定子组件磁通对准制造技术

本发明专利技术涉及一种定子组件磁通对准，尤其涉及一种用于轴向磁通永磁电机的定子组件。定子组件可包括：一组定子线棒，以及用于定子线棒的一组靴部。靴部可提供于定子线棒的一端或每一端。定子组件还可包括一组线圈，每个线圈缠绕在各自的定子线棒上。每个靴部具有与一个定子线棒的端部相邻的内表面。每个定子线棒的端部具有边沿，并且每个内表面在边沿的一部分上具有切除区域，以减少定子线棒端部的磁通量分量。量。量。

Stator assembly flux alignment

【技术实现步骤摘要】
定子组件磁通对准


[0001]本专利技术涉及具有降低的功率损耗的轴向磁通永磁电机的定子组件及其制造方法。

技术介绍

[0002]如本文所述，轴向磁通永磁电机可以是电动机或发电机。通常，这种电机通常具有围绕轴线布置的盘形或环形转子和定子结构。定子包括一组线圈，每个线圈都平行于轴线，转子承载一组永磁体并安装在轴承上，以便可以在由定子线圈产生的磁场驱动下绕轴线旋转。
[0003]图1a显示了示例轴向磁通电机的一般配置，在定子S的任一侧具有一对转子R1、R2，尽管简单的结构可以省略其中一个转子。在转子和定子之间存在气隙G，并且在轴向磁通电机中，通过气隙的磁通方向基本上是轴向的。另一种配置(未示出)扩展了这种配置并具有三个定子和两个转子。图1b显示了一个示例配置，具有单个转子(其两侧可以具有永磁体)和两个定子，分别位于转子的任一侧。还可以是其他的变型。
[0004]还可能存在轴向磁通永磁电机的各种变型配置，其取决于例如转子上北极和南极的布置。图1c(从左到右)说明了Torus NS电机、Torus NN电机(由于NN磁极排列需要磁通流过轭的厚度，因而具有较厚的轭)、双定子单转子Torus NS电机和YASA(无轭分段式电枢)拓扑的基本配置。YASA拓扑图示出了通过两个线圈的横截面，断面线区域示出了每个线圈周围的绕组。在此，取消定子磁轭可显着减轻重量和铁损，但也存在缺陷。其一是铁提供的定子结构强度的损失，尽管由于YASA拓扑结构紧凑并且可能导致非常大的应力，因此对强度的需求可能会增加。其二是热量从定子线圈中逸出的路径丢失，因此冷却剂可能会在电机中循环。
[0005]在此类电机中，需要最大限度地减少多余热量的产生。更具体地说，从图1c中可以看出，为了高效运行，即高磁阻气隙中的损耗最小，转子和定子之间的间隙应尽可能小。然而，这是一个问题，因为它抑制了该区域的热量损耗。这个问题在YASA拓扑中可能特别严重。还普遍需要降低损耗和提高电效率的设计。背景现有技术描述于EP2760112A、JPH04169205A、JP2003/303728A、US5382853、KR101123676B和WO2020/072734中。

技术实现思路

[0006]解决冷却问题的一种方法是减少定子本身的热量产生。这可以通过降低每个定子线棒中的涡电流来实现，定子线棒通常由导电金属(例如铁)或铁基材料或合金或软磁复合材料制成。
[0007]通常，通过定子线棒的任何磁通都会在定子线棒内产生不需要的涡电流，从而导致电阻损耗。减少这些涡电流的一种方法是制造叠层定子线棒。叠层定子线棒是由一系列堆叠的叠层或层形成的定子线棒。定子线棒的分层特性防止涡电流垂直于叠层平面(即平行于叠层的堆叠方向)传播。然而，在叠层定子线棒中，涡电流可能会在叠层平面内由垂直于叠层平面传播的磁通量分量产生。因此，减少定子中电阻损耗的一种方法是减少或最小
化定子线棒内平行于叠层的堆叠方向行进的磁通量分量。
[0008]根据第一方面，在此描述了一种用于轴向磁通永磁电机的定子组件。定子组件可包括：一组定子线棒(或等效的齿)，以及用于定子线棒的一组靴部。可在定子线棒的一端或每一端提供靴部。定子组件还可包括一组线圈，每个线圈缠绕在各自的定子线棒(或齿)上。每个靴部具有与定子线棒之一的端部相邻的内表面。每个定子线棒(或齿)的端部具有边沿，并且每个靴部内表面在边沿的一部分上具有切除区域，以减少定子线棒(或齿)端部的磁通量分量。
[0009]用语“切除区域”并不意在暗示形成这些区域的方法，而是仅指定子靴部的内表面中材料已从其去除或以其他方式(例如在成型工艺)中限制的区域。
[0010]当组装时，定子靴部的内表面通常将定位在给定定子线棒的端部附近。因此，定子线棒的“边沿”通常是指定子线棒的相邻端部的边缘或周边。
[0011]定子线棒可以是叠层定子线棒。叠层在堆叠方向上堆叠，该方向可以垂直于沿定子线棒的靴部之间的方向，例如垂直于定子线棒(或齿)的轴线。在一些实现方式中，叠层是平的，但可选地，叠层可以围绕定子线棒(或齿)的轴线卷曲。在一些实现方式中，每个内表面在边沿的一部分上都有一个切掉的区域，以减少定子线棒末端处平行于堆叠方向的磁通量分量。
[0012]如上所述，在叠层定子线棒中，切除区域可以减少平行于叠层堆叠方向(即，垂直于叠层层的平面)行进的磁通量分量。在一些实施例中，叠层堆叠方向可以垂直于定子线棒的轴线。附加地或替代地，叠层堆叠方向可以垂直于定子线棒的定子靴部的分隔方向。
[0013]在一些实现方式中，切除区域可以在内表面中限定通道、沟槽或凹口。通常，这种通道可以近似平行于内表面的边缘。附加地或替代地，通道可以成形为近似匹配定子线棒的边沿的形状。这种通道可以具有变化的宽度和/或深度，和/或可以延伸到靴部的内表面的边缘。
[0014]切除区域可以限定内表面的高度的阶梯变化。例如，在一些实施例中，切除区域可以是沟槽，该沟槽具有近似垂直于内表面的壁。在一些实施例中，切除区域相对于内表面的高度变化可以是逐渐的。
[0015]在一些实施例中，该组靴部的每个内表面还包括定子线棒的边沿的第二部分上的第二切除区域。第二切除区域可以具有与第一切除区域相同的尺寸，或者这些切除区域可以具有不同的尺寸。例如，一个切除区域可以形成宽度为1mm的通道，而第二切除区域可以延伸到内表面的边缘。在一个具体示例中，通道可以具有2mm的宽度、0.5mm的深度中的任意一个或多个并且可以与定子线棒的端部的边沿形成1mm的重叠。
[0016]可选地，内表面的切除区域可以与定子线棒的边沿的相对部分重叠。例如，第一切除区域可以定位在端靴部的内表面的径向最内部分处，而第二切除区域可以定位在端靴部的径向最外部分处。
[0017]通常，每个定子线棒将与一对端靴部相关联，靴部位于定子线棒的相对端部。在一些实施例中，每个靴部都可以设置有一个或多个切除区域。靴部的切除区域可以是相同的，或者这对端靴部的每个靴部可以具有不同的切除区域。可替代地，在一些实施例中，每对中只有一个靴部可以具有切除区域。因此，该组靴部可以包括在每个定子线棒的第一端处的第一组靴部和在每个定子线棒的第二端处的第二组靴部。第一端和第二端是定子线棒的相
对端。
[0018]在一些实施例中，每个靴部的内表面可以延伸超过定子线棒的边沿。或者，端靴部的内表面的形状可以与定子线棒的相邻端部的形状近似相同。有利地，减少定子靴部的悬垂可以进一步减少定子线棒内的涡电流(并因此减少电阻损耗)。然而，可以使用悬垂来帮助限定定子内的冷却通道并固定围绕定子线棒的绕组。
[0019]在第二方面，在此描述了一种对用于轴向磁通永磁电机的定子组件内磁通量方向进行控制的方法，定子组件包括：一组定子线棒；一组用于定子线棒的靴部，每个靴部位于一个定子线棒的端部，其中每个靴部具有与其中一个定子线棒端部相邻的内表面；和一组线圈，每个线圈缠绕在各自的定子线棒上；该方法包括使定子靴部的内表面成形以控制离开定子线棒端部的磁通量方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定子组件，用于轴向磁通永磁电机，其特征在于，所述定子组件包括：一组定子线棒；一组靴部，用于所述定子线棒，每个所述靴部位于一个所述定子线棒的端部；和一组线圈，每个所述线圈缠绕在相应的定子线棒上；其中，每个所述靴部具有与一个所述定子线棒的所述端部相邻的内表面，每个定子线棒的所述端部具有边沿，每个所述内表面在所述边沿的一部分上具有切除区域，以减少在所述定子线棒的所述端部处的磁通量分量。2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子线棒是叠层定子线棒，所述叠层在堆叠方向上堆叠，所述堆叠方向垂直于沿着所述定子线棒的所述靴部之间的方向，每个所述内表面在所述边沿的一部分上具有切除区域，以减少所述定子线棒的所述端部处平行于所述堆叠方向的所述磁通量分量。3.根据权利要求1或2所述的定子组件，其特征在于，所述切除区域限定所述内表面中的通道。4.根据权利要求1或2或3所述的定子组件，其特征在于，所述切除区域限定所述内表面的高度的阶梯变化。5.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件，其特征在于，该组靴部的每个内表面还包括第二切除区域，所述第二切除区域位于所述定子线棒的所述边沿的第二部分上。6.根据权利要求5所述的定子组件，其特征在于，所述切除区域与所述定子线棒的所述边沿的相对部分重叠。7.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件，其特征在于，该组靴部包括在每个所述定子线棒的第一端处的第一组靴部和在每个所述定子线棒的第二端处的第二组靴部，所述第一端和所述第二端是该定子线棒的相对端。8.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤姆，
申请(专利权)人：YASA有限公司，
类型：发明
国别省市：