[实用新型]定子冲片及集中绕组定子

说明书

本实用新型涉及电机领域，尤其是一种大载重永磁同步曳引电机中使用的定子冲片及集中绕组定子。该定子冲片和定子包括齿部冲片和与齿部冲片一体的轭部冲片，每个齿部冲片具有第一圆弧边和第二圆弧边，第一圆弧边的圆心位于齿部冲片的中心线上，第二圆弧边的圆心位于对应该侧的齿部冲片的中部的侧边缘向齿部冲片中心线方向的1/4.5‑1/3.5分线之间，第一圆弧边的半径长度位于150‑300mm之间，第二圆弧边的半径长度位于60‑20mm之间，第一圆弧边与第二圆弧边的弧长比为1.7：1‑1.9:1。本实用新型通过控制圆弧面之间的半径比、弧长比以及圆心位置，同时满足降低电机的电磁噪音和震动、提高电机的控制精度、降低损耗以及提高工作平稳性的需要。

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其是一种大载重永磁同步曳引电机中使用的定子冲片及集中绕组定子。

背景技术

在永磁同步曳引电机的结构组件中，定子是用于产生磁场的重要组件，定子一般包括铁芯和绕组，在绕组的设置方式上一般具有集中绕组和分布绕组两种方式。在电机运行时有几个参数是考量电机运行效率和稳定性的重要标准，这些参数包括反电势波形、反电势谐波、气隙磁场波形、气隙磁场谐波以及转矩波动，在判断标准上，一般要求反电势波形和气隙磁场波形均接近正弦波形，反电势谐波和气隙磁场谐波尽量小、并且转矩波动平稳，反电势波形畸变会使得电机运行的电磁噪音和震动加大，气隙磁场波形畸变会影响电机的控制精度，反电势谐波和气隙磁场谐波则会造成损耗增大，降低电机的运行效率，转矩波动影响电机输出的稳定性。

在集中绕组和分布绕组两种绕组结构中，分布绕组的电机的电磁噪音控制、精度控制、运行效率和稳定性相对较好，以用于电梯的曳引机为例，如图1-图5所示，以普通的转速167转/分的分布绕组方案72槽32极的电机测试结果可知，该电机的反电势波形为正弦波形，气隙磁场波形均接近正弦波形但在波峰和波谷处存在波动，反电势谐波和气隙磁场谐波在基波电压中占比低，转矩波动为(667-663)/665*100％＝0.6％，运行状态比较良好；而普通的集中绕组电机则表现相对较差，如图6-图10所示，以转速为167转/分的集中绕组方案36槽30极的电机为例，该电机的反电势波形的波形过渡不规则，在波峰和波谷处均出现平顶和平底，同时，气隙磁场波形则基本看不出正弦波形的趋势，反电势谐波和气隙磁场谐波控制尚可，转矩波动为(640-423)/570*100％＝38％，转矩波动过大，所以此类电机不适用于电梯的曳引机。由此可见，分布绕组通常对反电势波形畸变和气隙磁场波形控制较好，电机运行的效率和平稳性更佳，但是分布式绕组通常是将线圈平直地或者斜向地嵌入定子槽内，然后在外部进行线路连接，所以铜线外露于电磁场作用区的部分较大，此部分外露的铜线不能参与电磁场作用，造成同等输出规格的绕组的用铜量要大幅高于集中绕组，高出比例约在30％左右，因此分布绕组的材料成本大幅的高于集中绕组，且绕组的装配工作需要大量的人工参与，造成生产效率比较低。

为了降低成本、同时保证比较好的运行状态，现有的厂商在优化集中式绕组的结构上提出的不同的方案：

一种方案是对转子的形状进行变化，通过加工类似梅花状的矽钢片，叠放后压固成型为侧壁具有均匀分布的凸起部的转子，然后将磁钢安装在凸起部位上，可以起到调节反电势波形畸变的问题，但是这种方式仅适用于通过矽钢片压固成型的转子，例如内转子电机或者小型外转子电机，在大型的外转子电机，例如电梯曳引机上或者其他大载重的曳引机上，由于其外转子是铸造成型的，所以无法在其内部上设置大量的凸起部，在这种约束条件下，一些厂商选择了另一种改进方案，即修整磁钢表面形状，例如公告号为CN202435155U的专利文件中提供了一种对磁钢的表面进行线切割切削加工，形成一个由中间圆弧和两侧的相切圆弧组成的非标准弧面的处理方式，用于解决扭矩脉动和齿槽转矩的问题，但是此类处理方式需要对每个磁钢都进行切削加工，磁钢是由贵重的稀有金属例如镨钕、镝铁等稀土材料组成，其材料硬度大，加工难度和成本较高，而且切削的废料浪费的成本大，所以此类结构在应用于大型的曳引机上时，极大的降低了原材料利用率并且增加了加工难度。