[发明专利]一种不等齿永磁力矩电机的定子

说明书

一种不等齿永磁力矩电机的定子，电枢齿采用有取向硅钢片自铆叠压而成，保证有取向硅钢片的轧制方向与定子径向方向相同，剪切方向与定子周向方向相同。电枢齿缠绕单齿集中线圈。在初步设计时，将电枢齿的齿顶宽度x₂接近极距τ与极弧系数α的乘积，然后再通过仿真软件调整齿身宽度x₁。不等齿结构设计，使电枢齿齿部磁密最大化，配合单齿集中绕组，在简化绕线工艺的同时提高了槽满率。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种不等齿永磁力矩电机的定子

背景技术

近极槽永磁力矩电机以其效率高、转矩密度大、转矩波动低等优势，广泛地应用于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中。由这类电机直接驱动负载，取消了传统的机械传动链，将“机+电”解决的问题直接用“电”来解决，有效地消除了由机械传动链反向间隙而引起的位置误差，有效地提高了定位精度、重复定位精度和系统的快速响应能力。

近年来，国内外学者和西门子、法拉克等知名企业也相继推出近极槽电机产品，转矩密度是研究的热点问题。目前多采用永磁体作为磁极材料，以提高电机转矩密度，并采用优化极弧系数、调整齿宽、采用集中绕组等方式提高转矩密度。但效果均不理想。

发明内容

发明目的：

本发明提出了一种不等齿永磁力矩电机的定子，其目的是解决以往所存在的问题，其将电枢齿采用有取向硅钢片叠压制成，将定子冲片的其余部分采用无取向硅钢片叠压制成，并配合结构设计，形成了电机定子的整体和性能优化。与传统不等齿结构相比，提高了电枢齿磁密，提高了转矩密度，并抑制了齿局部饱和现象，降低了转矩波动。

技术方案：

不等齿近极槽永磁力矩电机的前期研究基础表明，不等齿结构中，大齿的齿磁密高于小齿，适合将绕组设计成只在大齿上缠绕绕组，而小齿无绕组，这里称缠绕绕组的大齿为“电枢齿”，而没有绕组的小齿为“辅助齿”。

电枢齿采用有取向硅钢片自铆叠压而成，保证有取向硅钢片的轧制方向与定子径向方向相同，剪切方向与定子周向方向相同。电枢齿缠绕单齿集中线圈。在初步设计时，将电枢齿的齿顶宽度x₂接近极距τ与极弧系数α的乘积，然后再通过仿真软件调整齿身宽度x₁。

辅助齿和定子轭部采用无取向硅钢片自铆叠压而成，作为电枢齿的支撑架，定子轭部开有梯形槽，便于电枢齿嵌入其中。近极槽电机，定子轭部磁密处于不饱和状态，因此，定子轭部高度设计时只需满足机械强度即可。定子轭部外圆开有焊接沟。

电机定子的槽数和极数接近(这种定子适用于槽数和极数接近的电机)，该定子由定子主体和上下两个压板组成；定子主体由电枢齿、辅助齿、定子轭和电枢绕组组成，电枢齿和辅助齿不等宽，电枢绕组只套于电枢齿上；电枢齿和辅助齿交替设置在定子轭内圆。

在定子轭内圆设置有梯形槽，在定子轭和上下两个压板的外圆设置有贯通的焊接沟；辅助齿、定子轭、梯形槽和焊接沟构成支撑架，支撑架由无取向硅钢片材料单片冲剪成形，然后自铆叠压而成。压板高度与定子轭部高度相同。

电枢齿由有取向硅钢片单片冲剪，然后自铆叠压而成，有取向硅钢片的轧制方向(A)与定子径向方向(C)保持一致。

套有绕组的电枢齿嵌于支撑架的梯形槽中，压板在定子轴向方向上置于定子主体的上下两侧，通过氩弧焊将定子主体和压板在焊接沟处焊接形成整体。

定子上下设有两个压板，压板高度h₁与定子轭部高度h₂相同。压板的外圆与定子轭部外圆对应位置开有相同尺寸的焊接沟，以便安装后焊接成一体。

电枢齿与辅助齿结构参数设计方法：