[发明专利]一种复合结构定子、电机及其加工方法

说明书

本发明公开了一种复合结构定子、电机及其加工方法，所述定子轭、定子齿采用常规无取向硅钢材料，还包括轭槽、齿槽、填充软磁体。所述轭槽、齿槽数量相同且一一对应，所述齿槽设置于定子齿与部分定子轭内；所述轭槽设置于定子轭内，位于两个齿槽之间。所述填充软磁体磁导率高于定子轭与定子齿的材料，填充软磁体为片状，多个填充软磁体叠放并连接后嵌入轭槽、齿槽，填充软磁体的材料为以下之一：高牌号无取向硅钢、取向硅钢、非晶纳米晶带材。本发明采用创新的嵌入式方法，选用比原有电机材料更加高等级的软磁材料作为填充软磁体，提高定子齿、定子轭的磁性能，在控制成本的基础上，降低定子损耗并提升电机性能。

技术领域

本发明属于电机领域，具体涉及一种提升能效等级，同时减少成本投入的复合结构定子、电机及其加工方法。

背景技术

目前随着国家提升电机能效标准，《GB18613-2020电动机能效限定及能效等级》规定国际标准IE3以下能效电机将被强制停产，达不到IE3能效限定值的电机就不得生产、销售，使用单位不得采购，因此电机企业要从技术、装备、工艺、材料和销售等各方面做好生产和销售IE3及以上能效电机的充分准备。IE3相对于IE2，成本约增加20％左右；IE4相对于IE3，成本也有较大幅度增加。因此，电机企业要在产品达到所要求能效指标的前提下，从设计、工艺等各方面去挖潜，以降低成本。

目前的技术改造方案主要有以下几种：

1、改用更高规格无取向硅钢、铜线等制作高能效电机∶例如普通电机0.50mm规格无取向硅钢更新换代为0.35mm高等级无取向硅钢，成本增加主要包含硅钢定转子材料成本的增加和其他改进成本，包括绕组，绝缘等等。

该方案最为简单直接，但是增加的成本较高。

2、用更高规格无取向硅钢或取向硅钢制作定子，转子原材料不变∶例如丰田技术中心Keisuke Fujisaki采用取向硅钢代替制作定子，转子沿用原有材料，损耗大幅降低。成本增加包含硅钢定子材料成本的增加和其他改进成本，包括绕组，绝缘等等。

该方案缺点，一是定子制作成本较高，因为定子转子采用不同材料，需要分别制造，导致材料的大量浪费；取向硅钢定子工艺复杂，难以快速自动化，粘贴成本较高，同时取向硅钢定子因为各向异性的结构限制较大无法自由设计使用。

3、对于电机损耗能量较大的定子齿进行替换，节约材料成本。

例如发明专利CN100435451C采用高规格非晶定子齿代替制作无取向硅钢定子齿，其他定转子转子沿用原有材料，损耗降低三分之二。成本增加包含非晶定子齿材料成本和其他改进成本，包括绕组，绝缘等等。

该方案缺点为非晶定子齿制作成本较高，非晶材料由于其加工性能很差，无法冲裁，只能再用线切割等方式，严重影响了其产业化的进度，非晶加工成本是硅钢的10-20倍。

4.中国发明专利CN 104600879 A所公开的基于有取向硅钢片的低速近极槽永磁电机的定子结构，采用有取向硅钢片单齿结构，单齿拼接在基座上，具有提高磁通密度，降低能量损耗的优点。中国发明专利CN 112186916 A公开的一种齿部采用有取向硅钢材料的分块式定子铁心，可有效提高齿部饱和磁密，在提高电机转矩密度的同时还可削弱因齿部饱和导致的齿槽转矩。

该方案两种结构的缺点是取向硅钢齿材料成本较高，拼接工艺复杂，需要特定的固定设计和装置，成本增加较多。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明的目的是提供一种复合结构定子、电机及其加工方法，同时优化定子齿和定子轭，在不改变定子结构的情况下，在定子齿和定子轭的磁路方向上，形成轭槽和齿槽，填入高性能软磁体，从而获得最佳的性能和成本控制。通过替代齿部和轭部的在磁路上的材料，能够在大幅度节约成本的基础上，降低定子损耗，达到能效要求。