示例1(m＝3，k1＝1，k2＝8，2p＝22)模块化定子结构低速直流无刷电动机磁路结构剖面图；图4为本专利技术示例2(m＝3，k1＝2，k2＝4，2p＝26)模块化定子结构低速直流无刷电动机磁路结构剖面图。具体实施例方式如图1、2所示是本专利技术模块化定子结构低速直流无刷电动机结构示意图，该电动机它包括机座6、机座两侧的前3、后端盖13、转子轴1、接线盒9、位置传感器、位置传感器接线盒12、Y接三相绕组、固定在所述机座内的模块化定子铁心5、安装在所述转子轴上的转子、在所述转子圆周上设置有主磁极钕铁硼永磁体7，将所述定子铁心的内径圆周均匀的分成k1扇区组，在每一扇区组A、B、C三相各占相同面积的1个扇区，1个扇区属于一相，每个扇区的定子铁心上均匀的开有k2个大齿15，在所述的相邻两个大齿之间设置有1个大槽14，所述的相邻大齿的齿距为一个极距，相邻的两个扇区之间的定子铁心上设置有1个小齿16和2个小槽17，小槽的面积略大于大槽的二分之一以便于线圈的绕制。小齿仅是磁路的一部分，小齿上不绕制绕组，小齿的中心线与两侧扇区相邻大齿的中心线间的距离都为2/3极距，扇区两侧的两个大齿中心线间的距离则为4/3极距，相当于小齿部分在空间上占据1/3极距，每一个大齿上绕制有整距集中线圈，在一个扇区相邻两个大齿上整距集中线圈的感应电动势大小相同、相位相反，这些整距集中线圈按照电动势同相位串联以及每条并联支路电动势大小相同相位相同的原则构成模块化定子相绕组组件，同一相的模块化定子相绕组组件串联或并联，构成一相绕组，三相绕组Y接。所述的位置传感器最好为为磁敏性位置传感器。所述的磁敏性位置传感器为开关型霍尔位置传感器，它包括定子11和转子10，定子11上设置有三片开关型霍尔元件，所述的转子为均匀设置在所述电机后端盖相对应电机转子轮毂8的轮廓圆周侧面的多块扇形永磁铁，所述的定子固定在所述电机后端盖内侧上，所述的定子上的三片开关型霍尔元件分别相应于A、B、C三相绕组的位置设置，并且安放位置均落后于各自相绕组轴线π/6电角度。开关型霍尔位置传感器可以从市场购得。电机定子三相Y接绕组经接线盒9通过动力电缆与直流无刷电动机驱动器输出端相连，位置传感器的给定电源和位置输出信号经位置传感器接线盒12通过信号电缆与直流无刷电动机驱动器的位置输入端口连接，构成完整的闭环调速系统。下面举具体实施例来说明本专利技术的技术方案和原理。如图1、2、3、4所示，模块化定子结构直驱型低速永磁同步风力发电机的转子轴1由普通中碳钢机加工而成。转子轮毂8可以采用各种工艺牢固地固定在转子轴1上。转子轮毂8，可以是由一种材料制成；也可以由多种材料组装成一个完整的整体，也就是说转子轮毂8的轮辐那部分可以选用各自具有一定机械强度的材料，但是转子轮毂10的轮廓那部分必须是导磁的。轮廓是永磁磁路的一部分，由于经过轮廓的永磁磁通基本恒定，只要磁导率较高即可。在转子轮毂8的轮廓外圆上均匀的粘贴有2p块主磁极钕铁硼永磁体7。主磁极钕铁硼永磁体7在粘贴前，永磁体表面应先经过电镀等防腐处理，再预先平行于永磁体中心处的半径方向充好磁。主磁极钕铁硼永磁体7在转子轮毂8的轮廓外圆空间上的极性按照N、S、N、S……规律放置。对于模块化定子来说，就形成了2p个N、S、N、S……磁极相间的转子永磁磁极。这样结构的永磁转子被称为表面粘贴式。显然永磁转子也可以采用永磁体嵌入式或混合式等结构形式。采用这样的定子结构，电机可以很容易地设计成很多极数，从而容易实现电机低速运行。合理设计永磁体的极弧尺寸和形状以及定子齿形时，既要考虑将三次齿磁导设计的很小，以减少齿磁导转矩；同时最主要的还是保证电机匀速旋转时，各个大齿内的磁通线性增加与线性减小的区间要宽，从而使得三相定子绕组的相电动势波形为梯形波，而且梯形波的平顶部分接近于甚至大于2π/3电角度。当定子各相绕组分别通与各相相电动势波形为梯形波同相位或反相位的顶部宽度为2π/3电角度的矩形波电流时，模块化定子结构低速直流无刷电动机产生平稳的起到驱动或制定作用的电磁转矩。电机轴上的电磁转矩波动小，发电机的振动、噪声低。对于三相(m＝3)模块化定子结构直流无刷电动机来说，由硅钢片冲制、叠压和特殊的紧固措施而制成的模块化定子铁心5的内径圆周上按照特定规律均匀的分成k1扇区组，在每一扇区组A、B、C三相各占相同面积的1个扇区，1个扇区属于一相，每个扇区的定子铁心上均匀的开有k2个大齿14，相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
模块化定子结构低速直流无刷电动机，它包括机座、机座两侧的前、后端盖、转子轴、接线盒、位置传感器、位置传感器接线盒、Ｙ接三相绕组、固定在所述机座内的模块化定子铁心、安装在所述转子轴上的转子、在所述转子圆周上设置有主磁极钕铁硼永磁体，其特征在于：将所述定子铁心的内径圆周均匀的分成ｋ↓［１］扇区组，在每一扇区组Ａ、Ｂ、Ｃ三相各占相同面积的１个扇区，１个扇区属于一相，每个扇区的定子铁心上均匀的设置有ｋ↓［２］个大齿，在所述的相邻两个大齿之间设置有１个大槽，所述的相邻大齿的齿距为一个极距，所述的相邻的两个扇区之间的定子铁心上分别设置有１个小槽，所述的两个小槽之间设置有一个小齿，所述小齿的中心线与两侧扇区相邻大齿的中心线间的距离都为２／３极距，扇区两侧的两个大齿中心线间的距离则为４／３极距，相当于小齿部分在空间上占据１／３极距，每一个大齿上绕制有整距集中线圈，一个扇区内的相邻齿上或部分相邻齿上的各个整距集中线圈可以按电动势方向相同的规律串联，也可以按电动势大小相同相位相同的规律并联，还可以串并联同时采用，构成一相的模块化定子相绕组组件，所述的每相绕组由同一相的模块化定子相绕组组件串联或并联构成，即同一相的模块化定子相绕组组件按照电动势同相位的原则串联或按照每条并联支路电动势大小相同相位相同的原则并联构成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益广，沈勇环，王晓远，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]