一种改善气隙磁场分布的电机定子及永磁电机制造技术

本实用新型专利技术公开一种改善气隙磁场分布的电机定子及永磁电机，电机定子的多个所述齿部等间距设置于所述轭部的内侧壁，所述极靴连接于所述齿部的内侧，所述齿槽设置于相邻2个所述齿部之间，在与定子横截面的齿部中心线OH成α角的截面内，所述极靴设置有极靴削角，在所述极靴的径向内侧周壁上，所述极靴削角包括圆弧段和位于圆弧段两侧的直线段，直线段和圆弧段的交点为削极点X，直线段与定子横截面的齿部中心线成α角的截面相重合，100

【技术实现步骤摘要】
一种改善气隙磁场分布的电机定子及永磁电机


[0001]本技术涉及永磁电机
，具体是一种改善气隙磁场分布的电机定子及永磁电机。

技术介绍

[0002]永磁同步电机由于自身的高效率以及较宽的高效调速范围等特性，在实际应用中会带来非常优秀的节能效果，因此越来越多地应用在工业和农业中。传统的电机定子设计中，其内径和外径通常采用完整圆弧的设计，在定子齿部的极靴位置的圆弧段无直线削角特征，这样便于加工精度控制和尺寸检验。在电机中，极靴是电机定子齿部所构成磁极一个独特的结构，它是主磁极铁心靠近转子一端的扩大延长部分，作用是使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布。
[0003]传统电机定子内径采用完整圆弧的设计容易产生气隙磁密波形非正弦、反电动势谐波畸变率高、反电动势波形的正弦化程度差、齿槽转矩高以及由此而带来的降低电机效率和噪音振动等一系列问题。虽然采用定子斜槽或者转子斜极的方式可以降低电机谐波畸变率和齿槽转矩，但工艺复杂而且质量控制困难，造成生产成本高。齿槽转矩是永磁同步电机特有的一种现象，是电枢铁心(带有绕组的电机定子)与转子永磁体相互作用而产生的磁阻转矩。在电机变速运行时，如果齿槽转矩频率接近系统固有频率可能产生谐振和强烈噪声，并降低电机的效率。
[0004]目前随着电机设计和制造技术的发展，可以通过对定子齿部极靴位置的内径圆弧段进行削角设计，即定子齿部的极靴位置的内径圆弧段具有直线削角特征，来调整电机的极弧系数，改善电机气隙磁场分布，降低反电动势谐波含量，优化电机反电动势波形，减少电机齿槽转矩。但是如果极靴圆弧位置的直线削角特征线段设计不当，可能会导致反电动势谐波含量增加，使电机在运行时噪声、振动性能变差。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种改善电机气隙磁场分布，降低反电动势谐波含量，优化电机反电动势波形的电机定子及永磁电机。
[0006]为达此目的，本技术提供如下的技术方案：
[0007]本技术的第一个方面，提供了一种改善气隙磁场分布的电机定子，包括轭部、齿部、极靴和齿槽，多个所述齿部等间距设置于所述轭部的内侧壁，所述极靴连接于所述齿部的内侧，所述齿槽设置于相邻2个所述齿部之间，在与定子横截面的齿部中心线OH成α角的截面内，所述极靴设置有极靴削角，在所述极靴的径向内侧周壁上，所述极靴削角包括圆弧段和位于圆弧段两侧的直线段，直线段和圆弧段的交点为削极点X，直线段与定子横截面的齿部中心线成α角的截面相重合，100
°
≥α≥80
°
，一端的削极点X和定子中心O的连线为OX，OX与OH所形成的夹角为β，β满足以下条件：
[0008]φ2<β<φ1；
[0009]φ1＝(γ
‑
θ)/2；
[0010]φ2＝(γ
‑
θ)/2
‑
0.75
°
；
[0011]其中，γ为相邻两个所述齿部的中心线之间的夹角，θ＝180
°
/(P*2)，P为电机转子极对数。
[0012]优选的，相邻极靴间槽口宽度为：
[0013]δ＝k(πd/N)
[0014]其中，k为槽口间隙系数，d为定子内径，N为定子齿数，0.15≥k≥0.12。
[0015]优选的，所述轭部为圆环；进一步优选的，所述轭部的外侧壁设有π形槽。
[0016]本技术的第二个方面，提供了一种永磁电机，包括电机定子和电机转子，所述电机转子设置在所述电机定子内，其特征在于，所述电机定子为本技术所述的电机定子。
[0017]优选的，本技术的电机定子，包括轭部、齿部、极靴和齿槽，多个所述齿部等间距设置于所述轭部的内侧壁，所述极靴连接于所述齿部的内侧，所述齿槽设置于相邻2个所述齿部之间，在与定子横截面的齿部中心线OH成α角的截面内，所述极靴设置有极靴削角，在所述极靴的径向内侧周壁上，所述极靴削角包括圆弧段和位于圆弧段两侧的直线段，直线段和圆弧段的交点为削极点X，直线段与定子横截面的齿部中心线成α角的截面相重合，100
°
≥α≥80
°
，一端的削极点X和定子中心O的连线为OX，OX与OH所形成的夹角为β，β满足以下条件：
[0018]φ2<β<φ1；
[0019]φ1＝(γ
‑
θ)/2；
[0020]φ2＝(γ
‑
θ)/2
‑
0.75
°
；
[0021]其中，γ为相邻两个所述齿部的中心线之间的夹角，θ＝180
°
/(P*2)，P为电机转子极对数。
[0022]优选的，相邻极靴间槽口宽度为：
[0023]δ＝k(πd/N)
[0024]其中，k为槽口间隙系数，d为定子内径，N为定子齿数，0.15≥k≥0.12。
[0025]优选的，所述轭部为圆环；进一步优选的，所述轭部的外侧壁设有π形槽。
[0026]与现有技术相比，本技术有益效果及显著进步在于：
[0027]1、本技术提供的电机定子及永磁电机，改善电机气隙磁场分布，降低反电动势谐波含量，优化电机反电动势波形，减少电机齿槽转矩的效果均优于现有技术。
[0028]2、本技术提供的电机定子及永磁电机，工艺简单并且质量管控容易，适用于大批量制造。
附图说明
[0029]为更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对本技术的实施例所需使用的附图作一简单介绍。
[0030]显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本技术实施例所需使用的附图之内。
[0031]图1为实施例1中的一种改善气隙磁场分布的电机定子的结构示意图；
[0032]图2为实施例1中的一种改善气隙磁场分布的电机定子的立体结构示意图；
[0033]图3为实施例5中的优化前、后的电机效率图
[0034]图4为实施例5中的优化前的反电动势波形图；
[0035]图5为实施例5中的优化后的反电动势波形图；
[0036]附图标记，1、轭部，2、齿部，3、极靴，4、齿槽，5、圆弧段，6、直线段。
具体实施方式
[0037]为使本技术实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0038]显然，所有描述的这些实施例仅是本技术的部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0039]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善气隙磁场分布的电机定子，其特征在于，包括轭部、齿部、极靴和齿槽，多个所述齿部等间距设置于所述轭部的内侧壁，所述极靴连接于所述齿部的内侧，所述齿槽设置于相邻2个所述齿部之间，在与定子横截面的齿部中心线OH成α角的截面内，所述极靴设置有极靴削角，在所述极靴的径向内侧周壁上，所述极靴削角包括圆弧段和位于圆弧段两侧的直线段，直线段和圆弧段的交点为削极点X，直线段与定子横截面的齿部中心线成α角的截面相重合，100
°
≥α≥80
°
，一端的削极点X和定子中心O的连线为OX，OX与OH所形成的夹角为β，β满足以下条件：φ2<β<φ1；φ1＝(γ
‑
θ)/2；φ2＝(γ
‑
θ)/2

【专利技术属性】
技术研发人员：马德成，杨炳政，
申请(专利权)人：上海优睿农牧科技有限公司，
类型：新型
国别省市：