[实用新型]周向移相轴向分段的楔形定子铁芯外永磁转子同步电机

说明书

技术领域

本实用新型属于一种电机，特别涉及一种具有无耦合定子绕组与楔形铁芯并且具有轴向不均匀气隙的轴向分段式移相外永磁转子同步电机。

背景技术

现有的变频调速永磁同步电机，其铁芯一般采用硅钢片作为磁路，在高频供电运行时，铁耗（磁滞损耗和涡流损耗）会急剧增加，电机性能会大大下降；其绕组大多为常规三相对称交流短距分布绕组，不仅绕组的利用率低，而且三相电枢绕组之间不可避免存在相互耦合，这样不仅会产生对电机出力没有贡献的相间耦合电动势，从而降低电机的转矩密度和出力，而且这种耦合给电机的相间解耦变频调速控制带来了很大的麻烦和困难；从电机制造的角度来讲，硅钢片铁芯冲槽和叠装过程复杂，模具工装和人工成本较高，电枢的短距分布绕组不仅需要很好的相间绝缘，而且绕线和嵌线过程复杂，因此电机的制造过程麻烦，成本较高。

发明内容

本实用新型提供一种具有无耦合定子绕组与楔形铁芯并且具有轴向不均匀气隙的轴向分段式移相外永磁转子同步电机。与现有的变频调速永磁同步电机相比较，该种电机不仅制造成本较低，而且在高频供电高速运行时具有更大的转矩密度和更好的运行性能。

本实用新型的技术方案为：

周向移相轴向分段的楔形定子铁芯外永磁转子同步电机，其特征在于：所述电机的定子轴一端安装左端盖，左端盖与定子轴之间安装有左轴承，定子轴另一端安装有右端盖，右端盖与定子轴之间安装有右轴承；定子轴中间部分沿径向由内向外依次安装有定子铁芯和外转子，定子集中绕组位于定子铁芯内部，且均匀缠绕在定子轴上，并通过接线孔将定子集中绕组接线引出；外转子两端通过螺栓分别连接左端盖和右端盖，外转子内表面安装有永磁体，电机通过安装在定子轴上的外支架固定在地面上，定子轴与外支架之间安装有外支架轴承。

所述永磁体通过磁钢定位钢板固定安装在外转子上。

所述定子铁芯为单段、两段或者多段结构。

所述定子铁芯两侧安装有止动挡圈。

所述定子铁芯与定子轴之间安装有平键。

所述单段定子铁芯由两片定子磁轭组成，每片定子磁轭由软磁复合材料制成的圆盘型磁轭与沿周向分布在圆盘型磁轭上的软磁复合材料制成的楔型磁极组成，楔形磁极前端宽度最窄并且与外转子内表面沿定子轴径向的垂直距离最小，从楔形磁极前端沿定子轴轴向到圆盘型磁轭处的楔形磁极宽度逐渐增大并且厚度也逐渐增厚，楔形磁极与外转子沿定子轴径向垂直距离逐渐增大，将两片定子磁轭的楔形磁极相对并且沿圆盘型磁轭周向相互错开装配组成形状类似圆饼型的定子铁芯，两片定子磁轭的楔形磁极在圆盘型磁轭圆周方向交替均匀分布，即构成沿定子轴轴向不均匀气隙结构。

所述楔形磁极的数量等于定子铁芯所对应外转子上永磁体的数量。

通过本实用新型所述技术方案得到的电机的因外采用了特殊结构，取得了意想不到的特殊效果，主要体现在：其磁通路径所采用软磁复合材料的特点决定了该种电机在高频高速下运行会比采用硅钢片的传统交流同步电机具有更低的损耗和更好的运行性能；提出的轴向不均匀气隙结构使得该种电机中的导磁材料和电机绕组得到更加充分的利用亦有利于反电势波形的正弦化；内定子和外永磁转子的有机结合以及无耦合集中绕组的采用使得该种电机具有更大的转矩密度和功率密度，且从电机本身彻底实现了常规电机很难实现的相间解耦控制；集中绕组和轴向分段式的电机结构使得该种电机制造更加容易和方便。

新型周向移相轴向分段的楔形磁极铁芯外永磁转子同步电机具有如下特点：结构上不仅容易做成多极，而且具有结构简单，无刷可靠等优点；绕组构成简单方便，便于设计为多相结构；设计自由度大，可以根据需要自由改变磁路尺寸和线圈窗口大小；无端部绕组，使得电机铜的利用率显著提高，铜耗大幅度减小，并且集中绕组也能够减小电机的体积；电机中除具有常规电机的径向磁场外还有轴向磁场,为三维分布；定子绕组各相之间没有直接的耦合，便于实现解耦控制，并有利于提高电机出力和转矩密度；定子铁芯材料特殊，采用了适合三维交变磁场流通、易于加工成复杂形状的新型软磁复合材料SMC，由于该材料的粉末性质，形成了磁的各向同性，在高频之下的涡流损耗相对较小，即高频下的铁芯损耗远低于硅钢片，因此在高频高速下运行有利于提高电机的效率。

附图说明：

图1为采用三段定子铁芯时的电机结构示意图；

图2为单段定子铁芯展开示意图；

图3为采用三段定子铁芯的转子永磁体错位装配示意图；

图4为三段式定子结构示意图；

附图标记说明：