一種無齒槽磁阻內轉子電動機的製作方法

2023-06-28 18:53:06 3

本實用新型涉及電動機領域，尤其涉及一種無齒槽磁阻內轉子電動機。

背景技術：

隨著環保意識的增強，近年來電動汽車得到了長足的發展，從而帶動了永磁電動機技術的發展。目前的永磁電動機中定子與轉子之間一般都設有齒槽。

例如申請號為CN201110146689.5的中國專利公開了一種節能永磁電動機，包括定子和轉子，在定子的矽鋼片鐵芯上有三個均勻分布的磁極，在這三個磁極之間的凹槽中各自嵌裝一個永磁材料構成的極掌，在每個磁極和極掌的兩側都設有勵磁線圈，轉子也是用永磁材料構成的，轉子上設有六個外凸的電樞齒，所述電樞齒分別與磁極、極掌相互對應，在齒槽內設有電樞繞組。本實用新型起動容易，轉速穩定，顯著提高工作效率，節能效果好。

例如申請號為CN201010219190.8的中國專利公開了一種三相交流永磁電動機，包括轉子和定子。本實用新型通過在定子上設置9M個電樞繞組、在轉子設置8M或者10M個磁極數，來實現三相交流永磁電動機在左右空間、上下空間的對稱，從而大大降低嚙合轉矩和單邊磁拉力。通過具有相同徑向磁極性的永久磁鋼和轉子齒槽的周期性排布來實現所需要的轉子磁場的極對數，從而大大提高轉子磁鋼的機械強度以及提高電機性能。

上述永磁電動機的不足之處在於，定子與轉子之間的氣隙不均勻，電動機運作時定子和轉子的鐵芯的齒槽會產生磁性作用力的切向分量，限制了永磁電動機轉子的轉動效率。

另一方面，現有部分大功率永磁電動機的永磁轉子的永磁鐵安裝方法欠佳，影響了轉子的機械結構強度，且現有部分大功率永磁電動機的定子磁極與轉子磁極的分配欠佳，也限制了永磁電動機的性能。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種無齒槽磁阻內轉子電動機。本實用新型無齒槽磁阻內轉子電動機的定子與轉子之間不設有齒槽，氣隙均勻，電動機運作時消除了因齒槽產生的磁性作用力的切向分量，減小了永磁轉子的切向阻力，提高了永磁電動機轉子的轉動效率；對轉子的永磁鐵進行了插入式的軸向錯位搭配，設有結構力強的轉子鐵芯，提高了永磁電動機的轉子機械結構力；對定子磁極與轉子磁極進行了合理分配，使轉子與定子之間的相互作用力分布更均勻，轉子切向受力均衡，進一步提高了永磁電動機的性能。

本實用新型的具體技術方案為：一種無齒槽磁阻內轉子電動機，包括固定殼體、轉軸、軸承以及設於固定殼體內的定子、第一轉子和第二轉子所述軸承安裝於所述轉軸的兩端，軸承固定於所述固定殼體的端蓋上。

所述定子由外圈定子鐵芯、線圈鐵芯、內圈定子鐵芯和繞組線圈組成；所述外圈定子鐵芯、內圈定子鐵芯成圓環狀，內圈定子鐵芯的圓環厚度較薄，內圈定子鐵芯設於外圈定子鐵芯內且兩者之間設有間隙，多個所述線圈鐵芯等距分布於內圈定子鐵芯的外圓周面上且與內圈定子鐵芯連為一體；加工成型的所述繞組線圈套設於線圈鐵芯上，且每個繞組線圈的繞向都相同，同一相的繞組線圈通電時，在同一時刻電流方向相同；每一相的一個以上繞組線圈並聯或串聯形成一相繞組線圈；外圈定子鐵芯的內壁上對應線圈鐵芯的位置設有連接槽，線圈鐵芯的另一端固定於所述連接槽內；繞組線圈通電時形成的磁極構成定子磁極。

所述第一轉子由第一外圈鐵芯、第一磁阻鐵芯、第一內圈鐵芯和第一瓦片永磁鐵組成；所述第一外圈鐵芯、第一內圈鐵芯呈圓環狀，第一外圈鐵芯的圓環厚度較薄，第一內圈鐵芯設於第一外圈鐵芯內且兩者之間設有間隙，多個所述第一磁阻鐵芯等距設於第一內圈鐵芯與第一外圈鐵芯之間的間隙中將間隙分隔為與所述第一磁阻鐵芯大小形狀相同的多個瓦型槽，第一外圈鐵芯與第一磁阻鐵芯、第一內圈鐵芯連接為一體；所述第一瓦片永磁鐵插設於所述瓦型槽內。

所述第二轉子由第二外圈鐵芯、第二磁阻鐵芯、第二內圈鐵芯和第二瓦片永磁鐵組成；第二轉子的內部結構與第一轉子相同。

第一內圈鐵芯、第二內圈鐵芯上設有多個軸向的連接孔，第一轉子和第二轉子通過設於連接孔內的連接柱軸向串聯為一體；在軸向上第一瓦片永磁鐵的位置對應第二磁阻鐵芯的位置，第一磁阻鐵芯的位置對應第二瓦片永磁鐵的位置；第一瓦片永磁鐵、第二瓦片永磁鐵均為徑向充磁且兩者磁極方向相反(即一個是弧形外部為S極、弧形內部為N極，另一個是弧形外部為N極、弧形內部為S極。)，第一瓦片永磁鐵的磁極與第二瓦片永磁鐵的磁極共同組成S極、N極相間的轉子磁極；定子每相磁極的極數與轉子磁極的極對數相等；所述轉軸穿設第一內圈鐵芯與第二內圈鐵芯的內孔且轉軸與第一內圈鐵芯與第二內圈鐵芯固定；所述定子的內圈定子鐵芯套設於第一轉子和第二轉子的外部且內圈定子鐵芯的內壁與第一轉子、第二轉子外壁之間留有氣隙。

本實用新型的一種無齒槽磁阻內轉子電動機，內圈定子鐵芯的內表面為內圓柱面、無齒槽；第一外圈鐵芯、第二外圈鐵芯的外表面為外圓柱面、無齒槽。在電動機工作時，第一、第二轉子進行轉動，由於沒有齒槽，消除了定子與轉子之間的因齒槽產生的磁性作用力的切向分量，定子與轉子之間的氣隙均勻，減小了永磁轉子的切向阻力，因此提高了永磁電動機轉子的轉動效率。此外，本實用新型還對轉子的永磁鐵進行了插入式的軸向錯位搭配，設有結構力強的轉子鐵芯，提高了永磁電動機的轉子機械結構力；對定子磁極與轉子磁極進行了合理分配，使轉子與定子之間的相互作用力分布更均勻，轉子切向受力均衡，進一步提高了永磁電動機的性能。

作為優選，所述定子磁極由至少三相的多個繞組線圈通電時形成的磁極組成；

所述定子的每相磁極由至少一個繞組線圈通電時形成的磁極組成。

作為優選，所述的外圈定子鐵芯、線圈鐵芯、內圈定子鐵芯、第一外圈鐵芯、第一內圈鐵芯、第一磁阻鐵芯、第二外圈鐵芯、第二內圈鐵芯、第二磁阻鐵芯均由矽鋼片或非晶合金片以轉軸的軸向衝壓疊裝組成；所述內圈定子鐵芯內側疊裝後形成內圓柱面、無齒槽，所述第一外圈鐵芯、第二外圈鐵芯的外側疊裝後形成外圓柱面、無齒槽。

作為優選，所述第一轉子和第二轉子所構成的整體的軸向兩端面設有蓋板。

作為優選，所述外圈定子鐵芯與固定殼體固定連接。

作為優選，所述第一外圈鐵芯、第二外圈鐵芯、內圈定子鐵芯的圓環厚度分別小於第一內圈鐵芯、第二內圈鐵芯、外圈定子鐵芯的圓環厚度。

上述各部件的厚度需要嚴格控制，第一外圈鐵芯、第二外圈鐵芯、內圈定子鐵芯的圓環厚度厚了，影響磁場強度，太薄又影響機械強度。

與現有技術對比，本實用新型的有益效果是：

1、實現電動機定子與轉子之間的氣隙均勻。

2、消除定子與轉子之間的齒槽產生的磁性作用力的切向分量，提高了永磁電動機轉子的轉動效率。

3、提高了永磁電動機的轉子機械結構力。

4、進一步提高了永磁電動機的性能。

附圖說明

圖1為本實用新型第一轉子和定子的一種橫截面示意圖；

圖2為本實用新型第二轉子和定子的一種橫截面示意圖；

圖3為本實用新型第一轉子和第二轉子的一種外觀示意圖；

圖4為本實用新型第一轉子與第二轉子的一種磁極分布示意圖。

附圖標記為：第一轉子1、第二轉子2、定子3、固定殼體4、連接孔5、轉軸6、氣隙7、軸承8、蓋板9、第一外圈鐵芯10、第一磁阻鐵芯11、第一內圈鐵芯12、第一瓦片永磁鐵13、第二外圈鐵芯20、第二磁阻鐵芯21、第二內圈鐵芯22、第二瓦片永磁鐵23、外圈定子鐵芯30、線圈鐵芯31、內圈定子鐵芯32、繞組線圈33、連接槽34。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述。

實施例1

以四相、定子每相磁極三極、轉子極對數三對為例，如圖1、圖2、圖3所示，一種無齒槽磁阻內轉子電動機，包括固定殼體4、轉軸6、軸承8以及設於固定殼體內的定子3、第一轉子1和第二轉子2。

如圖1、圖2所示，所述定子由外圈定子鐵芯30、線圈鐵芯31、內圈定子鐵芯32和繞組線圈33組成。所述外圈定子鐵芯、內圈定子鐵芯成圓環狀，內圈定子鐵芯的圓環厚度較薄，內圈定子鐵芯設於外圈定子鐵芯內且兩者之間設有間隙，12個所述線圈鐵芯等距分布於內圈定子鐵芯的外圓周面上且與內圈定子鐵芯連為一體；加工成型的所述繞組線圈套設於線圈鐵芯上，且每個繞組線圈的繞向都相同，同一相的3個繞組線圈通電時，在同一時刻電流方向相同，每一相的3個繞組線圈並聯或串聯形成一相繞組線圈；外圈定子鐵芯的內壁上對應線圈鐵芯的位置設有連接槽34，線圈鐵芯的另一端固定於所述連接槽內；繞組線圈通電時形成的磁極構成定子磁極。

所述第一轉子由第一外圈鐵芯10、第一磁阻鐵芯11、第一內圈鐵芯12和第一瓦片永磁鐵13組成。所述第一外圈鐵芯、第一內圈鐵芯呈圓環狀，第一外圈鐵芯的圓環厚度較薄，第一內圈鐵芯設於第一外圈鐵芯內且兩者之間設有間隙，3個所述第一磁阻鐵芯等距設於第一內圈鐵芯與第一外圈鐵芯之間的間隙中將間隙分隔為與所述第一磁阻鐵芯大小形狀相同的3個瓦型槽，第一外圈鐵芯與第一磁阻鐵芯、第一內圈鐵芯連接為一體；3個所述第一瓦片永磁鐵插設於所述瓦型槽內。

所述第二轉子由第二外圈鐵芯20、第二磁阻鐵芯21、第二內圈鐵芯22和第二瓦片永磁鐵23組成。第二轉子的內部結構與第一轉子相同。

第一內圈鐵芯、第二內圈鐵芯上設有6個軸向的連接孔5，第一轉子和第二轉子通過設於連接孔內的連接柱軸向串聯為一體。如圖4所示，在軸向上第一瓦片永磁鐵的位置對應第二磁阻鐵芯的位置，第一磁阻鐵芯的位置對應第二瓦片永磁鐵的位置；第一瓦片永磁鐵、第二瓦片永磁鐵均為徑向充磁且兩者磁極方向相反，第一瓦片永磁鐵的磁極與第二瓦片永磁鐵的磁極共同組成S極、N極相間的轉子磁極。如圖3所示，所述轉軸穿設第一內圈鐵芯與第二內圈鐵芯的內孔且轉軸與第一內圈鐵芯與第二內圈鐵芯固定。所述軸承安裝於所述轉軸的兩端，軸承固定於所述固定殼體的端蓋上。所述第一轉子和第二轉子所構成的整體的軸向兩端面設有蓋板9。所述定子的內圈定子鐵芯套設於第一轉子和第二轉子的外部且內圈定子鐵芯的內壁與第一轉子、第二轉子外壁之間留有氣隙7。所述外圈定子鐵芯與固定殼體固定連接。

其中，所述的外圈定子鐵芯、線圈鐵芯、內圈定子鐵芯、第一外圈鐵芯、第一內圈鐵芯、第一磁阻鐵芯、第二外圈鐵芯、第二內圈鐵芯、第二磁阻鐵芯均由矽鋼片以轉軸的軸向衝壓疊裝組成；所述內圈定子鐵芯內側疊裝後形成內圓柱面、無齒槽，所述第一外圈鐵芯、第二外圈鐵芯的外側疊裝後形成外圓柱面、無齒槽。

其中，所述定子的每相磁極，相數、轉子極對數、轉子磁極的分布方法：把定子圓周分為3個大等份，每個大等份再分成4個小等份代表相數4相，每個小等份代表一相的一個磁極，3個大等份中每一相共有3個磁極代表每相磁極3個；轉子極對數等於每相磁極的個數即3對，轉子磁極的個數為轉子極對數的2倍即為6個，把轉子圓周分成6等份，每等份代表一個轉子磁極。

實施例2

實施例2與實施例1的不同之處在於：

所述定子磁極由三相的9個繞組線圈形成的磁極組成。

此外，本實用新型的定子磁極和轉子磁極還可按下表所示的數據進行分配：

定子磁極和轉子磁極分配方法：

所述定子的磁極由三相或大於等於四相的繞組線圈通電流時產生的多個磁極組成；每相磁極由同一相的大於或等於一個的繞組線圈通電流時產生的磁極組成；所述定子總的磁極個數等於相數乘以定子每相磁極的個數；所述第一瓦片永磁鐵的磁極與第二瓦片永磁鐵的磁極共同組成S極、N極相間的轉子磁極；定子每相磁極的極數等於轉子磁極的極對數；轉子極數為轉子極對數的兩倍；每個繞組線圈的繞向都相同；同一相的繞組線圈通電時，在同一時刻電流方向相同，每一相的一個以上繞組線圈並聯或串聯形成一相繞組線圈。

本實用新型中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；

本實用新型中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍。