[发明专利]用于无槽永磁同步电动机的开放式定子绕组和定子芯布置

说明书

无槽永磁同步(SPMS)电动机包括具有向外突出的线圈前头端(302)和线圈后尾端(306)的开放式定子绕组(300)。因为线圈前头端(302)向外突出，故前转子平衡环(308)被移出开放式定子绕组的有效部外。通过将前转子平衡环(308)移出有效部外，开放式定子绕组(300)的有效部的长度被增大，因此由SPMS电动机产生的转矩增大。定子芯包括带有锁定机构的两个半圆形环(502，504；602，604)，该锁定机构具有阶梯形设计以减小由电动机产生的定位转矩。

技术领域

本发明总体上涉及用于电动机的定子绕组和定子芯布置。确切地说，本发明涉及用于无槽永磁同步电动机的定子绕组和定子芯布置。

背景技术

在背景部分中所讨论的主题不应该仅因为其在背景部分中被提到而被假定为现有技术。同样，在背景部分中所提到的问题与背景部分的主题相关联并且不应该假定已经在先在现有技术中被认识到。背景部分中的主题仅代表不同的做法，它们本身也可以对应于所要求保护的技术的实现方案。

在永磁同步(PMS)电动机中，永磁体位于转子上而相绕组位于定子上。控制器被用于依次激励相绕组以产生旋转磁场。永磁体与旋转磁场相互作用而产生用于使转子旋转的转矩。

通常，定子由钢叠片制成，其被冲压和堆叠以形成具有中心开口以容纳转子的柱体形状。定子的钢叠片具有开槽式设计或无槽式设计。圆环形定子芯和放置在气隙中的绕组展现出无槽，即，无槽定子具有较小的绕组电感和较低的芯损耗，因此可以在非常高的速度下运行。无槽永磁同步(SPMS)电动机通常适合用于小的D/L比、即外径与轴长比、低转矩且高速的应用场合。与产生齿槽转矩的开槽式电动机相比，在SPMS电动机中缺少定子芯齿允许不存在定位转矩/齿槽转矩。

通常，自支承式线圈绕组被用在SPMS电动机中。图1示出具有轴向型自支承式线圈绕组的传统SPMS电动机的轴向剖视图100。SPMS电动机的定子绕组具有向内突出的前头端102、定子绕组的有效部分104(也被称为定子有效部104)和具有平坦内表面的且其外表面上有凸起的后尾端106。前平衡环108和后平衡环110位于转子磁体112的端部处并围绕转子轴114。定子绕组的定子有效部104可以平行对应于转子磁体112的长度地对齐。

图2示出传统SPMS电动机的另一个轴向剖视图200。轴向剖视图200示出定子外框架202、设置在定子有效部104上方的叠片组204和叠片架206。叠片架206安置在叠片组204的两端上以保持叠片组204就位。定子有效部104的长度负责在SPMS电动机中产生转矩。在如图1和图2所示的传统构型中，转子磁体112的长度因前头端102向内突出和在定子有效部104下方存在转子前平衡环108而受到限制。转子磁体112的这种有限长度在电动机的D/L比高时导致了在小型无刷直流(SBLDC)电动机中产生有限的转矩量。此外，若考虑强制风冷布置，则组件100的前头端102的向内突出还阻碍空气流动，进而导致散热不良。

诸如医疗电钻和锯等应用场合要求SBLDC电动机具有更好的转矩密度、更高的高压灭菌性、可靠性和更好的散热。

发明内容

本发明的一个总体目的是要在无槽永磁同步(SPMS)电动机中增大转矩密度。

本发明的另一个目的是要改善SPMS电动机的高压灭菌性、可靠性和散热。

本发明的又一个目的是要研发出一种定子组件以提供将转子容易地安装入定子组件中。

本发明的再一个目的是要改善SPMS电动机的性能和可靠性。

本发明的另外一个目的是要提供一种定子芯布置，其减小伴随所提出的SPMS电动机定子绕组布置所产生的齿槽转矩。

发明内容