[实用新型]一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构

说明书

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构。

背景技术

低速近极槽永磁力矩电机是指运行在经常运行低速状态下，极数和槽数较为接近的力矩电机。这类电机具有结构简单、效率高、功率密度高、绕组端部短、转矩脉动低等突出优点，被广泛的应用在工业装备自动化机器人、多轴联动数控机床等直接驱动领域。因为所应用的环境需要电机在低速状态下运行，所以电机设计时需要增加极数，近极槽永磁力矩电机采用分数槽绕组分布的形式，有效地解决了传统整数槽电机设计中极数增加但槽数有限的矛盾。目前，近极槽永磁力矩电机的研究主要集中在电机的转矩优化设计上，希望电机能在有限的体积下输出更高的转矩，换言之，使其具有更高的转矩密度，又希望电机能具有较低的转矩波动，以保证驱动对象运行的平稳性。然而，传统的这种电机通常采用无取向硅钢片制成，从材料自身的导磁特性角度而言，限制了其转矩性能的进一步提升。

发明内容

针对现有的技术的瓶颈问题，本实用新型提出一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，以达到提高定子齿部磁通密度和气隙磁通密度，抑制电机的齿顶漏磁，减小电机转矩脉动的目的。

一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，该定子结构包括多个有取向硅钢片单齿结构和轭部结构，所述的轭部结构设置于机座上，轭部结构设置有多个凹槽，且上述凹槽内壁一侧设置有突起；所述的单齿结构沿圆周方向排布，单齿结构底端一侧设置突起部分有与轭部结构凹槽内部突起配合使用的凹槽，使单齿结构与轭部结构固定连接。

所述的单齿结构的轧制方向为定子结构径向方向。

所述的单齿结构上设置有电枢绕组。

所述的单齿结构由单齿冲片沿轴向方向叠压形成。

所述的轭部结构凹槽个数与单齿结构相同。

本实用新型优点：

本实用新型一种低速近极槽永磁电机的单齿插齿定子结构，有取向硅钢片轧制方向与电机定子径向重合，使定子磁力线方向与有取向硅钢片的轧制方向(高导磁性能方向)相一致；利用有取向硅钢片轧制方向导磁性能好的特点，可将饱和工作点提高，使定子电流产生的磁动势增大，从而提高定子齿部磁通密度和气隙磁通密度，达到提高电机单位体积下的转矩密度的目的；采用了单齿成型集中绕组的结构，有效提高槽满率，进一步增大转矩密度；同时有取向硅钢片垂直于轧制方向导磁率低，又更好地抑制了电机的齿顶漏磁，因而减小了电机的转矩脉动。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的外转子近极槽永磁环形力矩电机结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例的单齿插齿结构示意图，其中，图(a)为定子结构，图(b)为轭部结构；图(c)为单齿结构；

图3是本实用新型一种实施例的取向和无取向硅钢片电机转矩波形图；

图4是本实用新型一种实施例的两种硅钢片电机转矩波动傅里叶分解示意图，其中，图(a)为有取向硅钢片电机转矩波动傅里叶分解示意图，图(b)无取向硅钢片电机转矩波动傅里叶分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。

如图1所示，为外转子近极槽永磁环形力矩电机结构示意图；本实用新型采用近极槽永磁力矩电机，该电机的极数与槽数接近，每极每相槽数约等于1，主磁通从一个磁极出发，通过气隙进入临近的定子齿，然后经定子轭部绕过定子绕组，再通过两侧相邻的齿回到与原磁极相邻的两个异向充磁的磁极；因此，较传统整数槽电机相比，该电机磁路以齿部径向磁路为主，磁密高磁路长，轭部切向磁路短且磁密低。而且，如果按照轭部磁密膝点饱和来设计轭部的厚度，则轭部的机械强度不够，因此还需加大轭部厚度；经过仿真计算可知，这种电机的轭部磁通密度只能达到齿磁密最大值的三分之一，这一特性为有取向硅钢片的应用提供了条件。

有取向硅钢片的特性是，有取向硅钢片轧制方向磁密可达2.0T，垂直轧制方向磁密约为1.4T，而无取向冷轧硅钢片磁密为1.6T，考虑硅钢片的饱和特性可知，在高磁感应强度下，提高磁密需成倍增大磁场强度，因此，在无取向硅钢片制造的电机中，不能单纯用增大电流的方法来增加转矩密度。

基于以上特点，本实用新型提出采用有取向硅钢片制作近极槽永磁同步电机定子铁心；单齿拼装结构示意图如图2所示，其中，1为转子轭部，2为转子磁极，3为有取向硅钢片单齿结构，4为定子电枢绕组，5为轭部结构；